Az éghajlati modellek eredményeinek felhasználási lehetıségei és korlátai

Az éghajlati modellek eredményeinek felhasználási lehetıségei és korlátai Szépszó Gabriella [email protected]

Numerikus Modellezı és Éghajlat-dinamikai Osztály

MMT Agro- és Biometeorológiai Szakosztályának ülése 2010. október 28.

TARTALOM 1. Éghajlati rendszer, alapfogalmak 2. Éghajlati modellezés 3. Regionális klímamodellezés 4. Bizonytalanságok jellemzése 5. Összefoglalás


Az éghajlati rendszer elemei

Éghajlati rendszer: a légkör és a vele érintkezésben levı négy 2010. október 28. MMT Agro- és Biometeorológiai Szakosztályának ülése 4 geoszféra kölcsönhatásban álló együttese

Alapfogalmak Idıjárás: • A légkör egy adott idıponthoz tartozó pillanatnyi állapota • Jellemzése: pillanatnyi értékekkel Éghajlat (klíma): • Az éghajlati rendszer (ami már nemcsak a légkör) hosszú idı folyamán tanúsított szokásos viselkedése • Jellemzése: statisztikai paraméterekkel 2010. október 28.

MMT Agro- és Biometeorológiai Szakosztályának ülése

5


Éghajlati modellezés • A komplex éghajlati rendszer, az összetevık, valamint a közöttük lévı kölcsönhatások elemzésére • Egyetlen válaszadási lehetıség a kérdésre: miként reagál az éghajlat egy feltételezett kényszerre? • Fizikai törvények minden összetevı és kölcsönhatás esetében • Matematikai egyenletrendszer: nemlineáris parciális differenciálegyenlet-rendszer + kezdeti és peremfeltételek – numerikus megoldás

2010. október 28.


7

A globális éghajlati modellek összetevıi

Óceáni modell: tengeráramlatok, tengerjég

Felszíni modell: talaj leírása

Légköri modell

Levegıkémia: aeroszolok, CO2 körforgalom 2010. október 28.


Élıvilág

8

A globális éghajlati modellek összetevıi

Óceáni modell: tengeráramlatok, tengerjég

Felszíni modell: talaj leírása

Légköri modell

Levegıkémia: aeroszolok, CO2 körforgalom 2010. október 28.


Élıvilág

9

A modellek alkalmazása – ideális eset

1. A modellt elıször a múltra vonatkozóan teszteljük – eredményeit összehasonlítjuk a múltbeli megfigyelésekkel

2. A feltérképezett gyengeségek alapján a modellt fejlesztik

3. A kellıen pontos modellel a jövıre vonatkozó projekciókat készítenek – feltételes prognózisok: „hipotézisek” az antropogén tevékenység alakulására

2010. október 28.


10

A realitás

1. Tesztelés: egyértelmő-e a tudásunk a közelmúlt klímájáról?

2. Fejlesztés: több kísérlet, különbözı eredmények, melyik a „referencia” a fejlesztéshez?

3. Hibák értékelése: használható-e egy modell, ha nem „kellıen” pontos?

2010. október 28.


11

1. Pontosan ismerjük-e a múltat?

• Különbözı megfigyelés-alapú adatbázisok, például: • • • •

re-analízisek CRU ECA magyarországi állomási vagy rácsponti adatok

Téli csapadékeltérés (1961–2000)

Melyik A referencia? Forrás: Szabó P. 2010. október 28.


12

2. Eltérı kiindulás, eltérı eredmény Hımérsékleti hiba

Átlaghımérséklet

Egy klímamodell akkor is lehet „tökéletes”, ha egyetlen 2010. október 28. MMT Agro- és Biometeorológiai Szakosztályának ülése idıjárási eseményt sem jelzett elıre

13

3. Mit tegyünk a hibákkal? • Korrigáljuk ıket? • Korrekció: a hibák múltbeli statisztikai jellemzıi alapján a modelleredmény ”javítása” a jövıre • Ellenérv: nem-egyensúlyi rendszerben a statisztikai kapcsolatok megmaradása kérdéses • Modellezıi megközelítés: a cél a hibák fizikai okainak kutatása és a modellek fejlesztése ezek alapján • Addig is: delta-módszer – csak változás 2010. október 28.


14


Regionális sajátosságok • Globális modellek: néhány 100 km-es vízszintes és 1 km-es függıleges felbontás – Magyarországra ebbıl kevés (2-10) pont • A regionális klímaváltozás a globálissal ellentétes irányú lehet • A globális információ finomítása szükséges, technikák: 1. Statisztikus-empirikus leskálázás 2. Dinamikai módszerek: • Finomabb vagy változó felbontású légköri általános cirkulációs modellek • Dinamikai leskálázás regionális (korlátos tartományú) éghajlati modellek segítségével 2010. október 28.


16

Regionális sajátosságok 1990-es évek • Globális modellek: néhány 100 km-es vízszintes és 1 km-es függıleges felbontás – Magyarországra ebbıl kevés (2-10) pont

• A regionális klímaváltozás a globálissal ellentétes irányú lehet • A globális információ finomítása szükséges, technikák: 1. Statisztikus-empirikus leskálázás 2. Dinamikai Napjaink módszerek: • Finomabb vagy változó felbontású légköri általános cirkulációs modellek • Dinamikai leskálázás regionális (korlátos tartományú) éghajlati modellek segítségével Forrás: IPCC, AR4 2010. október 28.


17

Regionális éghajlati modellek

Forrás: PRUDENCE 2010. október 28.


18

A regionális modellezés jellemzıi • Általában a légköri folyamatokat szimulálják • Kisebb területre koncentrálás – finomabb felbontás • Több fizikai folyamat pontosabb, explicit leírása • A felszíni jellemzık (pl. domborzat, érdesség, albedó) részletesebb figyelembevétele • A nagyskálájú információkat és kényszereket a peremfeltételeken keresztül veszi figyelembe a regionális modell – határfeltételek jelentısége

2010. október 28.


19


Mi a bizonytalanság?

Hibás tudás?

Hiányos tudás?

?

Információ az információink korlátairól? 2010. október 28.


21

A bizonytalanságok típusai Tipikus éghajlati projekció Átlaghımérséklet Forgatókönyvekbıl adódó bizonytalanság

Belsı

Forgatókönyv

Modell

Hawkins & Sutton

Az egyes típusok aránya régiónként változó. 2010. október 28.

Eltérések a GCM-ek különbségei okán


22

Bizonytalanságok számszerősítése • Valószínőségi (ensemble) elırejelzések • Rövidtávon legelterjedtebb: a kezdeti feltétel hibáira való érzékenység számszerősítése • Éghajlati skálán figyelembe kell venni: • A különbözı modellek dinamikájának és fizikai parametrizációinak eltéréseit • Az emberi tevékenység jövıbeli alakulásának bizonytalanságait • Tehát: éghajlati skálán multi-modell projekciók • Az egyes tagok egyforma súllyal szerepelnek? 2010. október 28.


23

Hazai klímaprojekciók

O M S Z

E L T E

Modell

Felbontás

Forgatókönyv

Idıszakok

ALADIN

10 km

A1B

1961–2100

REMO

25 km

A1B

1951–2100

PRECIS

25 km

A2, B2

1961–1990 2071–2100

RegCM

10 km

A1B

1961–1990 2021–2050, 2071–2100

Lehetıség a bizonytalanságok számszerősítésére: 4 (3) hazai modellfuttatás 10, 25 km-es felbontáson 2010. október 28. MMT Agro- és Biometeorológiai Szakosztályának ülése 24

Éghajlati projekciók felhasználása Modell 1

Modell 2

Modell ...

Modell N

3D meteorológiai output mezık Bizonytalanságok

Utó-feldolgozás: speciális statisztikai vagy dinamikai leskálázás

Objektív hatásvizsgálati módszerek

Felhasználás: gazdaság, társadalom, egészségügy, politika25… 2010. október 28. MMT Agro- és Biometeorológiai Szakosztályának ülése

Akik nem bánták meg... • ... hogy a regionális klímamodelleink eredményeit használták fel hatásvizsgálatok céljára: • • • • •

Tópárolgás – BME Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék Parlagfővel szennyezett területek – Env-in-Cent Kft. Folyami közlekedésre gyakorolt hatás – ECCONET projekt Viharos eseményekben megnyilvánuló hatás – Erıterv PET komfortindex – OMSZ, ÉEO

• Tervek: • Madárvonulással és élıhelyekkel kapcsolatos hatásvizsgálatok • Parlagfő- és pollen elterjedésre gyakorolt hatás 2010. október 28.


26


Összefoglalás • Éghajlati rendszer fejlıdésének leírása globális modellekkel • Cél: hosszú idıszak statisztikai jellemzıinek leírása • Globális eredmények finomítása – regionális éghajlati modellezés (Magyarországon is) • Bizonytalanságok számszerősítése – valószínőségi projekciók • Kiindulási adatok mindenféle éghajlatváltozással kapcsolatos hatásvizsgálathoz 2010. október 28.


28

Az éghajlati modellek eredményeinek felhasználási lehetıségei és korlátai

Recommend Documents