Tento experiment používa len model atmosféry a povrchu pevniny, s povrchovými podmienkami oceánu, koncentráciami atmosférických skleníkových plynov, a inými externými faktormi vloženými do modelu. Táto konfigurácia umožňuje študovať rozsah možného počasia daného týmito podmienkami.
Motivácia
Súčasné extrémy počasia sa prejavili aj záplavami vo Veľkej Británii na jeseň r. 2000 a v lete r. 2007, a tiež európskej horúcej vlne r. 2006. Vážnosť týchto udalostí zvýrazňuje potrebu zdokonalenej schopnosti zistiť, či riziko takýchto udalostí je ovplyvnené ľuďmi vyvolanými klimatickými zmenami, spojenými so zvýšenými hodnotami atmosférických skleníkových plynov v ovzduší.
Keď takéto udalosti nastanú, verejnosť dostane cez médiá série neodôvodnených a rozporných vyhlásení a protikladných názorov, či zmena klímy má vplyv na extrémy počasia.
Tento experiment má za cieľ poskytnúť vedeckú metódu prisúdenia rizika extrémnych prejavov počasia k zvyšovaniu emisií skleníkových plynov.
Metóda
Predchádzajúci climateprediction.net projekt Seasonal Attribution pripravil metódu prisúdenia rizika výskytu extrémnych prejavov počasia k vzrastu koncentrácií skleníkových plynov v atmosfére. Toto je robené výpočtom veľmi rozsiahlej množiny klimatických modelov podľa dvoch rozdielnych klimatických scenárov. Prvý scenár má atmosféru podobnú, tak blízko ako je možné, pozorovaným poveternostným podmienkam v dobe, keď udalosť extrému počasia nastala. Druhý scenár má atmosféru, ktorá je odhadom toho, aké podmienky by boli bez emitovaných skleníkových plynov vyrobených človekom, čiže akoby priemyselná revolúcia sa nikdy nestala. Porovnaním výsledkov z dvojice množín môže byť vypočítaný príznak rizika vyskytnutia udalosti. Tento projekt bude nasledovať metódu Seasonal Attribution projektu, ale rozvinie ju ku všeobecnej štruktúre pre štúdie priradenia. Kľúčová zložka tejto štruktúry je validácia klimatického modelu pre použitie.
Validácia
Validácia modelu zahrňuje porovnanie štatistík výstupu modelu so štatistikami pozorovanej atmosféry. Dátové súbory pozorovaní a produkty statických prepočtov (ako napr. ECMWF ERA-40 statický prepočet súboru dát) sú používané k vzájomnému porovnaniu. Tu nás zaujíma činnosť modelu v prognóze zrážok, obzvlášť dlhotrvajúcich a výdatných zrážkových extrémov v Európe. Tiež nás zaujíma schopnosť modelu predpovedať dráhy búrok a spôsoby atmosférickej variability, také ako severoatlantická oscilácia, škandinávska anomália a aktivita blokovania. Porovnávacie dátové sady sú vypočítané z pozorovaných a staticky prepočítaných dát a príslušné dátové sady sú vypočítané z výstupnej množiny.
Tiež sa zisťuje schopnosť modelu simulovať hustotu výskytu zrážkových extrémov v časovom rozsahu od 1 do 90 dní. Ak je potrebné a vhodné, empirické prispôsobenie podľa výstupu modelu je štatistiky vypočítané a použité na nastavenie modelom simulovaných polí, aby sa zhodovali s pozorovaniami. Táto korekcia môže potom byť použitá pre budúce štúdie priradenia.
Model
Používaný model je HadAM3P model od Hadley Centre. Tento súvisí s modelom používaným v Seasonal Attribution projekte a regionálnym modelom používaným v programe PRECIS. Je to úplný model všeobecnej atmosférickej cirkulácie (GCM), so stanovenými teplotami povrchu oceána (SST) a koncentráciami tabuľového ľadu (SI).
Rozlíšenie je N96: 192 buniek mriežky v zemepisnej dĺžke a 145 buniek mriežky v zemepisnej šírke. Toto sa rovná 1,875° x 1,25° a veľkosti bunky mriežky 208 km x 139 km na rovníku.
Ďalšie zmeny oproti Seasonal Attribution projektu zahrňujú interaktívny kolobeh síry, zmeny vo fyzike zlepšujúce všeobecnú atmosférickú cirkuláciu, zlepšená schéma povrchu pevniny a zlepšenia v parametrizácii oblačnosti a zrážok. Tieto zlepšenia majú priaznivý dopad na štatistiky modelu, ktoré treba študovať v tomto experimente, keďže sú vymedzené pozorovanými hodnotami a nahrádzajú úbytok v rozlíšení.
Experimentálne nastavenie pre validačnú fázu
Experimentálne nastavenie je známe ako časový interval experimentu. Počítame simulácie od 1959 do 2000. Táto perióda je rozdelená na dvojročné obdobia, ktoré sa prekrývajú, napríklad je perióda od 1961 do 1963 a perióda od 1962 do 1964. Toto dovoľuje kontrolovať, o koľko sa model odchýli od svojich počiatočných podmienok a odstraňuje nejaké odchýlky, ktoré môžu byť spôsobené "preklzovaním" modelu do stabilného stavu.
V tomto experimente nie sú žiadne "poruchy" fyziky. Každý model beží dôsledne podľa počiatočných podmienok "poruchy", ktorá je aplikovaná na počiatočné podmienky a budenia pre periódu, ktorá má byť spustená. Budenia zahrňujú teploty povrchu oceána (SST), koncentrácie tabuľového ľadu (SI), emisie a konštanty pre kolobeh síry, ozón, prirodzené sopečné emisie, slnečnú variabilitu a emisie skleníkových plynov.
- Počiatočné podmienky sú prevzaté z dlhého behu modelu pre roky 1959 až 2000, ktorý bol vykonaný na výpočtovom vybavení University of Oxford.
- Teploty povrchu oceána (SST) a časti tabuľového ľadu (SI) sú prevzaté z HadISST globálnej dátovej sady pozorovaní SST a SI z Hadley Centre.
- Ozón je prevzatý z pozorovaní do 1991, potom je používaný IPCC SRES A2 scenár do roka 2000, keďže pozorovania nie sú k dispozícii vo formáte potrebnom pre model.
- Prirodzené sopečné emisie pochádzajú z dátovej sady od Sato a spol.
- Slnečná variabilita je prevzatá z dátovej sady od autorov Solanki a Krivova. Emisie skleníkových plynov sú vzaté z IPCC SRES A1B scenára.
- "Poruchy" počiatočných podmienok sú vytvorené výpočtom diferencie nasledujúceho dňa v 3D poliach potenciálnej teploty z dlhého behu. Tam je 1741 týchto "porúch". Spolu s 39 štartovacími podmienkami to vytvára množinu s takmer 70 000 členmi!
Rozšírenie
Experiment validácie by mal poskytnúť hodnotenie modelu a (keď to bude potrebné a vhodné) informácie o možnom kalibrovaní modelového výstupu. Ak prejde týmto testom, je možné prejsť k experimentu na prehľad o stupni, ktorým antropogénne emisie skleníkových plynov prispeli k riziku letných veľkých vôd r. 2007 v UK.
Tento experiment bude mať podobné nastavenie ako Seasonal Attribution projekt. Súbor simulácií 2006-2007 bude bežať ako vo validačnom experimente. Potom bude bežať ďalšia séria pre rovnakú periódu, ale v hypotetickej klíme, v ktorej ľudia nikdy nevytvárali skleníkové plyny. Toto bude znamenať redukovanie koncentrácií skleníkových plynov v modeli a tiež znižovanie teplôt oceána a pôsobenie oceána podľa rôznych ohodnotení príspevku emisií skleníkových plynov. Implementácia tesne sleduje použitie v Seasonal Attribution projekte.
Zdroj: stránka CPDN projektu
- prečítané 11315x
