Az éghajlati modellek eredményeinek felhasználási lehetıségei és korlátai Szépszó Gabriella szepszo.g@.g@met.hu 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
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 geoszféra kölcsönhatásban álló együttese 2010. október 28. MMT Agro- és Biometeorológiai Szakosztályának ülése 4
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
TARTALOM 1. Éghajlati rendszer, alapfogalmak 2. Éghajlati modellezés 3. Regionális klímamodellezés 4. Bizonytalanságok jellemzése 5. Összefoglalás
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. MMT Agro- és Biometeorológiai Szakosztályának ülése 7
A globális éghajlati modellek összetevıi Felszíni modell: talaj leírása Óceáni modell: tengeráramlatok, tengerjég Légköri modell Levegıkémia: aeroszolok, CO 2 körforgalom Élıvilág 2010. október 28. MMT Agro- és Biometeorológiai Szakosztályának ülése 8
A globális éghajlati modellek összetevıi Felszíni modell: talaj leírása Óceáni modell: tengeráramlatok, tengerjég Légköri modell Levegıkémia: aeroszolok, CO 2 körforgalom Élıvilág 2010. október 28. MMT Agro- és Biometeorológiai Szakosztályának ülése 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. MMT Agro- és Biometeorológiai Szakosztályának ülése 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. MMT Agro- és Biometeorológiai Szakosztályának ülése 11
1. Pontosan ismerjük-e 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. MMT Agro- és Biometeorológiai Szakosztályának ülése 12
2. Eltérı kiindulás, eltérı eredmény Hımérsékleti hiba Átlaghımérséklet Egy klímamodell akkor is lehet tökéletes, ha egyetlen idıjárási eseményt sem jelzett elıre 2010. október 28. MMT Agro- és Biometeorológiai Szakosztályának ülése 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. MMT Agro- és Biometeorológiai Szakosztályának ülése 14
TARTALOM 1. Éghajlati rendszer, alapfogalmak 2. Éghajlati modellezés 3. Regionális klímamodellezés 4. Bizonytalanságok jellemzése 5. Összefoglalás
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. MMT Agro- és Biometeorológiai Szakosztályának ülése 16
Regionális sajátosságok Globális modellek: 1990-es néhány évek 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. MMT Agro- és Biometeorológiai Szakosztályának ülése 17
Regionális éghajlati modellek Forrás: PRUDENCE 2010. október 28. MMT Agro- és Biometeorológiai Szakosztályának ülése 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. MMT Agro- és Biometeorológiai Szakosztályának ülése 19
TARTALOM 1. Éghajlati rendszer, alapfogalmak 2. Éghajlati modellezés 3. Regionális klímamodellezés 4. Bizonytalanságok jellemzése 5. Összefoglalás
Mi a bizonytalanság? Hibás tudás? Hiányos tudás?? Információ az információink korlátairól? 2010. október 28. MMT Agro- és Biometeorológiai Szakosztályának ülése 21
A bizonytalanságok típusai Tipikus éghajlati projekció Átlaghımérséklet Belsı Forgatókönyv Forgatókönyvekbıl adódó bizonytalanság Modell Hawkins & Sutton Az egyes típusok aránya régiónként változó. Eltérések a GCM-ek különbségei okán 2010. október 28. MMT Agro- és Biometeorológiai Szakosztályának ülése 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. MMT Agro- és Biometeorológiai Szakosztályának ülése 23
Hazai klímaprojekciók Modell Felbontás Forgatókönyv Idıszakok O M S Z ALADIN REMO 10 km 25 km A1B A1B 1961 2100 1951 2100 E L T E PRECIS RegCM 25 km 10 km A2, B2 A1B 1961 1990 1990 2071 2100 2100 1961 1990 1990 2021 2050, 2050, 2071 2100 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... 3D meteorológiai output mezık Bizonytalanságok Modell N Utó-feldolgozás: speciális statisztikai vagy dinamikai leskálázás Objektív hatásvizsgálati módszerek Felhasználás: gazdaság, társadalom, egészségügy, politika 2010. október 28. MMT Agro- és Biometeorológiai Szakosztályának ülése 25
Akik nem bánták meg...... hogy a regionális klímamodelleink eredményeit használták fel hatásvizsgálatok céljára: Tervek: 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 Madárvonulással és élıhelyekkel kapcsolatos hatásvizsgálatok Parlagfő- és pollen elterjedésre gyakorolt hatás 2010. október 28. MMT Agro- és Biometeorológiai Szakosztályának ülése 26
TARTALOM 1. Éghajlati rendszer, alapfogalmak 2. Éghajlati modellezés 3. Regionális klímamodellezés 4. Bizonytalanságok jellemzése 5. Összefoglalás
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. MMT Agro- és Biometeorológiai Szakosztályának ülése 28