2017. április 27. csütörtök
Klímamodellezés

Általánosan elfogadott tény, hogy az éghajlati rendszer összetett működésének és jövőbeli viselkedésének tanulmányozására a numerikus modellezés eszköztára szolgáltat megfelelő, objektív módszert. A globális numerikus éghajlati modellek képesek a rendszer egyes összetevői - a légkör, az óceán, a szárazföld, a jégtakaró és az élővilág -  fizikai folyamatainak leírására (1. ábra), valamint a komponensek közötti bonyolult kölcsönhatások és visszacsatolások jellemzésére. Ezek a modellek a komplex rendszer egészét együtt tekintik, ezért lehetőségünk van velük leírni az éghajlati rendszer válaszát egy feltételezett jövőbeli kényszerre.

1. ábra
1. ábra
Az éghajlati rendszer elemei és legfontosabb kölcsönhatásai


A feltételezett jövőbeli kényszerek egyik legfontosabb és legbizonytalanabb eleme az emberi (antropogén) tevékenység. Az éghajlati rendszerre hatással bíró emberi tényezőket a globális modellek számára oly módon számszerűsíthetjük, hogy meghatározzuk mindezen tényezőknek (a népesség, az energia-felhasználás, az ipari és mezőgazdasági szerkezet stb. változásainak) az éghajlati rendszerre gyakorolt "sugárzási kényszerét", azaz mennyiben módosulnak ezáltal a földi sugárzási viszonyok, s kiszámítják a hatással egyenértékű szén-dioxid kibocsátást, valamint az ennek megfelelő koncentrációt (2. ábra). A bizonytalanság pedig abból adódik, hogy jelenleg nem vagyunk képesek teljes bizonyossággal megmondani, hogyan változnak az antropogén tevékenység egyes részletei a jövőben. Éppen ezért a jövőbeli kibocsátási tendenciákra számos hipotézist (ún. forgatókönyvet) állítanak fel, melyek között vannak optimista, pesszimista vagy átlagosnak tekinthető változatok, s ezek figyelembevételével készítenek globális projekciókat a Föld egészére nézve. Ezeket a modell-szimulációkat nem előrejelzéseknek, hanem projekcióknak nevezzük éppen az említett feltételes voltuk miatt.

 2. ábra

2. ábra
A globális emisszió legfontosabb forgatókönyv-családjának széndioxid-egyenértékben
kifejezett kibocsátási (bal) és koncentrációs (jobb) mutatói a XXI. századra


Napjainkra a nagy klímakutató központokban fejlesztett globális éghajlati modellek kidolgozottsága elérte azt a szintet, hogy ezek a modellek képesek megbízhatóan leírni az éghajlati rendszer elemeinek viselkedését a közöttük lévő összetett kölcsönhatásokkal együtt, továbbá kiválóan használhatók az éghajlatváltozás planetáris (azaz globális, nagyskálájú) jellemzőinek vizsgálatára. A rövidtávú modellekkel ellentétben ezekkel a modellekkel szemben nem elvárás, hogy minden pontban és időpillanatban leírják az időjárást - ebben az esetben a célunk az, hogy az éghajlati rendszer átlagos tér- és időbeli statisztikáit reprezentáljuk. A globális klímamodellek komplexitása azonban a jelenlegi számítógépes kapacitás teljes kihasználásával sem teszi lehetővé azt, hogy egyedüli alkalmazásukkal az éghajlatváltozás regionális vonatkozásairól pontos információhoz jussunk (térbeli felbontásuk például többnyire 100 km-nél még ma sem finomabb). A részletek feltárására ezért ún. regionalizációs (leskálázási) módszerekkel élünk, amelyek segítségével egy az érdeklődésünkre számot tartó területen (például Közép-Európa térségére) finomíthatjuk a nagyskálájú globális jellemzőket.

A globális információk regionális pontosítására Magyarországon regionális éghajlati modelleket használunk, melyek - miként a rövidtávú időjárás-előrejelzésben - egy kisebb tartományra készítenek projekciókat a globális modellek eredményeit határfeltételekként felhasználva (3. ábra). A regionális modellek többnyire már csak az éghajlati rendszer légköri komponensének leírását tűzik ki célul, ezért kifejlesztésük általában a rövidtávú előrejelzésben is használt időjárási modellek adaptálását és kiterjesztését jelenti oly módon, hogy bizonyos folyamatokat (például a felhőképződést, sugárzást) az éghajlati tér- és időskálának megfelelően írnak le.

 3. ábra

3. ábra
Az éghajlat regionális változása az éghajlati rendszert ért globális kényszer hatására