mod??le climatique

Saviez-vous ...

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Les mod??les climatiques sont des syst??mes de ??quations diff??rentielles bas??es sur les lois fondamentales de la physique , mouvement fluide, et la chimie . Pour "run" un mod??le, les scientifiques divisent la plan??te en une grille de 3 dimensions, se appliquent les ??quations de base, et d'??valuer les r??sultats. Les mod??les atmosph??riques calculer vents , transfert de chaleur, rayonnement, l'humidit?? relative, et la surface de l'hydrologie au sein de chaque grille et ??valuer les interactions avec les points voisins.

Les mod??les climatiques utilisent m??thodes quantitatives pour simuler les interactions de l' atmosph??re , les oc??ans , surface de la terre, et glace. Ils sont utilis??s pour une vari??t?? de fins de l'??tude de la dynamique du syst??me de climatisation ?? des projections de la future climat . Le sujet-parl?? utiliser la plupart des mod??les climatiques au cours des derni??res ann??es a ??t?? de pr??voir les changements de temp??rature r??sultant de l'augmentation des concentrations atmosph??riques de gaz ?? effet de serre.

Tous les mod??les climatiques tiennent compte de entrant l'??nergie du soleil en ondes courtes rayonnement ??lectromagn??tique , principalement visible et ?? ondes courtes (proche) infrarouge, ainsi que l'??nergie sortant de grande longueur d'onde (de loin) le rayonnement ??lectromagn??tique infrarouge ?? partir de la terre. Tout d??s??quilibre se traduit par un changement de temp??rature .

Les mod??les peuvent varier de relativement simple au plus complexe:

Un simple mod??le de transfert de chaleur rayonnante qui traite la terre comme un point et moyennes seule ??nergie sortante
cela peut ??tre ??tendu ?? la verticale (mod??les radiatif-convectifs), ou horizontalement
enfin, (coupl??) atmosph??re-oc??an- glace de mer mod??les climatiques mondiaux discr??tiser et r??soudre les ??quations compl??tes pour la masse et l'??nergie rayonnante transfert et l'??change.

Ce ne est pas une liste compl??te; pour "mod??les de bo??tes" exemple peut ??tre ??crit pour traiter les flux entre et au sein des bassins oc??aniques. En outre, d'autres types de mod??lisation peuvent ??tre reli??s entre eux, tels que l'utilisation des terres, permettant aux chercheurs de pr??dire l'interaction entre le climat et ??cosyst??mes.

mod??les de Box

mod??les de Box sont des versions simplifi??es de syst??mes complexes, en les r??duisant ?? des bo??tes (ou r??servoirs) li??s par des flux. Les bo??tes sont suppos??s ??tre m??lang??s de fa??on homog??ne. Dans une zone donn??e, la concentration de tout esp??ces chimiques est donc uniforme. Toutefois, l'abondance d'une esp??ce dans une bo??te donn??e peut varier en fonction du temps en raison de l'entr??e (ou de la perte de) la bo??te ou en raison de la production, la consommation ou la d??sint??gration de cette esp??ce dans la bo??te.

Mod??les de simple bo??te, ce est ?? dire le mod??le de bo??te avec un petit nombre de bo??tes dont les propri??t??s (par exemple leur volume) ne changent pas avec le temps, sont souvent utiles pour d??river des formules analytiques d??crivant la dynamique et l'??tat d'??quilibre l'abondance d'une esp??ce. Plus de mod??les de bo??tes complexes sont g??n??ralement r??solus en utilisant des techniques num??riques.

mod??les de bo??te sont largement utilis??s pour mod??liser des syst??mes ou des ??cosyst??mes environnementaux et dans les ??tudes de la circulation oc??anique et la cycle du carbone.

Mod??les Zero-dimensionnelles

Un mod??le tr??s simple de la ??quilibre radiatif de la Terre est

$(1-a) S \ pi r ^ 2 = 4 \ pi r ^ 2 \ epsilon \ sigma T ^ 4$

o??

le c??t?? gauche repr??sente l'??nergie entrante du Soleil
le c??t?? droit repr??sente l'??nergie sortante de la Terre, calcul??e ?? partir du La loi de Stefan-Boltzmann en supposant un mod??le de temp??rature-fictive, T, parfois appel??e la ??temp??rature de la Terre ?? l'??quilibre", qui doit ??tre trouv??,

S est la constante solaire - le rayonnement solaire incident par unit?? de surface, soit environ 1 367 W ?? ^{m -2}
$une$ est la Terre moyenne de l ' alb??do , mesur??e ?? 0,3.
r est le rayon de la Terre-environ 6,371 ?? 10 ⁶ m
π est la constante math??matique (3.141 ...)
$\ Sigma$ est le Stefan-Boltzmann-environ 5,67 ?? 10 ^{-8 -4} J ?? ^K ?? ^{m -2} ?? ^{s -1}
$\ Epsilon$ est l'efficacit?? ??missivit?? de la terre, environ 0,612

Le πr constante ² peut ??tre pris en compte, donnant

$(1-a) S = 4 \ epsilon \ sigma T ^ 4$

La r??solution de la temp??rature,

$T = \ sqrt [4] {\ frac {(1-a) S} {4 \ epsilon \ sigma}}$

Cela donne une temp??rature effective moyenne de la terre apparente de 288 K (15 ?? C ; 59 ?? F). Ce est parce que l'??quation ci-dessus repr??sente la temp??rature de rayonnement efficace de la terre (y compris les nuages et atmosph??re). L'utilisation de l'??missivit?? efficace et compte alb??do pour le effet de serre .

Ce mod??le tr??s simple est tr??s instructif, et le seul mod??le qui pourrait tenir sur une page. Par exemple, on d??termine facilement l'effet de la temp??rature de masse moyenne des variations de constante ou de changement de l'??missivit?? de la terre ou alb??do solaire efficace.

L'??missivit?? moyenne de la terre est facilement estim??e ?? partir des donn??es disponibles. Les ??missivit??s des surfaces terrestres sont tous dans la gamme de 0,96 ?? 0,99 (sauf pour quelques petites zones d??sertiques qui peuvent ??tre aussi bas que 0,7). Nuages, cependant, qui couvrent environ la moiti?? de la surface de la terre, ont une ??missivit?? moyenne d'environ 0,5 (qui doit ??tre r??duite par la quatri??me puissance du rapport du cloud temp??rature absolue ?? la terre moyenne temp??rature absolue) et une temp??rature de nuage moyenne d'environ 258 K (-15 ?? C; 5 ?? F). Prenant tout cela correctement en compte les r??sultats dans une ??missivit?? de la terre effective d'environ 0,64 (temp??rature moyenne de la terre 285 K (12 ?? C; 53 ?? F)).

Ce mod??le simple d??termine facilement l'effet des variations de la production ou de changement de l'alb??do de la terre ou l'??missivit?? de la terre effective de la temp??rature moyenne de la terre solaire. Il ne dit rien, mais sur ce qui pourrait causer ces choses changent. Mod??les de dimension z??ro ne abordent pas la r??partition de la temp??rature sur la terre ou les facteurs qui se d??placent l'??nergie autour de la terre.

Mod??les radiatif-convectif

Le mod??le z??ro-dimensionnel ci-dessus, en utilisant la constante solaire et la temp??rature moyenne de la terre donn??e, d??termine l'??missivit?? de la terre efficace de radiation ?? ondes longues ??mis vers l'espace. Ce peut ??tre affin??e dans le sens vertical ?? une dimension un mod??le radiatif-convectif, qui consid??re deux processus de transport de l'??nergie:

transfert de remont??e et downwelling radiatif ?? travers les couches atmosph??riques qui absorbent et ??mettent un rayonnement infrarouge
le transport vers le haut de la chaleur par convection (particuli??rement important dans la partie inf??rieure troposph??re).

Les mod??les de rayonnement-convection ont des avantages sur le mod??le simple: ils permettent de d??terminer les effets de la variation de gaz ?? effet de concentrations de l'??missivit?? effective et donc la temp??rature de surface. Mais param??tres ajout??s sont n??cessaires pour d??terminer l'??missivit?? locale et l'alb??do et aborder les facteurs qui se d??placent l'??nergie autour de la terre.

Effet de r??troaction glace-alb??do sur la sensibilit?? globale dans un mod??le climatique radiatif-convectif unidimensionnel.

Mod??les haut de dimension

Le mod??le z??ro-dimensionnel peut ??tre ??largi pour tenir compte de l'??nergie transport??e horizontalement dans l'atmosph??re. Ce type de mod??le peut bien ??tre zonale moyenne. Ce mod??le a l'avantage de permettre une d??pendance rationnelle de l'alb??do local et ??missivit?? de la temp??rature - les p??les peuvent ??tre autoris?? ?? ??tre glac??e et l'??quateur chaude - mais le manque de dynamique true signifie que les transports horizontaux doivent ??tre sp??cifi??es.

MCG (mod??les climatiques mondiaux ou mod??les de circulation g??n??rale)

Trois (ou plus correctement, quatre depuis des temps est ??galement consid??r?? comme) la discr??tiser de dimensions GCM les ??quations pour un mouvement fluide et le transfert d'??nergie et d'int??grer ces cours du temps. Ils contiennent ??galement des param??trisations pour les processus-tels que la convection qui se produisent sur des ??chelles trop petites pour ??tre r??solus directement.

MCG atmosph??riques (MCGA) mod??liser l'atmosph??re et d'imposer temp??ratures que les conditions aux limites de surface de la mer. Coupl??s MCG atmosph??re-oc??an (MCGAO, par exemple HadCM3, EdGCM, GFDL CM2.X, ARPEGE-Climat) combiner les deux mod??les. Le premier mod??le climatique de circulation g??n??rale qui combine deux processus oc??aniques et atmosph??riques a ??t?? d??velopp?? ?? la fin des ann??es 1960 ?? la NOAA Fluid Dynamics MCGAO de laboratoire g??ophysiques repr??sentent le summum de la complexit?? dans les mod??les climatiques et internaliser autant de processus que possible. Toutefois, ils sont encore en d??veloppement et des incertitudes demeurent. Ils peuvent ??tre coupl??s ?? d'autres mod??les de processus, tels que la cycle du carbone, de mani??re ?? am??liorer la mod??lisation des effets de r??troaction.

La plupart des simulations r??centes montrent accord ??plausible?? avec les anomalies de temp??rature mesur??es au cours des 150 derni??res ann??es quand ils sont forc??s par des catastrophes naturelles for??ages seul, mais meilleur accord est obtenu lorsque des changements observ??s dans l'effet de serre et les a??rosols sont ??galement inclus.

Recherche et d??veloppement

Il existe trois grands types d'institutions o?? les mod??les climatiques sont d??velopp??s, impl??ment??s et utilis??s:

Les services m??t??orologiques nationaux. La plupart des services m??t??orologiques nationaux ont un section de la climatologie.
Universit??s. Les d??partements concern??s sont les sciences atmosph??riques, la m??t??orologie, la climatologie et la g??ographie.
Laboratoires de recherche nationaux et internationaux. Des exemples comprennent le Centre national pour la recherche atmosph??rique (NCAR, en Boulder, Colorado, USA), le Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL, dans Princeton, New Jersey, USA), le Centre Hadley pour la pr??vision du climat et de la recherche (en Exeter, Royaume-Uni), le Institut Max Planck de m??t??orologie de Hambourg, en Allemagne, ou le Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE), en France, pour ne en nommer que quelques-uns.

Le Programme mondial de recherche sur le climat (PMRC de), h??berg?? par le Organisation m??t??orologique mondiale (OMM), coordonne les activit??s de recherche sur la mod??lisation du climat dans le monde entier.

A 2012 Rapport US National Research Council a expliqu?? comment l'entreprise de mod??lisation climatique am??ricaine vaste et diversifi?? pourrait ??voluer pour devenir plus unifi??e. Gains pourraient ??tre r??alis??s en d??veloppant une infrastructure logicielle commune partag??e par tous les chercheurs sur le climat aux ??tats-Unis, et la tenue d'un forum annuel de la mod??lisation du climat, le rapport r??v??le.

Les mod??les climatiques sur le web

Dapper / DChart - donn??es de placettes et de mod??le de t??l??chargement r??f??renc??s par le quatri??me rapport d'??valuation (RE4) du Groupe d'experts intergouvernemental sur les changements climatiques. (Plus disponible)
ccsm.ucar.edu - NCAR / UCAR Mod??le du syst??me climatique communautaire (CPLM)
climateprediction.net - faire vous-m??me la pr??vision du climat
giss.nasa.gov - GCM de recherche principal d??velopp?? par la NASA / GISS (Goddard Institute for Space Studies)
edgcm.columbia.edu - le mod??le original NASA / GISS climatique mondial (GCM) avec une interface conviviale pour PC et Mac
cccma.be.ec.gc.ca - CCmaC info mod??le et une interface pour r??cup??rer des donn??es de mod??le
nomads.gfdl.noaa.gov - NOAA / Infos mod??le climatique global et de sortie du mod??le fichiers de donn??es Fluid Dynamics Laboratory CM2 g??ophysiques
climate.uvic.ca - Universit?? de Victoria mod??le climatique mondial, ?? t??l??charger gratuitement. Chercheur de pointe ??tait un auteur de contribuer ?? la r??cente Rapport du GIEC sur le changement climatique.

R??cup??r?? ?? partir de " http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Climate_model&oldid=523086218 "