Modelul general de circulație

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Modelele climatice sunt sisteme de ecuații diferențiale bazate pe legile fizicii , dinamicii fluidelor și chimiei . Pentru ca un model să funcționeze, Pământul este împărțit cu o grilă tridimensională, se aplică ecuațiile de bază și se evaluează rezultatele. Modelele atmosferice calculează vânturile, transferul de căldură , radiația solară , umiditatea relativă și hidrologia suprafeței în cadrul fiecărei rețele și evaluează interacțiunile cu celulele vecine. [1]

În meteorologie și climatologie, un model general de circulație, adesea prescurtat GCM din „ acronimul terminologiei englezei General Circulation Model” , este un tip de model climatic utilizat în prognozele climatice pentru a înțelege clima și a prezice viitorul schimbărilor climatice .

Terminologie

Acronimul „GCM” derivă inițial din Modelul general de circulație . În ultima perioadă a intrat în uz și un al doilea sens, și anume Modelul Climei Globale , adică „ Modelul Climei Globale”. Cu toate acestea, cele două definiții nu se referă exact la același subiect, chiar dacă modelele generale de circulație sunt instrumente utilizate în mod obișnuit pentru modelarea climatică și, în acest sens, termenii pot fi uneori interschimbabili. Cu toate acestea, termenul „model climatic global” nu este unic și se poate referi la un sistem integrat care încorporează mai multe componente care includ un model general de circulație sau se poate referi la o clasă de modele climatice care utilizează o varietate de mijloace pentru a reprezenta matematic clima.

Dezvoltare istorica

Sigla Laboratorului de dinamică a fluidelor geofizice (GFDL)

În 1956, Norman Phillips a dezvoltat un model matematic care a putut descrie în mod realist tendințele lunare și sezoniere din troposferă . A fost primul model climatic care a funcționat. [2] [3]

În urma muncii lui Phillips, alte grupuri au început să creeze GCM-uri. [4] Primul model general care combină atât procesele oceanice, cât și cele atmosferice a fost dezvoltat la sfârșitul anilor 1960 la Laboratorul de dinamică a fluidelor geofizice (GFDL) al NOAA . [1] La începutul anilor 1980, Centrul Național de Studii Atmosferice din Statele Unite ale Americii (NCAR) a dezvoltat Modelul de atmosferă comunitară, care a fost continuu rafinat de atunci. [5]

În 1996, au început încercările de modelare a solului și a tipurilor de vegetație. [6] Ulterior, modelul HadCM3 al Hadley Center for Climate Prediction and Research a reușit să cupleze elemente ale oceanului și ale atmosferei. [4] Rolul undelor gravitaționale a fost adăugat la mijlocul anilor 1980. Aceste unde sunt necesare pentru a simula cu exactitate circulația la scări regionale și globale. [7]

Descriere

Centrul Național de Cercetări Atmosferice (NCAR)
Centrul Hadley pentru predicții și cercetări climatice
Afișajul arată prima redare a unui model de calcul global al „ atmosferei Pământului, bazat pe modelul Goddard Earth Observing System Data Model, versiunea 5 (GEOS-5) a NASA .

Folosește un model matematic al circulației generale a atmosferei planetare sau a unui ocean sub formă de ecuații primitive ale mișcărilor atmosferice și oceanice pe o sferă rotativă cu termeni termodinamici pentru diversele surse ( transfer radiativ și căldură latentă ); aceste ecuații stau la baza programelor de calculator utilizate pentru a simula comportamentul oceanelor și / sau atmosferei Pământului, rezultând un Model General de Circulație Atmosferică (AGCM) și un Model General de Circulație Oceanică (OGCM) care sunt două componente cuplate cheie ale sistemului climatice împreună cu criosfera și biosfera .

Versiunile concepute pentru aplicații climatice pe scară de timp de zece ani sau seculare au fost inițial dezvoltate de Syukuro Manabe și Kirk Bryan la Laboratorul de dinamică a fluidelor geofizice din Princeton, New Jersey . [1] Aceste modele se bazează pe integrarea unei varietăți de ecuații dinamice, chimice și uneori chiar biologice ale fluidelor cu cele mai avansate modele care cuplează cele două subsisteme care interacționează (atmosferă și ocean) (AOGCM), așa cum se întâmplă de exemplu în Geophysical Fluid Modelul cuplat al laboratorului de dinamică având în vedere schimbul de căldură în termeni de căldură și impuls între cele două subsisteme. Printre modelele de prognoză climatică de vârf se numără ansamblul nord-american multi-model (NMME), NASA și sistemul de prognoză climatică (CFS).

Modele atmosferice și oceanice

Modelele generale de circulație tratează separat ecuațiile care reglează mișcarea fluidelor și transferul de energie; acestea sunt apoi integrate în funcție de timp. Spre deosebire de modelele mai simple, GCM-urile împart atmosfera și / sau oceanele în rețele celulare separate care reprezintă unități de calcul. În timp ce modelele mai simple fac presupuneri mixte, procesele dintr-o celulă (cum ar fi convecția) care apar pe scări prea mici pentru a fi rezolvate direct sunt parametrizate la nivelul celulei, în timp ce alte funcții guvernează interfața dintre celule.

GCM-urile atmosferice ( Modelul general al circulației atmosferice sau AGCM) modelează atmosfera și impun temperatura de la suprafața mării ca condiție de limitare. GCM-urile atmosferă-ocean cuplate (AOGCM precum HadCM3, EdGCM, GFDL CM.X, ARPEGE-Climat) [8] combină cele două modele. Primul model general de circulație climatică care a combinat atât procesele atmosferice, cât și cele oceanice a fost dezvoltat la sfârșitul anilor 1960 la Laboratorul de dinamică a fluidelor geofizice al NOAA . [9]

Modelele generale atmosferice (AGCM) și oceanice (OGCM) pot fi cuplate pentru a forma un „model general cuplat atmosferă-circulație oceanică” (CGCM sau AOGCM). Odată cu adăugarea de sub-modele, cum ar fi modelul pentru gheața de gheață sau modelul pentru evapotranspirarea supraterană, AOGCM devine baza pentru un model climatic complet. [10]

AOGCM reprezintă vârful complexității în modelele climatice și analizează cât mai multe procese posibil. Cu toate acestea, acestea sunt încă în curs de dezvoltare și încă mai există unele incertitudini. Ele pot fi cuplate la modele ale altor procese, cum ar fi ciclul carbonului , pentru a modela mai bine efectele de feedback. Aceste modele multisisteme integrate sunt uneori denumite „modele de sistem Pământ” sau „modele climatice globale”.

Notă

  1. ^ a b c Primul model climatic , la celebrarea200years.noaa.gov , NOAA 200th Celebration, 2007. Accesat la 11 aprilie 2020 .
  2. ^ Norman A. Phillips, Circulația generală a atmosferei: un experiment numeric , în Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society , vol. 82, nr. 352, aprilie 1956, pp. 123–154, Bibcode : 1956QJRMS..82..123P , DOI : 10.1002 / qj.49708235202 . Adus la 31 decembrie 2010 .
  3. ^ Cox, John D., Storm Watchers , John Wiley & Sons, Inc., 2002, p. 210, ISBN 0-471-38108-X .
  4. ^ a b Peter Lynch, The ENIAC Integrations , în The Emergence of Numerical Weather Prediction , Cambridge University Press , 2006, pp. 206 -208, ISBN 978-0-521-85729-1 .
  5. ^ William D. Collins, Description of the NCAR Community Atmosphere Model (CAM 3.0) ( PDF ), cesm.ucar.edu , University Corporation for Atmospheric Research , iunie 2004. Accesat la 3 ianuarie 2011 .
  6. ^ Xue, Yongkang și Michael J. Fennessey, Impactul proprietăților vegetației asupra predicției vremii din vara SUA ( PDF ), în Journal of Geophysical Research , vol. 101, D3, American Geophysical Union , 20 martie 1996, p. 7419, bibcode : 1996JGR ... 101.7419X , DOI : 10.1029 / 95JD02169 . Adus la 6 ianuarie 2011 (arhivat din original la 10 iulie 2010) .
  7. ^ McGuffie, K. și A. Henderson-Sellers, A primer de modelare climatică , John Wiley și Sons, 2005, p. 188, ISBN 978-0-470-85751-9 .
  8. ^ Copie arhivată , pe cnrm.meteo.fr . Adus la 23 februarie 2007 (arhivat din original la 27 septembrie 2007) .
  9. ^ NOAA 200th Top Tens: Progrese: Primul model climatic , la noaa.gov .
  10. ^ Pubs.GISS: Sun și Hansen 2003: Simulări climatice pentru 1951-2050 cu un model cuplat atmosferă-ocean , la pubs.giss.nasa.gov , 2003. Accesat la 25 august 2015 .

Bibliografie

Elemente conexe

linkuri externe

știința Pământului Portalul Științelor Pământului : Accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu Științele Pământului
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Modello_generale_della_circolazione&oldid=118588997 ”