Vai varam uzticēties prognozēm par klimatu 50 gadus tālā nākotnē?  (4)

Mums nav otras planētas, kur izmēģināt katru no iespējamajiem scenārijiem un atgriezties atpakaļ gadījumā, ja kļūdīsimies. Tāpēc labi, ka ir modeļi – tie palīdz mums analizēt sarežģītas problēmas un saprast sistemātisku procesu būtību. Tā ir arī iespēja testēt risinājumus un izvēlēties piemērotākos.

Atšķirībā no laikapstākļu prognozes, kas detalizēti izklāsta strauji mainīgus parametrus – gaisa temperatūru, mitrumu un nokrišņu u.c. – tuvākajam laikam, klimata modeļi darbojas ar stabilāku parametru varbūtībām.

Jebkuram laikapstākļus ietekmējošam parametram mainoties, tiek ietekmēti arī pārējie. Gaisa masas ir mūžīgā kustībā – mākoņainums, vējš – mēs labi varam novērot šo nepārtraukto, šķietami haotisko kustību. Straujā mainība notiek gan laikā, gan telpā – laikapstākļi var mainīties dažu stundu laikā vai ievērojami atšķirties dažu kilometru attālumā. Mākoņainā rītā Liepājā, domājot, vai ņemt lietussargu, visdrīzāk nepaļausimies uz vidējo nokrišņu daudzumu visā Latvijā attiecīgajā mēnesī. Taču apmēram zinām – plānojot atvaļinājumu Portugālē gadu uz priekšu, decembrī šajā valstī visdrīzāk līs.

Klimats ir ilggadīgs laikapstākļu režīms, to pārsvarā ietekmē Saules starojuma daudzums un sadalījums.

Modeļi, kas prognozē šīs ilgtermiņa izmaiņas, balstās procesu likumsakarībās garā laika posmā. Turklāt ilgtermiņā tie palīdz uzlabot arī laikapstākļu prognožu metodes.

Klimata modeļi ir trīsdimensionāli. Katra šūna tiek raksturota ar ģeogrāfisko garumu un platumu horizontālā plaknē, un augstumu vai spiedienu – vertikālā. Modeļa telpiskā izšķirtspēja ir atkarīga no modeļa mēroga. Globālos modeļos šūnas malas garums parasti svārstās no 100 līdz 300 kilometriem, reģionālajos – no 10 līdz 15 kilometriem.

Modeļa šūnā notiekošie fizikālie un ķīmiskie procesi, īpaši enerģijas plūsmas, tiek raksturoti ar matemātiskajiem vienādojumiem. Tālāk tiek izvēlēts modelējamais parametrs un šie vienādojumi ar superdatoru palīdzību tiek aprēķināti. Vienādojumu skaits ir mērāms daudzos tūkstošos. Katras šūnas rezultāti tiek nodoti blakus esošajām šūnām kā ievades dati nākamajā aprēķina iterācijā.

Klimata sistēmu dinamiku nosaka pieci principi:

Klimata modeļi apraksta šos principus kā vienādojumus, kas ietekmē piecus mainīgos:

Atrisinot vienādojumus, klimata modeļi var simulēt visus šos mainīgos trīs dimensijās un laikā.

Palaižot klimata modeļu simulācijas, iespējams noteikt šobrīd notiekošo procesu likumsakarības, pēc tam validēt modeli, izmantojot klimatiskos apstākļus pagātnē.

Modeļa izšķirtspēju laikā raksturo laika solis. Tas var būt izteikts minūtēs, stundās, dienās vai gados. Jo mazāks laika solis, jo detalizētāki būs rezultāti. Augstākai izšķirtspējai nepieciešama arī lielāka skaitļošanas jauda, kas bieži vien ir lielākais izaicinājums. Parasti laika solis ir no dažām minūtēm līdz apmēram pusstundai, lai vienādojumus atrisinātu pietiekami precīzi. Modeļus var veidot miljoniem telpisko šūnu un daudzi tūkstoši laika soļu, tāpēc simulācijas var aizņemt pat vairākus mēnešus.

Katrā no prognozējamajiem scenārijiem jāņem vērā ne tikai dabas procesi, bet arī tādi parametri kā populācijas pieaugums, zemes platību lietojumveida izmaiņas, urbanizācijas līmenis un iedzīvotāju izvietojums. Tātad dabas procesu modelēšanā liela nozīme ir arī spējai paredzēt sociālos un ekonomiskos procesus.

Klimata modeļi ir ļoti daudzveidīgi. Atkarībā no izvelētajiem parametriem un scenārijiem, aprēķiniem, pieņemtajām nezināmajām vērtībām un citiem faktoriem, mainās arī prognozētais rezultāts.

Šobrīd mums ir iespēja ielūkoties nākotnē ar pietiekami lielu ticamību, lai tā ignorēšana būtu neprāts.

--

Atsauces: