Tento experiment používa len model atmosféry a povrchom pevniny, s povrchovými podmienkami oceánu, koncentráciami atmosférických skleníkových plynov, a inými externými faktormi vloženými do modela. Toto dovoľuje študovať rozsah možného počasia daného týmito podmienkami.

Motivácia

Súčasné extrémy počasia sa prejavili aj zaplavami vo Veľkej Británii na jeseň r. 2000 a v lete r. 2007 a európskej horúcej vlne r. 2006. Vážnosť týchto udalostí zvýrazňuje potrebu zdokonalenej schopnosti zistiť, či riziko takýchto udalostí je ovplyvnené ľuďmi vyvolanými klimatickými zmenami, spojenými so zvýšenými hodnotami atmosferických skleníkových plynov v ovzduší.

Keď tieto udalosti nastanú, verejnosť dostane aktuálne cez médiá série neodôvodnených a rozporných vyhlásení a protikladných názorov pokiaľ ide o to, či zmena klímy má vplyv na extrémy počasia.

Tento experiment má za cieľ poskytnúť vedeckú metódu prisúdenia rizika extrémnych prejavov počasia k zvyšovaniu emisií skleníkových plynov.

Metóda

Predchádzajúci climateprediction.net projekt Seasonal Attribution pripravil metódu prisúdenia rizika výskytu extrémnych prejavov počasia k vzrastu koncentrácií skleníkových plynov v atmosfére. Toto je robené výpočtom veľmi rozsiahlej množiny klimatických modelov podľa dvoch rozdielnych klimatických scenárov. Prvý scenár má atmosféru podobnú, tak blízko ako je možné, pozorovaným poveternostným podmienkam v dobe, keď udalosť extrému počasia nastala. Druhý scenár má atmosféru ktorá je odhadom toho, aké podmienky by boli bez emitovaných skleníkových plynov vyrobených človekom, čiže akoby priemyselná revolúcia sa nikdy nestala. Porovnaním výsledkov z dvojice množín môže byť vypočítaný príznak rizika vyskytnutia udalosti. Tento projekt bude nasledovať metódu Seasonal Attribution projektu, ale rozvinie ho ku všeobecnej štruktúre pre štúdie prisúdenia. Kľúčová zložka tejto štruktúry je validácia klimatického modelu pre použitie.

Validácia

Validácia modelu zahrňuje porovnanie štatistík výstupu modela so štatistikami pozorovanej atmosféry. Dátové súbory pozorovaní a produkty statických prepočtov, takých ako ECMWF ERA-40 statický prepočet súboru dát, sú používané k porovnaniu navzájom. Tu nás zaujíma činnosť modelu v prognóze zrážok, obzvlášť dlhotrvajúcich a výdatných zrážkových extrémov v Európe. Tiež nás zaujíma schopnosť modelu predpovedať dráhy búrok a spôsoby atmosférickej variability, také ako severo atlantická oscilácia, škandinávska anomália a aktivita blokovania. Porovnávacie dátové sady sú vypočítané z pozorovaných a staticky prepočítaných dát, a príslušné dátové sady sú vypočítané z výstupnej množiny.

Tiež sa zisťuje schopnosť modelu simulovať hustotu výskytu zrážkových extrémov v časovom rozsahu od 1-dňa do 90- dní. Ak je potrebné a vhodné, empirické prispôsobenie podľa výstupu modela je štatistiky vypočítané a použité na nastavenie modelom simulovaných polí, aby sa zhodovali s pozorovaniami. Táto korekcia môže potom byť použitá pre budúce štúdie prisúdenia.

Model

Používaný model je HadAM3P model od Hadley Centre. Toto súvisí s modelom používaným v Seasonal Attribution projekte a regionálnym modelom používaným v programe PRECIS. To je úplný model všeobecnej atmosférickej cirkulácie (GCM), so stanovenými teplotami povrchu oceána (SST) a koncentráciami tabuľového ľadu (SI).

Rozlíšenie je N96: 192 buniek mriežky v zemepisnej dĺžke a 145 buniek mriežky v zemepisnej šírke. Toto sa rovná 1,875° x 1,25° a veľkosti bunky mriežky 208 km x 139 km na rovníku.

Ďalšie zmeny oproti Seasonal Attribution projektu zahrnujú interaktívny obeh síry, zmeny vo fyzike ktoré zlepšujú všeobecnú atmosferickú cirkuláciu, zlepšená schéma povrchu pevniny a zlepšenia v parametrizácii oblačnosti a zrážok. Tieto zlepšenia majú priaznivý dopad na štatistiky modelu ktorý treba študovať v tomto experimente, keďže sú vymedzené pozorovanými hodnotami, a nahrádzajú úbytok v rozlíšení.

Experimentálne nastavenie pre validačnú fázu

Experimentálne nastavenie je známe ako časový interval experimentu. Počítame simulácie od 1959 do 2000. Táto perióda je rozdelená na dvojročné obdobia, ktoré sa prekrývajú, napríklad je perióda od 1961 do 1963 a perióda od 1962 do 1964. Toto dovoľuje kontrolovať o koľko sa model odchýli od svojich počiatočných podmienok a odstraňuje nejaké odchýlky, ktoré môžu byť spôsobené "preklzovaním" modela do stabilného stavu.

Nie sú žiadne "poruchy" fyziky v tomto experimente. Každý model beží dôsledne podľa počiatočných podmienok, "poruchy" ktorá je aplikovaná na počiatočné podmienky a budenia pre periódu ktorá má byť spustená. Budenia zahrňujú teploty povrchu oceána (SST), koncentrácie tabuľového ľadu (SI), emisie a konštanty pre obeh síry, ozón, prirodzené sopečné emisie, slnečnú variabilitu a emisie skleníkových plynov.

Počiatočné podmienky sú vzaté z dlhého behu modela od 1959 do 2000, ktorý bol vykonaný na výpočtovom vybavení University of Oxford.
Teploty povrchu oceána (SST) a časti tabuľového ľadu (SI) sú vzaté z HadISST globálnej dátovej sady pozorovaní SST a SI z Hadley Centre.
Ozón je vzatý z pozorovaní do 1991, potom IPCC SRES A2 scenár je užívaný do roka 2000, keďže pozorovania nie sú k dispozícii vo formáte potrebnom pre model.
Prirodzené sopečné emisie pochádzajú z dátovej sady od Sato a spol.
Slnečná variabilita je vzatá z dátovej sady od autorov Solanki a Krivova. Emisie skleníkových plynov sú vzatí z IPCC SRES A1B scenára.
"Poruchy" počiatočných podmienok sú vytvorené výpočtom diferencie nasledujúceho dňa v 3D poliach potenciálnej teploty z dlhého behu. Tam je 1741 týchto "porúch". Spolu s 39 štartovacími podmienkami to vytvára množinu s takmer 70,000 členmi!

Rozšírenie

Experiment validácie by mal poskytnúť hodnotenie modela a, keď to bude potrebné a vhodné, informácie o možnom kalibrovaní modelového výstupu. Ak prejde týmto testom, je možné prejsť k experimentu na prehľad o stupni, ktorým antropogénne emisie skleníkových plynov prispeli k riziku letných veľkých vôd r. 2007 v UK.

Tento experiment bude mať podobné nastavenie ako Seasonal Attribution projekt. Súbor simulácií 2006-2007 bude bežať ako vo validačnom experimente. Potom, ďalšia séria bude bežať pre rovnakú periódu, ale v hypotetickej klíme v ktorej ľudia nikdy nevytvárali skleníkové plyny. Toto bude znamenať redukovanie koncentrácií skleníkových plynov v modele a tiež znižovanie teplôt oceána a pôsobenie oceána podľa rôznych ohodnotení príspevku emisií skleníkových plynov. Implementácia tesne sleduje použitie v Seasonal Attribution projekte.

SK