Jak badamy zmiany klimatu?

Przyczyny zmian klimatu są badane za pomocą badań paleoklimatycznych, pomiarów bezpośrednich w atmosferze i prac polowych, analizy istniejących danych i numerycznych modeli ogólnej cyrkulacji Ziemi (GCM).

Badania paleoklimatyczne

Jedną z metod wnioskowania o obecnych zmianach klimatu jest zrozumienie zjawisk powodujących zmiany klimatu w przeszłości. Te metody noszą ogólną nazwę badań paleoklimatycznych.

Badania polowe

W badaniach polowych analizuje się zazwyczaj pewien proces fizyczny. Przykładowo, w czasie zimowego Monsunu indyjskiego na półkuli północnej jest dużo zanieczyszczeń przywiewanych z Indii nad Ocean Indyjski. W tym samym czasie na półkuli południowej nie ma zanieczyszczeń. Różnicę te można wykorzystać do zrozumienia roli pyłów zawieszonych na zmianę klimatu.

Analiza istniejących danych meteorologicznych

Okresy pomiarowe podstawowych wielkości atmosferycznych, takich jak temperatura powierzchni Ziemi, są krótkie. Systematyczne pomiary zaczęto dokonywać dopiero po II wojnie światowej. Jakość tych danych zależy od kraju, w którym robione były pomiary. Dużym problemem jest duża odległość pomiędzy stacjami pomiarowymi, zwłaszcza na obszarach oceanicznych. Jednym z największych sukcesów współczesnej meteorologii jest użycie metod teledetekcyjnych z satelitów meteorologicznych i z pomiarów naziemnych. Pozwoliło to na uzyskiwanie globalnych informacji na temat rozkładu temperatury z wysokością, na temat prędkości wiatru na powierzchni oceanu lub na temat ilości chlorofilu w oceanie (kolor oceanu). Dużym problemem w ocenie zmian klimatu jest fakt, że techniki pomiarowe zmieniają się w czasie. Rozwiązaniem było ujednolicenie pomiarów za pomocą technik asymilacji danych i przeprowadzenie dokładnej analizy. Metoda ta nazywa się ponowną analizą danych meteorologicznych, które dostępne są na szczegółowym poziomie dla atmosfery i powierzchni Ziemi.

Modelowanie klimatu

Zebrane dane klimatyczne służą za podstawę do komputerowych programów modeli klimatycznych.

Numeryczne modele ogólnej zmiany klimatu

Modele numeryczne globalnej cyrkulacji (GCM) Ziemi opierają się na modelach podobnych do modeli numerycznych używanych w prognozach pogody. Opisuje się przepływ powietrza w atmosferze, oraz inne procesy fizyczne, takie jak pokrywa chmur, oddziaływanie powietrza w atmosferze z górami, transport aerozoli atmosferycznych, czy ilość energii słonecznej absorbowanej i odbijanej w atmosferze. Jest to opracowywane na podstawie równań fizyki, np. wymiana promieniowania słonecznego w modelach GCM jest opisana najczęściej za pomocą dwustrumieniowego przybliżenia równania transportu. Zaletą modeli GCM jest możliwość studiowania różnych scenariuszy. Np. można poddać analizie jaki jest wpływ dwukrotnego zwiększenia ilości dwutlenku węgla na średnią temperaturę na powierzchni Ziemi. Można też określić i zbadać jakie czynniki wpływają na zmiany temperatury. Wadą modeli numerycznych GCM jest to, że parametry zastosowane do opisu zjawisk fizycznych mogą być kwestionowane oraz fakt, że rozdzielczość modeli GCM (jak blisko oddalone są od siebie kolejne punkty na siatce opisującej wyniki symulacji) jest ograniczona. Modele numeryczne GCM badają scenariusze lub hipotezy sprzężeń zwrotnych pomiędzy różnymi elementami klimatu.

Krzysztof Domagała

Źródło: pl.wikipedia.org/wiki/Zmiana_klimatu