Modelización climática
La simulación numérica del sistema climático, desde columnas radiativo-convectivas hasta modelos acoplados del sistema terrestre, utilizada para comprender el clima y proyectar su futuro.
Definition
La modelización climática es la representación del sistema climático mediante ecuaciones matemáticas resueltas numéricamente en computadoras, que van desde modelos idealizados que aíslan procesos individuales hasta modelos acoplados del sistema terrestre que simulan el sistema completo y proyectan su futuro.
Scope
Esta área abarca la construcción, el uso y la evaluación de modelos climáticos numéricos. Trata la jerarquía de modelos, desde formulaciones simples de balance energético y radiativo-convectivas hasta modelos completos de circulación general y del sistema terrestre, la parametrización de procesos no resueltos, los escenarios de emisión que impulsan las proyecciones, la reducción de escala de la salida gruesa a escalas regionales, y la evaluación y comparación sistemática de modelos con respecto a las observaciones.
Sub-topics
Core questions
- ¿Cómo se transforman las leyes físicas que rigen el clima en un modelo numérico resoluble?
- ¿Cómo se representan los procesos demasiado pequeños para ser resueltos mediante la parametrización?
- ¿Cómo se utilizan los escenarios de emisión para proyectar el clima futuro?
- ¿Cómo se evalúan los modelos y se caracterizan sus incertidumbres?
Key theories
- Jerarquía de modelos climáticos
- Los modelos abarcan una jerarquía desde formulaciones simples de balance energético y radiativo-convectivas que construyen la comprensión hasta modelos acoplados completos que simulan el sistema completo, cada uno adecuado para diferentes preguntas.
- Parametrización de procesos subgrid
- Los procesos más pequeños que la cuadrícula del modelo, como las nubes, la convección y la turbulencia, se representan mediante parametrizaciones cuya formulación afecta fuertemente el comportamiento del modelo y es una fuente clave de incertidumbre.
Mechanisms
Los modelos climáticos dividen la atmósfera, el océano y la tierra en una cuadrícula tridimensional e integran las ecuaciones de movimiento, termodinámica y radiación hacia adelante en el tiempo, acoplando los componentes para que intercambien energía, agua y momento. Los procesos más finos que la cuadrícula se parametrizan; los modelos son impulsados por forzamientos prescritos o escenarios de emisión, evaluados contra observaciones y el registro histórico, y comparados en proyectos coordinados de intercomparación para medir la robustez y la dispersión.
Clinical relevance
Los modelos climáticos son las herramientas principales para proyectar el clima futuro bajo diferentes trayectorias de emisión y para atribuir el cambio observado, lo que los convierte en el fundamento científico para la política climática, la planificación de la adaptación y la evaluación de riesgos.
Evidence & guidelines
El Sexto Informe de Evaluación del IPCC se basa en gran medida en intercomparaciones de modelos coordinadas para proyectar cambios futuros, evalúa que los modelos reproducen muchas características del clima observado y utiliza restricciones observacionales para reducir los rangos proyectados.
History
La modelización climática surgió de los primeros pronósticos meteorológicos numéricos y del modelo radiativo-convectivo de Manabe y Wetherald de 1967, expandiéndose a lo largo de las décadas de 1970 y 1980 hacia modelos acoplados de circulación general atmósfera-océano y, más recientemente, hacia modelos del sistema terrestre que incluyen el ciclo del carbono y la biogeoquímica.
Debates
- Tratamiento de las nubes y la dispersión del modelo
- Las diferencias en cómo los modelos parametrizan las nubes y la convección impulsan gran parte de la dispersión en su sensibilidad climática y proyecciones, lo que genera debate sobre la mejor manera de restringirla y reducirla.
Key figures
- Syukuro Manabe
- Warren Washington
- Ann Henderson-Sellers
- Klaus Hasselmann
Related topics
Seminal works
- manabewetherald1967
- mcguffie2014
Frequently asked questions
- ¿Cómo funciona un modelo climático?
- Divide la Tierra en una cuadrícula y avanza en el tiempo las ecuaciones físicas para la atmósfera, el océano y la tierra, representando procesos a pequeña escala como las nubes a través de parametrizaciones.
- ¿Se puede confiar en los modelos climáticos?
- Reproducen muchas características observadas del clima pasado y presente y concuerdan en la respuesta general a los gases de efecto invernadero, aunque persisten incertidumbres, especialmente en las nubes y los detalles regionales.