Modelagem Climática
A simulação numérica do sistema climático, desde colunas radiativas-convectivas até modelos acoplados do sistema terrestre, utilizada para compreender o clima e projetar seu futuro.
Definition
Modelagem climática é a representação do sistema climático por meio de equações matemáticas resolvidas numericamente em computadores, variando de modelos idealizados que isolam processos únicos a modelos acoplados do sistema terrestre que simulam o sistema completo e projetam seu futuro.
Scope
Esta área abrange a construção, uso e avaliação de modelos climáticos numéricos. Ela trata da hierarquia de modelos, desde formulações simples de balanço de energia e radiativas-convectivas até modelos abrangentes de circulação geral e do sistema terrestre, a parametrização de processos não resolvidos, os cenários de emissão que impulsionam as projeções, a redução de escala (downscaling) de resultados grosseiros para escalas regionais, e a avaliação sistemática e intercomparação de modelos em relação às observações.
Sub-topics
Core questions
- Como as leis físicas que governam o clima são transformadas em um modelo numérico solucionável?
- Como os processos muito pequenos para serem resolvidos são representados por meio da parametrização?
- Como os cenários de emissão são usados para projetar o clima futuro?
- Como os modelos são avaliados e suas incertezas caracterizadas?
Key theories
- Hierarquia dos modelos climáticos
- Os modelos abrangem uma hierarquia, desde formulações simples de balanço de energia e radiativas-convectivas que constroem o entendimento até modelos acoplados abrangentes que simulam o sistema completo, cada um adequado a diferentes questões.
- Parametrização de processos sub-grade
- Processos menores que a grade do modelo, como nuvens, convecção e turbulência, são representados por parametrizações cuja formulação afeta fortemente o comportamento do modelo e é uma fonte chave de incerteza.
Mechanisms
Os modelos climáticos dividem a atmosfera, o oceano e a terra em uma grade tridimensional e integram as equações de movimento, termodinâmica e radiação ao longo do tempo, acoplando os componentes para que troquem energia, água e momento. Processos mais finos que a grade são parametrizados; os modelos são impulsionados por forçantes prescritas ou cenários de emissão, avaliados em relação a observações e ao registro histórico, e comparados em projetos coordenados de intercomparação para avaliar a robustez e a dispersão.
Clinical relevance
Os modelos climáticos são as principais ferramentas para projetar o clima futuro sob diferentes trajetórias de emissão e para atribuir mudanças observadas, tornando-os a base científica para a política climática, o planejamento de adaptação e a avaliação de riscos.
Evidence & guidelines
O Sexto Relatório de Avaliação do IPCC baseia-se fortemente em intercomparações de modelos coordenadas para projetar mudanças futuras, avalia que os modelos reproduzem muitas características do clima observado e usa restrições observacionais para estreitar as faixas projetadas.
History
A modelagem climática surgiu das primeiras previsões numéricas do tempo e do modelo radiativo-convectivo de Manabe e Wetherald de 1967, expandindo-se nas décadas de 1970 e 1980 para modelos acoplados de circulação geral atmosfera-oceano e, mais recentemente, para modelos do sistema terrestre que incluem o ciclo do carbono e a biogeoquímica.
Debates
- Tratamento de nuvens e dispersão do modelo
- Diferenças na forma como os modelos parametrizam nuvens e convecção impulsionam grande parte da dispersão em sua sensibilidade climática e projeções, levantando debate sobre a melhor forma de restringi-la e reduzi-la.
Key figures
- Syukuro Manabe
- Warren Washington
- Ann Henderson-Sellers
- Klaus Hasselmann
Related topics
Seminal works
- manabewetherald1967
- mcguffie2014
Frequently asked questions
- Como funciona um modelo climático?
- Ele divide a Terra em uma grade e avança as equações físicas para a atmosfera, o oceano e a terra no tempo, representando processos de pequena escala, como nuvens, por meio de parametrizações.
- Os modelos climáticos podem ser confiáveis?
- Eles reproduzem muitas características observadas do clima passado e presente e concordam na resposta geral aos gases de efeito estufa, embora incertezas permaneçam, especialmente em nuvens e detalhes regionais.