Klimatologija ili suvremena meteorologija je multidisciplinarna znanost koja ovisi o znanstvenim mjernim tehnologijama među kojima spada i satelitsko istraživanje. Klimatsko modeliranje je specijalizirana grana klimatologije i temelji se na matematičkoj i računalnoj znanosti.
Model atmosfere čine skup matematičkih nelinearnih diferencijalnih jednadžbi koje mogu opisati atmosferu koja je fluid i u kojoj vladaju fizikalni zakoni hidrodinamike i termodinamike. Najkompleksniji model atmosfere jest onaj skup jednadžbi koji opisuje opću cirkulaciju atmosfere. Model opće cirkulacije atmosfere može biti “združen” s modelom cirkulacije oceana, modelom ledenih pokrivača, modelom procesa u tlu, s modelom vegetacije, te može uključivati razne kemijske procese unutar komponenata klimatskog sustava. Onda govorimo o klimatskom modelu koji na osnovi primjenjivih fizikalnih zakona izračunava kvantitativno stanje klimatskih elemenata dobiveno međudjelovanjem komponenata klimatskog sustava. Globalni klimatski model (engl. global climate model, GCM) ili model Zemljinog sustava (engl. Earth system model, ESM) uvažava mnoštvo kompleksnih procesa u raznim komponentama klimatskog sustava na području čitave Zemlje.
Računalni programi globalnih klimatskih modela, kao i modela za prognozu vremena (koji su sa znanstvenog i tehnološkog aspekta posve slični klimatskim modelima) su vrlo zahtjevni za računalnim kapacitetima. Za rješavanje numeričkih jednadžbi klimatskih modela (što onda nazivamo numeričkim integracijama) koriste se složene računalne arhitekture koje sačinjavaju deseci tisuća procesora i sustavi s velikim diskovnim kapacitetima. Prema tome, razvoj klimatskih modela uvelike je ovisan o razvoju računalne tehnologije (super-računala).
Za razliku od globalnih klimatskih modela, regionalni klimatski modeli (engl. regional climate model, RCM) pokrivaju neko manje područje (kontinent, regiju) i u pravilu imaju znatno bolju horizontalnu rezoluciju od globalnih modela. Takva, finija, računalna mreža omogućava detaljnije izračune klimatskih elemenata nego u globalnim klimatskim modelima.
Da bi se ustvrdilo u kojoj mjeri klimatski model uspješno reproducira globalnu ili regionalnu (lokalnu) klimu, numeričke se jednadžbe moraju prvo integrirati za neko prošlo vremensko razdoblje za koje postoje izmjereni klimatski podaci. Onda klimatski model simulira stvarnu klimu. Usporedbom simulirane klime sa stvarnom klimom (proces poznat kao validacija modela) određuje se stupanj povjerenja u klimatski model. Iz klimatskih simulacija stvarne (“sadašnje”) klime moguće je ustvrditi da su opažene klimatske promjene (globalno zagrijavanje) u zadnjih 50-ak godina posljedica povećanja koncentracija stakleničkih plinova. Taj porast postaje izraženiji od 70-ih godina 20. stoljeća
Jedino klimatski modeli mogu “predvidjeti” buduće stanje klimatskog sustava, te su stoga nezaobilazni u procjeni budućih klimatskih promjena, prvenstveno onih koje mogu nastati zbog utjecaja čovjeka. Za taj proces važna je pretpostavka o budućim koncentracijama stakleničkih plinova u atmosferi, a koje pak ovise o socio-ekonomskom stupnju razvoja čovječanstva: broju stanovnika na Zemlji, proizvodnji i potrošnji energije, urbanizaciji, veličini i iskorištenosti obradivog zemljišta, korištenju vodnih resursa, biljnom pokrovu, prometu, itd. S obzirom da nije moguće precizno znati budući stupanj razvoja te da se on mijenja tijekom vremena, postoji više scenarija koncentracija stakleničkih plinova. Takvi scenariji uvažavaju se u klimatskim modelima kako bi se onda mogao odrediti njihov utjecaj na komponente klimatskog sustava. Onda govorimo o projekcijama budućeg stanja klime.
Scenariji koncentracija stakleničkih plinova (engl. representative concentration pathways, RCP) su trajektorije koncentracija stakleničkih plinova (a ne emisija) koje opisuju četiri moguće buduće klime, ovisno o tome koliko će stakleničkih plinova biti u atmosferi u nadolazećim godinama. Četiri scenarija, RCP2.6, RCP4.5, RCP6 i RCP8.5, daju raspon vrijednosti mogućeg forsiranja zračenja (u W/m2) u 2100. u odnosu na pre-industrijske vrijednosti (+2.6, +4.5, +6.0 i +8.5 W/m2).
Projekcija klime u Republici Hrvatskoj do 2040. godine s pogledom do 2070. godine provedena je uz simulacije “povijesne“ klime za razdoblje 1971. – 2000. godine. Regionalnim klimatskim modelom (eng. RegionalClimate Model, RCM) RegCM izračunate su promjene (projekcije) za buduću klimu u dva razdoblja: 2011. – 2040. godine i 2041. – 2070. godine, uzimajući u obzir dva scenarija razvoja koncentracije stakleničkih plinova u budućnosti (RCP4.5 i RCP8.5) kako je to određeno Međuvladinim panelom za klimatske promjene (eng. Intergovernmental Panel on ClimateChange – IPCC). Model je dao podatke za Hrvatsku u rezoluciji od 12.5 km i 50 km.
Scenarij RCP4.5 smatra se umjerenijim scenarijem te ga karakterizira srednja razina koncentracija stakleničkih plinova uz relativno ambiciozna očekivanja njihovog smanjenja u budućnosti, koja bi dosegla vrhunac oko 2040. godine. Scenarij RCP8.5 smatra se ekstremnim scenarijem te ga karakterizira kontinuirano povećanje koncentracije stakleničkih plinova, koja bi do 2100. godine bila i do tri puta viša od današnje.
Ukupno je analizirano 20 klimatoloških varijabli. Rezultati modela poslužili su kao osnova za procjenu utjecaja i ranjivosti na klimatske promjene.
Više o rezultatima klimatskog modeliranja provedeno za potrebe izrade Strategije prilagodbe klimatskim promjenama možete pročitati u dokumentima: Rezultati klimatskog modeliranja na sustavu HPC Velebit i Dodatak rezultatima klimatskog modeliranja na sustavu HPC VELEbit, a podatke možete pronaći u Repozitoriju Državnog hidrometeorološkog zavoda.
Preuzeto iz dokumenta: