Modele de circulație generală

Un model de circulație generală (GCM) este un tip de model climatic. Utilizează un model matematic al circulației generale a unei atmosfere planetare sau a unui ocean. Utilizează ecuațiile Navier-Stokes pe o sferă rotativă cu termeni termodinamici pentru diferite surse de energie (radiație, căldură latentă). Aceste ecuații stau la baza programelor de calculator folosite pentru a simula atmosfera Pământului sau oceanele. GCM-urile atmosferice și oceanice (AGCM și OGCM) sunt componente cheie împreună cu gheața de mare și componentele suprafeței terestre.

(Modelele climatice sunt sisteme de ecuații diferențiale bazate pe legile de bază ale fizicii, mișcării fluidelor și chimiei. Pentru a „rula” un model, oamenii de știință împart planeta într-o grilă tridimensională, aplică ecuațiile de bază și evaluează rezultatele. Modelele atmosferice calculează vânturile, transferul de căldură, radiația, umiditatea relativă și hidrologia de suprafață în cadrul fiecărei rețele și evaluează interacțiunile cu punctele învecinate.[1] Credit: NOAA/Wikimedia Commons)

GCM-urile și modelele climatice globale sunt utilizate pentru prognoza meteo, înțelegerea climei și prognozarea schimbărilor climatice.

GCM-urile atmosferice (AGCM) modelează atmosfera și impun temperaturile suprafeței mării ca și condiții de limită. GCM-urile cuplate atmosferă-ocean (AOGCM, de exemplu HadCM3, EdGCM, GFDL CM2.X, ARPEGE-Climat)[2] combină cele două modele. Primul model climatic de circulație generală care a combinat atât procesele oceanice, cât și cele atmosferice a fost dezvoltat la sfârșitul anilor 1960 la Laboratorul de dinamică a fluidelor geofizice NOAA[3] AOGCM-urile reprezintă vârful complexității în modelele climatice și internalizează cât mai multe procese posibil. Cu toate acestea, acestea sunt încă în curs de dezvoltare și rămân incertitudini. Ele pot fi cuplate la modele ale altor procese, cum ar fi ciclul carbonului, pentru a modela mai bine efectele de feedback. Astfel de modele integrate multi-sistem sunt uneori denumite fie „modele de sistem terestru”, fie „modele climatice globale”.

Versiunile concepute pentru aplicații climatice la scară de timp de la un deceniu la un secol au fost create inițial de Syukuro Manabe și Kirk Bryan la Laboratorul de dinamică a fluidelor geofizice (GFDL) din Princeton, New Jersey.[1] Aceste modele se bazează pe integrarea unei varietăți de ecuații fluide dinamice, chimice și uneori biologice.

Acronimul GCM a reprezentat inițial modelul general de circulație. Recent, a intrat în uz un al doilea sens, și anume Global Climate Model. Deși acestea nu se referă la același lucru, modelele generale de circulație sunt de obicei instrumentele utilizate pentru modelarea climatului și, prin urmare, cei doi termeni sunt uneori folosiți interschimbabil. Cu toate acestea, termenul „model climatic global” este ambiguu și se poate referi la un cadru integrat care încorporează mai multe componente, inclusiv un model de circulație generală, sau se poate referi la clasa generală de modele climatice care utilizează o varietate de mijloace pentru a reprezenta matematic climatul.

GCM-urile atmosferice (AGCM) și oceanice (OGCM) pot fi cuplate pentru a forma un model de circulație generală cuplat atmosferă-ocean (CGCM sau AOGCM). Odată cu adăugarea de submodele, cum ar fi un model de gheață de mare sau un model pentru evapotranspirația pe uscat, AOGCM-urile devin baza pentru un model climatic complet.[4]