i

Aktuální číslo:

2019/7

Téma měsíce:

Zpětná vazba

Klimatické modely

Nástroje ke zkoumání podnebí
 |  6. 5. 2019
 |  Vesmír 98, 300, 2019/5

Klimatický systém Země je velmi složitý nelineární systém. Atmosféra, hydrosféra, kryosféra, zemský povrch, biosféra a antroposféra se stále vyvíjejí a interagují spolu. Je zjevné, že to vše nemůžeme reprodukovat v laboratoři. Pokud tedy chceme zkoumat vlastnosti klimatického systému, porozumět klimatickým změnám v minulosti nebo odhadovat možný budoucí vývoj podnebí, jedinou možností se zdají numerické modely založené na fyzikálních principech.

Už od začátku 20. století je známo, že předpověď počasí, a tedy i simulace klimatu, je problém zejména matematiky a fyziky. Matematická reprezentace klimatického systému je založena na rovnicích popisujících dynamiku atmosféry a oceánů a opírajících se o základní zákony zachování hmoty, energie a hybnosti.

Za nejjednodušší klimatické modely můžeme považovat takové, které uvažují Zemi jako jeden celek a studují vztahy mezi přicházející energií ze Slunce (což je jediný relevantní zdroj energie pro Zemi jako planetu), odraženou částí slunečního záření závisející na odrazivosti zemského povrchu (albedu) a výslednou rovnovážnou teplotou této vrcholně zjednodušené Země. Například při změřené hodnotě solární konstanty 1361 wattů na metr čtvereční a odhadovaném celkovém albedu Země 0,31 by rovnovážná teplota činila –18 °C. (Za to, že skutečná průměrná teplota u zemského povrchu je o 33 °C vyšší, jsou zodpovědné skleníkové plyny v atmosféře.) Už takto jednoduché modely energetické bilance slouží ke studiu vlivu i nepatrných změn ve slunečním příkonu (zapříčiněných parametry dráhy Země nebo cykly sluneční aktivity) či albedu (daných např. stupněm zalednění planety).

Postupně se modely atmosféry stávaly složitějšími. Zahrnovaly více vertikálních vrstev, zvyšovalo se horizontální rozlišení (v prvním kroku se uvažoval přenos energie v poledníkovém směru) a přidávaly se další procesy probíhající v atmosféře a na jejích hranicích. Ale až rozvoj počítačové techniky v druhé polovině 20. století umožnil simulovat globální cirkulaci atmosféry. Současné globální klimatické modely jsou tvořeny 3D modely atmosféry a oceánů a zahrnují i simulaci uhlíkového cyklu, mořského ledu, dynamické popsání vegetačních typů, další biochemické cykly a chemické procesy v atmosféře (obr. 1). Z toho je zjevné, že se jedná o interdisciplinární problematiku.

Nyní vidíte 15 % článku. Co dál:

Jsem předplatitel, mám plný přístup
Jsem návštěvník
Chci si přečíst celé číslo
Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru. Více o předplatném
OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Klimatologie

O autorovi

Eva Pejchová Plavcová

RNDr. Eva Pejchová Plavcová, Ph.D., (*1983) vystudovala meteorologii a klimatologii na Matematicko-fyzikální fakultě UK. V Ústavu fyziky atmosféry AV ČR, v. v. i., se zabývá proměnlivostí a změnou klimatu, vazbami mezi přízemním klimatem a atmosférickou cirkulací a hodnocením klimatických modelů.
Pejchová Plavcová Eva

Doporučujeme

Kip Thorne a gravitační vlny

Kip Thorne a gravitační vlny

Jana Olivová, Martin Uhlíř  |  8. 7. 2019
Co nového o vzniku a vývoji vesmíru mohou prozradit gravitační vlny? Jak se bude vyvíjet budoucnost jejich měření? Pomohou zodpovědět zatím...
Puška, pyžamo a sbírka básní

Puška, pyžamo a sbírka básní

Petr Květina, Jan Rendek  |  8. 7. 2019
Ostrov Nová Guinea byl na konci 19. století politicky rozdělen mezi tři evropské velmoci. O východní část se přetahovalo Německo s Velkou...
Megalodon versus supernova

Megalodon versus supernova uzamčeno

Tomáš Petrásek  |  8. 7. 2019
Katastrofa, která ukončila druhohory a s nimi existenci všech větších zvířat (přes 25 kg) i řady těch menších, je nejznámější z velké pětky...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné