Kliimamudelid on arvutiprogrammid, mis simuleerivad atmosfääri, ookeanide, maapinna ja jää vastasmõjusid. Kliimamudeleid kasutatakse ilmadünaamika uurimiseks ja ilma ennustamiseks ning prognooside tegemiseks tuleviku kliima kohta.

Kliimamudelid jagatakse erinevatesse gruppidesse vastavalt nende keerukusele. Lihtsustatud mudelid on piiritletud kas mingi kindla regiooniga või mõne üksiku sfääriga, näiteks hüdrosfääriga. Globaalsed kliimamudelid jagunevad omakorda kahte gruppi: ookeanimudelid ja maismaamudelid. Neid kombineerides saadakse täielik kliimamudel, millele võidakse lisada ka maismaad katva taimestiku transpiratsiooniandmed.[1]

Kliimamudelite üheks olulisemaks osaks on Maale langeva lühilainelise elektromagnetkiirguse (nähtav ja lähisinfrapunane) ja Maalt väljuva pikalainelise lektromagnetkiirguse (soojuslik infrapunane) bilanss. Maa temperatuur püsib muutumatuna, kui need kaks on tasakaalus ning tõuseb, kui viimast on esimesest vähem. Kasvuhoonegaaside lisandumise tõttu on Maalt lahkuva energia hulk vähenenud.

Atmosfäärimudelite (mis moodustavad kliimamudeli siduva osa) aluseks on Maa peale joonistatud kujuteldav ruudustik, kus iga ristuva joone vahe on tänapäeval umbes üks kraad. Mudelil on tavaliselt mõnikümmend taset vertikaalis, seega iga ruudu kohal on mõnikümmend “kasti”, milles modelleeritakse atmosfääri erinevaid kihte ja õhumasside liikumist nende kihtide vahel. Selleks lahendatakse numbriliste meetoditega õhu liikumist kirjeldavaid võrrandeid.

Arvutimudeli käitamise järel salvestatakse saadud andmed hilisemaks analüüsimiseks kliimateadlaste tarvis. Sarnane protseduur toimub ka maailmamere modelleerimisel. Mudelite lahutusvõime (võrguraku suurus ja tasemete arv) sõltub peaasjalikult olemasolevast arvutivõimsusest. Mudelite detailsus kasvab vastavalt arvutite täiustumisele.

Globaalse soojenemise mõjude täielikumaks mõistmiseks on viimastel aastatel üha enam hakatud arvestama süsiniku ringluse, kasvuhoonegaaside ja inimteguritega. Ebatäpsused kliimamudelites tulenevad ühelt poolt puudulikest teadmistest atmosfääri, hüdrosfääri ja biosfääri omavaheliste mõjude kohta, kuid teiselt poolt ka raskesti ennustatavate tulevikuarengute tõttu tööstuse ja tehnoloogia vallas. Ebatäpsuste tõttu on prognoosidesse lisatud veamäär.

Et tõestada kliimamudelite usaldusväärsust, sisestatakse neisse vanad andmed ning võrreldakse saadud tulemusi tegelikult aset leidnud olukorraga. Kui kliimamudel suudab sisestatud andmete põhjal rekonstrueerida minevikus esinenud kliima, siis on vägagi tõenäoline, et sisestades praegustele trendidele tuginevad andmed kasvuhoonegaaside sademed on juba kliimamudeli väljund, mitte sisend ja muude faktorite kohta, saame me üsnagi usaldusväärse pildi tulevikus aset leidvatest muutustest.

Kliimamudelite erinevus ilma(prognoosi)mudelitest seisneb nendesse sisestud andmetes ja prognoositava perioodi pikkusest. Ilmamudelid modelleerivad kõigest kuni kümne päeva jooksul aset leidma hakkavaid muutusi, kuid kliimamudelite abiga võib simuleerida isegi saja aasta pärast aset leidvaid muutusi Maa kliimsüsteemis.

Nii ilma kui kliimamudelid kasutavad samu põhivõrrandied, kuid kliimamudelite eesmärk ei ole mitte ennustada täpset ilma ettenähtud ajahetkel vaid arvutada välja pikaajalised keskmised temperatuurid, sajuhulgad jm. kliimanäitajad. Selleks tehakse nende mudelitega “prognoos” aastakümneteks või -sadadeks.

Mõistetavalt ei saa niimoodi ette näha ilma konkreetsel päeval saja aasta pärast, küll aga hinnata, missugune on tüüpiline aasta keskmine temperatuur või sajuhulk. Globaalse kliima mudelites ei vajata nii suurt ruumilahutust kui ilmamudelites, mis võimaldab suuremat arvutuskiirust Seda on hädasti vaja, sest mudel peab läbi arvutama mitte päevi vaid aastakümneid.

Praeguste trendide jätkudes jõuab atmosfääri süsinikdioksiidi tase selle sajandi lõpuks, võrreldes tööstusrevolutsiooni algusega kakssada aastat tagasi, kahekordsele tasemele. Suur osa kliimamudeleid keskendub just atmosfääri süsinikdioksiidi sisalduse kahekordistumise puhul aset leidvate muutuste prognoosimisele.

Praeguste mudelite kohaselt on temperatuurikasvu keskmiseks prognoositud 3°C. [2] Kuid need prognoosid ei arvesta süsinikdioksiidi kahekordistumise ettearvamatute mõjudega kliimasüsteemile. BBC poolt läbiviivud maailma suurima kliimamudeli eksperimendis, kus viimasega arvestatud oli, prognoosis sajandi lõpuks temperatuurikasvu rohkem kui 8°C võrra.[3]

Soojem õhk sisaldab rohkem veeauru (kasvuhoonegaas), kuid suurema õhuniiskuse korral on ka pilvkate suurem. Kõikumised selles, kuidas erinevad kliimamudelid neid tegureid välja arvutavad, annavad ka väga erinevad tulemused. Seetõttu ei saa kindlalt väita, et selle sajandi lõpuks on temperatuur x kraadi võrra kõrgem, vaid tuleb arvestada veamääraga.


Kasutatud kirjandus:

1. Wikpedia: Climate model, saadud: 10.03.2008
2. joonis 9.3 IPCC: "Climate Change 2001: Working Group I: The Physical Science Basis. Summary for Policymakers", 2001, saadud: 15.03.2008
3. lk. 220, Henson, R. "The Rough Guide to Climate Change", 2006


Avaldatud tekst on seitsmes osa Kristjan Velbri raamatust: "Globaalne soojenemine ja kliimamuutused".

Kristjan Velbri blogi asub aadressil: maakond.blogspot.com


Loe teisi Kristjan Velbri kirjutisi:

1. KRISTJAN VELBRI: Globaalne soojenemine ja kliimamuutused

2. KRISTJAN VELBRI: Kasvuhooneefekt ja kasvuhoonegaasid

3. KRISTJAN VELBRI: Maavälised tegurid kliima kujunemisel

4. KRISTJAN VELBRI: Kasvuhoonegaaside emiteerijad

5. KRISTJAN VELBRI: Süsisniku ringlus

6. KRISTJAN VELBRI: Temperatuuri mõõtmine ja arvutamine

7. KRISTJAN VELBRI: Kliimamudelid

8. KRISTJAN VELBRI: Temperatuur ja sademed

9. KRISTJAN VELBRI: Tormid ja ekstreemne ilm

10. KRISTJAN VELBRI: Maailmamere veetaseme tõus ja ookeanide hapestumine

11. KRISTJAN VELBRI: Liustikud ja polaaralad

12. KRISTJAN VELBRI: Veemasside liikumine

13. KRISTJAN VELBRI: Ökosüsteemid ja põllumajandus

14. KRISTJAN VELBRI: Amazonase vihmamets