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Modelo de circulación general

Los modelos climáticos son sistemas de ecuaciones diferenciales basados ​​en las leyes fundamentales de la física , el movimiento de fluidos y la química . Para ejecutar un mode...

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Los modelos climáticos son sistemas de ecuaciones diferenciales basados ​​en las leyes fundamentales de la física , el movimiento de fluidos y la química . Para ejecutar un modelo, los científicos dividen el planeta en una cuadrícula tridimensional, aplican las ecuaciones básicas y evalúan los resultados. Los modelos atmosféricos calculan los vientos , la transferencia de calor , la radiación , la humedad relativa y la hidrología superficial dentro de cada cuadrícula y evalúan las interacciones con los puntos vecinos. [ 1 ]

Un modelo de circulación general ( MCG ) es un tipo de modelo climático . Emplea un modelo matemático de la circulación general de la atmósfera o el océano de un planeta. Utiliza las ecuaciones de Navier-Stokes en una esfera giratoria con términos termodinámicos para diversas fuentes de energía ( radiación , calor latente ). Estas ecuaciones son la base de los programas informáticos que se utilizan para simular la atmósfera o los océanos de la Tierra. Los MCG atmosféricos y oceánicos (MCGA y MCGOG ) son componentes clave, junto con los componentes del hielo marino y la superficie terrestre .

Los modelos climáticos globales (GCM, por sus siglas en inglés) se utilizan para la predicción meteorológica , la comprensión del clima y la previsión del cambio climático .

Los modelos climáticos globales atmosféricos (AGCM) modelan la atmósfera e imponen las temperaturas de la superficie del mar como condiciones de contorno. Los modelos climáticos globales acoplados atmósfera-océano (AOGCM, por ejemplo, HadCM3 , EdGCM , GFDL CM2.X , ARPEGE-Climat) [ 2 ] combinan ambos modelos. El primer modelo climático de circulación general que combinó procesos oceánicos y atmosféricos se desarrolló a finales de la década de 1960 en el Laboratorio de Dinámica de Fluidos Geofísicos de la NOAA [ 3 ]. Los AOGCM representan la máxima complejidad en los modelos climáticos e internalizan tantos procesos como sea posible. Sin embargo, aún están en desarrollo y persisten incertidumbres. Pueden acoplarse a modelos de otros procesos, como el ciclo del carbono , para modelar mejor los efectos de retroalimentación. Estos modelos multisistema integrados a veces se denominan "modelos del sistema terrestre" o "modelos climáticos globales".

Las versiones diseñadas para aplicaciones climáticas a escala de décadas a siglos fueron creadas por Syukuro Manabe y Kirk Bryan en el Laboratorio de Dinámica de Fluidos Geofísicos (GFDL) en Princeton, Nueva Jersey . [ 1 ] Estos modelos se basan en la integración de una variedad de ecuaciones de dinámica de fluidos, químicas y, a veces, biológicas.

Terminología

El acrónimo GCM originalmente significaba Modelo de Circulación General . Recientemente, se empezó a usar un segundo significado: Modelo Climático Global . Si bien no se refieren a lo mismo, los Modelos de Circulación General son las herramientas que se suelen usar para modelar el clima , por lo que a veces se usan indistintamente. Sin embargo, el término "modelo climático global" es ambiguo y puede referirse a un marco integrado que incorpora múltiples componentes, incluido un modelo de circulación general, o bien a la clase general de modelos climáticos que utilizan diversos métodos para representar matemáticamente el clima.

Modelos atmosféricos y oceánicos

Los modelos de circulación general atmosférica (AGCM) y oceánica (OGCM) pueden acoplarse para formar un modelo de circulación general acoplado atmósfera-océano (CGCM o AOGCM). Con la adición de submodelos, como un modelo de hielo marino o un modelo de evapotranspiración terrestre, los AOGCM se convierten en la base de un modelo climático completo. [ 4 ]

Estructura

Los modelos de circulación general (MCG) discretizan las ecuaciones de movimiento de fluidos y transferencia de energía, integrándolas a lo largo del tiempo. A diferencia de los modelos más simples, los MCG dividen la atmósfera y/o los océanos en cuadrículas de "celdas" discretas, que representan unidades computacionales. A diferencia de los modelos más simples, que asumen la mezcla de fluidos, los procesos internos de una celda —como la convección— que ocurren a escalas demasiado pequeñas para ser resueltas directamente se parametrizan a nivel de celda, mientras que otras funciones rigen la interfaz entre celdas.

Los modelos climáticos globales tridimensionales (o más propiamente cuatridimensionales) aplican ecuaciones discretas para el movimiento de fluidos y las integran hacia adelante en el tiempo. Contienen parametrizaciones para procesos como la convección , que ocurren en escalas demasiado pequeñas para ser resueltas directamente.

Un modelo de circulación general simple (SGCM) consta de un núcleo dinámico que relaciona propiedades como la temperatura con otras como la presión y la velocidad. Ejemplos de ello son los programas que resuelven las ecuaciones primitivas , dada la entrada y la disipación de energía en forma de fricción dependiente de la escala , de modo que las ondas atmosféricas con los números de onda más altos se atenúan al máximo. Estos modelos pueden utilizarse para estudiar procesos atmosféricos, pero no son adecuados para proyecciones climáticas.

Los modelos climáticos globales atmosféricos (AGCM) modelan la atmósfera (y normalmente también incluyen un modelo de superficie terrestre) utilizando temperaturas superficiales del mar (TSM) impuestas. [ 5 ] Pueden incluir química atmosférica.

Los AGCM constan de un núcleo dinámico que integra las ecuaciones del movimiento de fluidos, típicamente para:

  • presión superficial
  • componentes horizontales de la velocidad en capas
  • temperatura y vapor de agua en capas
  • radiación, dividida en solar/onda corta y terrestre/ infrarroja /onda larga
  • parámetros para:

Un modelo de circulación general (MCG) contiene ecuaciones de pronóstico que dependen del tiempo (normalmente vientos, temperatura, humedad y presión superficial), junto con ecuaciones de diagnóstico que se evalúan a partir de ellas para un período de tiempo específico. Por ejemplo, la presión a cualquier altura se puede diagnosticar aplicando la ecuación hidrostática a la presión superficial prevista y a los valores de temperatura previstos entre la superficie y la altura de interés. La presión se utiliza para calcular la fuerza del gradiente de presión en la ecuación dependiente del tiempo para los vientos.

Los modelos OGCM modelan el océano (con flujos atmosféricos impuestos) y pueden incluir un modelo de hielo marino . Por ejemplo, la resolución estándar de HadOM3 es de 1,25 grados de latitud y longitud, con 20 niveles verticales, lo que resulta en aproximadamente 1.500.000 variables.

Los AOGCM (por ejemplo , HadCM3 , GFDL CM2.X ) combinan los dos submodelos. Eliminan la necesidad de especificar los flujos a través de la interfaz de la superficie oceánica. Estos modelos son la base de las predicciones del clima futuro, como las que analiza el IPCC . Los AOGCM internalizan la mayor cantidad de procesos posible. Se han utilizado para proporcionar predicciones a escala regional. Si bien los modelos más simples suelen ser susceptibles de análisis y sus resultados son más fáciles de comprender, los AOGCM pueden ser casi tan difíciles de analizar como el propio clima.

Red

Las ecuaciones de fluidos para los AGCM se discretizan utilizando el método de diferencias finitas o el método espectral . Para las diferencias finitas, se impone una malla en la atmósfera. La malla más simple utiliza un espaciado angular constante (es decir, una malla de latitud/longitud). Sin embargo, las mallas no rectangulares (por ejemplo, icosaédricas) y las mallas de resolución variable [ 6 ] se utilizan con mayor frecuencia. [ 7 ] El modelo LMDz se puede configurar para proporcionar alta resolución sobre cualquier sección dada del planeta. HadGEM1 (y otros modelos oceánicos) utilizan una malla oceánica con mayor resolución en los trópicos para ayudar a resolver procesos que se consideran importantes para la Oscilación del Sur de El Niño (ENSO). Los modelos espectrales generalmente utilizan una malla gaussiana , debido a las matemáticas de la transformación entre el espacio espectral y el espacio de puntos de la malla. Las resoluciones típicas de AGCM están entre 1 y 5 grados en latitud o longitud: HadCM3, por ejemplo, usa 3,75 en longitud y 2,5 grados en latitud, lo que da una cuadrícula de 96 por 73 puntos (96 x 72 para algunas variables); y tiene 19 niveles verticales. Esto da como resultado aproximadamente 500.000 variables "básicas", ya que cada punto de la cuadrícula tiene cuatro variables ( u , v , T , Q ), aunque un recuento completo daría más (nubes; niveles del suelo). HadGEM1 usa una cuadrícula de 1,875 grados en longitud y 1,25 en latitud en la atmósfera; HiGEM, una variante de alta resolución, usa 1,25 x 0,83 grados respectivamente. [ 8 ] Estas resoluciones son más bajas que las que se usan normalmente para el pronóstico del tiempo. [ 9 ] Las resoluciones oceánicas tienden a ser más altas, por ejemplo, HadCM3 tiene 6 puntos de cuadrícula oceánica por punto de cuadrícula atmosférica en el horizontal.

En un modelo estándar de diferencias finitas, las líneas de la cuadrícula uniforme convergen hacia los polos. Esto provocaría inestabilidades computacionales (véase la condición CFL ), por lo que las variables del modelo deben filtrarse a lo largo de líneas de latitud cercanas a los polos. Los modelos oceánicos también sufren este problema, a menos que se utilice una cuadrícula rotada en la que el Polo Norte se desplace hacia una masa continental cercana. Los modelos espectrales no sufren este problema. Algunos experimentos utilizan cuadrículas geodésicas [ 10 ] y cuadrículas icosaédricas, que (al ser más uniformes) no presentan problemas de polos. Otro enfoque para resolver el problema del espaciado de la cuadrícula consiste en deformar un cubo cartesiano de manera que cubra la superficie de una esfera. [ 11 ]

Amortiguación de flujo

Algunas versiones iniciales de los AOGCM requerían un proceso ad hoc de " corrección de flujo " para lograr un clima estable. Esto se debía a que los modelos oceánicos y atmosféricos se preparaban por separado, utilizando cada uno un flujo implícito del otro componente diferente al que este podía producir. Dicho modelo no coincidía con las observaciones. Sin embargo, si se "corregían" los flujos, los factores que los generaban podrían pasar desapercibidos, lo que podría afectar la sensibilidad del modelo. Por consiguiente, la gran mayoría de los modelos utilizados en la ronda actual de informes del IPCC no los emplean. Las mejoras en los modelos que ahora hacen innecesarias las correcciones de flujo incluyen una física oceánica mejorada, una mayor resolución tanto en la atmósfera como en el océano, y un acoplamiento más consistente físicamente entre los submodelos atmosféricos y oceánicos. Los modelos mejorados ahora mantienen simulaciones estables del clima superficial a lo largo de varios siglos, consideradas de calidad suficiente para su uso en proyecciones climáticas. [ 12 ]

Convección

La convección húmeda libera calor latente y es importante para el balance energético de la Tierra. La convección ocurre a una escala demasiado pequeña para ser resuelta por los modelos climáticos, por lo que debe manejarse mediante parámetros. Esto se ha hecho desde la década de 1950. Akio Arakawa realizó gran parte del trabajo inicial, y todavía se utilizan variantes de su esquema, [ 13 ] aunque ahora se utilizan diversos esquemas diferentes. [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] Las nubes también se manejan típicamente con un parámetro, debido a una falta de escala similar. La comprensión limitada de las nubes ha limitado el éxito de esta estrategia, pero no debido a algunas deficiencias inherentes del método. [ 17 ]

Software

La mayoría de los modelos incluyen software para diagnosticar una amplia gama de variables y compararlas con observaciones o para el estudio de procesos atmosféricos . Un ejemplo es la temperatura a 2 metros, que es la altura estándar para las observaciones de la temperatura del aire cerca de la superficie. Esta temperatura no se predice directamente a partir del modelo, sino que se deduce de las temperaturas de la superficie y de la capa más baja del modelo. Se utiliza otro software para crear gráficos y animaciones.

Proyecciones

Proyección de la temperatura media anual del aire en la superficie desde 1970 hasta 2100, basada en el escenario de emisiones A1B del SRES , utilizando el modelo climático NOAA GFDL CM2.1 (crédito: Laboratorio de Dinámica de Fluidos Geofísicos de la NOAA ) [ 18 ]

Los modelos acoplados de circulación general atmosférica (AOGCM) utilizan simulaciones climáticas transitorias para proyectar y predecir cambios climáticos bajo diversos escenarios. Estos pueden ser escenarios idealizados (generalmente, un aumento de las emisiones de CO₂ del 1 % anual) o basados ​​en datos históricos recientes (normalmente el escenario "IS92a" o, más recientemente, el escenario SRES ). Aún se desconoce qué escenarios son los más realistas.

La Figura 9.3 del Tercer Informe de Evaluación del IPCC de 2001 muestra la respuesta media global de 19 modelos acoplados diferentes a un experimento idealizado en el que las emisiones aumentaron un 1 % anual. [ 19 ] La Figura 9.5 muestra la respuesta de un número menor de modelos a tendencias más recientes. Para los 7 modelos climáticos que se muestran allí, el cambio de temperatura hasta 2100 varía de 2 a 4,5 °C con una mediana de aproximadamente 3 °C.  

Los escenarios futuros no contemplan eventos desconocidos , como erupciones volcánicas o cambios en la radiación solar. Se cree que estos efectos son pequeños en comparación con el forzamiento de los gases de efecto invernadero (GEI) a largo plazo, pero las grandes erupciones volcánicas, por ejemplo, pueden ejercer un efecto de enfriamiento temporal considerable. 

Las emisiones de GEI antropogénicas son un dato de entrada para el modelo, aunque también es posible incluir un submodelo económico/tecnológico para proporcionarlas. Los niveles de GEI atmosféricos suelen proporcionarse como dato de entrada, aunque es posible incluir un modelo del ciclo del carbono que refleje la vegetación y los procesos oceánicos para calcular dichos niveles.

Escenarios de emisiones

En el siglo XXI, se prevé que los cambios en la temperatura media global varíen en todo el mundo.
Cambio proyectado en la temperatura media anual del aire superficial desde finales del siglo XX hasta mediados del siglo XXI, basado en el escenario de emisiones SRES A1B (crédito: Laboratorio de Dinámica de Fluidos Geofísicos de la NOAA ) [ 18 ]

Para los seis escenarios marcadores SRES, el IPCC (2007:7–8) dio una "mejor estimación" del aumento de la temperatura media global (2090–2099 en relación con el período 1980–1999) de 1,8  °C a 4,0  °C. [ 20 ] Durante el mismo período, el rango "probable" (mayor del 66 % de probabilidad, basado en el juicio de expertos) para estos escenarios fue de un aumento de la temperatura media global de 1,1 a 6,4  °C. [ 20 ]

En 2008, un estudio realizó proyecciones climáticas utilizando varios escenarios de emisiones. [ 21 ] En un escenario donde las emisiones globales comienzan a disminuir hacia 2010 y luego disminuyen a una tasa sostenida del 3% anual, se predijo que el probable aumento de la temperatura media global sería de 1,7  °C por encima de los niveles preindustriales para 2050, llegando a alrededor de 2  °C para 2100. En una proyección diseñada para simular un futuro donde no se realizan esfuerzos para reducir las emisiones globales, se predijo que el probable aumento de la temperatura media global sería de 5,5  °C para 2100. Se consideró posible un aumento de hasta 7  °C, aunque menos probable.

Otro escenario sin reducción resultó en un calentamiento medio sobre la tierra (2090–99 en relación con el período 1980–99) de 5,1  °C. Bajo el mismo escenario de emisiones, pero con un modelo diferente, el calentamiento medio previsto fue de 4,1  °C. [ 22 ]

Precisión del modelo

Errores de SST en HadCM3
Precipitaciones en América del Norte según varios modelos
Predicciones de temperatura de algunos modelos climáticos asumiendo el escenario de emisiones SRES A2.

Los AOGCM internalizan tantos procesos como se comprenden suficientemente. Sin embargo, aún están en desarrollo y persisten importantes incertidumbres. Pueden acoplarse a modelos de otros procesos en los modelos del sistema terrestre , como el ciclo del carbono , para mejorar la retroalimentación del modelo. Las simulaciones más recientes muestran una concordancia "plausible" con las anomalías de temperatura medidas durante los últimos 150 años, cuando se consideran los cambios observados en los gases de efecto invernadero y los aerosoles. La concordancia mejora al incluir forzamientos tanto naturales como antropogénicos. [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]

Sin embargo, los modelos imperfectos pueden producir resultados útiles. Los GCM son capaces de reproducir las características generales de la temperatura global observada durante el último siglo. [ 23 ]

Un debate sobre cómo conciliar las predicciones de los modelos climáticos que indican que el calentamiento de la atmósfera superior (troposférico) debería ser mayor que el calentamiento observado de la superficie, algunos de los cuales parecían mostrar lo contrario, [ 26 ] se resolvió a favor de los modelos, tras revisiones de datos.

Los efectos de las nubes constituyen una importante fuente de incertidumbre en los modelos climáticos. Las nubes tienen efectos contrapuestos sobre el clima. Enfrían la superficie al reflejar la luz solar hacia el espacio; la calientan al aumentar la cantidad de radiación infrarroja transmitida desde la atmósfera a la superficie. [ 27 ] En el informe del IPCC de 2001, los posibles cambios en la cobertura nubosa se destacaron como una importante fuente de incertidumbre en la predicción del clima. [ 28 ] [ 29 ]

Investigadores climáticos de todo el mundo utilizan modelos climáticos para comprender el sistema climático. Se han publicado miles de artículos sobre estudios basados ​​en modelos. Parte de esta investigación consiste en mejorar dichos modelos.

En 2000, una comparación entre mediciones y docenas de simulaciones de GCM de precipitación tropical, vapor de agua, temperatura y radiación saliente de onda larga impulsadas por ENSO reveló similitud entre las mediciones y la simulación de la mayoría de los factores. Sin embargo, el cambio simulado en la precipitación fue aproximadamente una cuarta parte menor que el observado. Los errores en la precipitación simulada implican errores en otros procesos, como errores en la tasa de evaporación que proporciona la humedad para generar precipitación. Otra posibilidad es que las mediciones satelitales sean erróneas. Cualquiera de estas situaciones indica que se requiere progreso para monitorear y predecir dichos cambios. [ 30 ]

La magnitud precisa de los cambios climáticos futuros aún es incierta; [ 31 ] para finales del siglo XXI (2071 a 2100), para el escenario A2 del SRES, el cambio del cambio de SAT promedio global de los AOGCM en comparación con 1961 a 1990 es de +3,0  °C (5,4  °F) y el rango es de +1,3 a +4,5  °C (+2,3 a 8,1  °F).

El Quinto Informe de Evaluación del IPCC afirmó tener una "confianza muy alta en que los modelos reproducen las características generales del aumento de la temperatura superficial media anual a escala global durante el período histórico". Sin embargo, el informe también observó que la tasa de calentamiento durante el período 1998-2012 fue inferior a la prevista por 111 de los 114 modelos climáticos del Proyecto de Intercomparación de Modelos Acoplados . [ 32 ]

Relación con la predicción meteorológica

Los modelos climáticos globales utilizados para las proyecciones climáticas son similares en estructura a (y a menudo comparten código informático con) los modelos numéricos para la predicción meteorológica , pero no obstante son lógicamente distintos.

La mayoría de los pronósticos meteorológicos se realizan a partir de la interpretación de los resultados de modelos numéricos. Dado que los pronósticos suelen abarcar unos pocos días o una semana, y las temperaturas de la superficie del mar cambian con relativa lentitud, estos modelos generalmente no incluyen un modelo oceánico, sino que se basan en las TSM impuestas. También requieren condiciones iniciales precisas para comenzar el pronóstico ; normalmente, estas se obtienen de la salida de un pronóstico anterior, combinadas con observaciones. Las predicciones meteorológicas se requieren con resoluciones temporales más altas que las proyecciones climáticas, a menudo subhorarias en comparación con los promedios mensuales o anuales del clima. Sin embargo, dado que los pronósticos meteorológicos solo cubren alrededor de 10 días, los modelos también pueden ejecutarse con resoluciones verticales y horizontales más altas que el modelo climático. Actualmente, el ECMWF se ejecuta con una resolución de 9 km (5,6 mi) [ 33 ] en comparación con la escala de 100 a 200 km (62 a 124 mi) utilizada por las ejecuciones típicas de modelos climáticos. A menudo, los modelos locales se ejecutan utilizando los resultados de modelos globales para las condiciones de contorno, con el fin de lograr una mayor resolución local: por ejemplo, la Met Office ejecuta un modelo de mesoescala con una resolución de 11 km (6,8 mi) [ 34 ] que cubre el Reino Unido, y varias agencias en los EE. UU. emplean modelos como los modelos NGM y NAM. Al igual que la mayoría de los modelos globales de predicción numérica del tiempo, como el GFS , los modelos climáticos globales suelen ser modelos espectrales [ 35 ] en lugar de modelos de cuadrícula. Los modelos espectrales se utilizan a menudo para modelos globales porque algunos cálculos en el modelado se pueden realizar más rápido, reduciendo así los tiempos de ejecución.       

Cálculos

Esta visualización muestra las primeras representaciones de prueba de un modelo computacional global de la atmósfera terrestre basado en datos del Modelo del Sistema de Observación de la Tierra Goddard de la NASA, versión 5 (GEOS-5).

Los modelos climáticos utilizan métodos cuantitativos para simular las interacciones de la atmósfera , los océanos, la superficie terrestre y el hielo .

Todos los modelos climáticos tienen en cuenta la energía entrante en forma de radiación electromagnética de onda corta , principalmente visible e infrarroja de onda corta (cercana) , así como la energía saliente en forma de radiación electromagnética infrarroja de onda larga (lejana) procedente de la Tierra. Cualquier desequilibrio produce un cambio de temperatura .

Los modelos más comentados de los últimos años relacionan la temperatura con las emisiones de gases de efecto invernadero . Estos modelos proyectan una tendencia al alza en el registro de la temperatura superficial , así como un aumento más rápido de la temperatura en altitudes más elevadas. [ 36 ]

Los modelos climáticos globales (MCG) tridimensionales (o, más precisamente, cuatridimensionales, ya que también se considera el tiempo) discretizan las ecuaciones de movimiento de fluidos y transferencia de energía, integrándolas a lo largo del tiempo. Además, incluyen parametrizaciones para procesos como la convección, que ocurren en escalas demasiado pequeñas para ser resueltas directamente.

Los modelos climáticos globales atmosféricos (AGCM) modelan la atmósfera e imponen las temperaturas de la superficie del mar como condiciones de contorno. Los modelos climáticos globales acoplados atmósfera-océano (AOGCM, por ejemplo, HadCM3 , EdGCM , GFDL CM2.X, ARPEGE-Climat [ 37 ] ) combinan los dos modelos.

Los modelos varían en complejidad:

  • Un modelo simple de transferencia de calor radiante trata a la Tierra como un punto único y promedia la energía saliente.
  • Esto puede expandirse verticalmente (modelos radiativo-convectivos) u horizontalmente.
  • Finalmente, los modelos climáticos globales (acoplados) atmósfera-océano-hielo marino discretizan y resuelven las ecuaciones completas para la transferencia de masa y energía y el intercambio radiante.
  • Los modelos de caja tratan los flujos a través de las cuencas oceánicas y dentro de ellas.

Se pueden interconectar otros submodelos, como el de uso del suelo , lo que permite a los investigadores predecir la interacción entre el clima y los ecosistemas.

Comparación con otros modelos climáticos

Modelos del sistema terrestre de complejidad intermedia (EMIC)

El modelo Climber-3 utiliza un modelo estadístico-dinámico bidimensional y medio con una resolución de 7,5° × 22,5° y un paso de tiempo de medio día. Un submodelo oceánico es MOM-3 ( Modelo Oceánico Modular ) con una cuadrícula de 3,75° × 3,75° y 24 niveles verticales. [ 38 ]

Modelos radiativo-convectivos (MRC)

Se utilizaron modelos radiativo-convectivos unidimensionales para verificar supuestos climáticos básicos en las décadas de 1980 y 1990. [ 39 ]

modelos del sistema terrestre

Los modelos climáticos globales ( MCG) pueden formar parte de los modelos del sistema terrestre , por ejemplo, acoplando modelos de capas de hielo para la dinámica de las capas de hielo de Groenlandia y la Antártida , y uno o más modelos de transporte químico (MTC) para especies importantes para el clima. De este modo, un modelo de transporte químico del carbono puede permitir que un MCG prediga mejor los cambios antropogénicos en las concentraciones de dióxido de carbono . Además, este enfoque permite tener en cuenta la retroalimentación entre sistemas: por ejemplo, los modelos químico-climáticos permiten estudiar los efectos del cambio climático en el agujero de la capa de ozono . [ 40 ]

Historia

En 1956, Norman Phillips desarrolló un modelo matemático que podía representar de manera realista los patrones mensuales y estacionales en la troposfera . Se convirtió en el primer modelo climático exitoso. [ 41 ] [ 42 ] Tras el trabajo de Phillips, varios grupos comenzaron a trabajar para crear GCM. [ 43 ] El primero en combinar procesos oceánicos y atmosféricos se desarrolló a finales de la década de 1960 en el Laboratorio de Dinámica de Fluidos Geofísicos de la NOAA . [ 1 ] A principios de la década de 1980, el Centro Nacional de Investigación Atmosférica de los Estados Unidos había desarrollado el Modelo Atmosférico Comunitario; este modelo se ha perfeccionado continuamente. [ 44 ] En 1996, comenzaron los esfuerzos para modelar los tipos de suelo y vegetación. [ 45 ] Posteriormente, el modelo HadCM3 del Centro Hadley para la Predicción e Investigación Climática acopló elementos océano-atmósfera. [ 43 ] El papel de las ondas de gravedad se añadió a mediados de la década de 1980. Las ondas de gravedad son necesarias para simular con precisión las circulaciones a escala regional y global. [ 46 ]

Véase también

Referencias

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  3. ↑ "Los diez mejores del 200.º aniversario de la NOAA: Avances: El primer modelo climático" . noaa.gov .
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Lecturas adicionales

  • Ian Roulstone y John Norbury (2013). Invisible en la tormenta: el papel de las matemáticas en la comprensión del clima . Princeton University Press. ISBN 978-0691152721.
  • Autores del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (2021). Sexto Informe de Evaluación del IPCC, documento del Grupo de Trabajo 1 (Informe). Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático . Consultado el 10 de mayo de 2026 .
  • Quinto Informe de Evaluación del IPCC, Evaluación de los Modelos Climáticos
  • Sexto Informe de Evaluación del IPCC, Resumen Técnico, Cambios en la Ciencia del Clima
  • "Modelado climático de alta resolución" . – con material multimedia que incluye vídeos, animaciones, podcasts y transcripciones sobre modelos climáticos.
  • "Sistema de Modelado Flexible (FMS)" . Laboratorio de Dinámica de Fluidos Geofísicos . – El sistema de modelado flexible de GFDL contiene el código para los modelos climáticos.
  • Programa para el diagnóstico e intercomparación de modelos climáticos (PCMDI/CMIP)
  • Sistema Nacional de Archivo y Distribución de Modelos Operativos (NOMADS) Archivado el 30 de enero de 2016 en Wayback Machine.
  • Centro Hadley para la Predicción e Investigación Climática – información del modelo 
  • Modelo del Sistema Climático Comunitario (CESM) de NCAR/UCAR
  • Predicción climática, modelización comunitaria
  • NASA/GISS, modelo GCM de investigación primaria
  • EDGCM/NASA: Modelado climático global educativo. Archivado el 23 de marzo de 2015 en Wayback Machine.
  • NOAA/GFDL Archivado el 4 de marzo de 2016 en Wayback Machine
  • MAOAM: Observación y modelado de la atmósfera marciana / MPI y MIPT
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