Hiilidioksiditase IL:n ilmastomallinnuksessa. Tiina Markkanen, Jouni Susiluoto, Tuula Aalto, Petri Räisänen, Tea Thum, Heikki Järvinen

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Hiilidioksiditase IL:n ilmastomallinnuksessa. Tiina Markkanen, Jouni Susiluoto, Tuula Aalto, Petri Räisänen, Tea Thum, Heikki Järvinen"

Simo Halonen
7 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Hiilidioksiditase IL:n ilmastomallinnuksessa Tiina Markkanen, Jouni Susiluoto, Tuula Aalto, Petri Räisänen, Tea Thum, Heikki Järvinen 02/12/2010

2 Sisältö Yleisen kiertoliikkeen mallit - General circulation models ECHAM5 Alueellinen ilmastomallinnus - Regional climate model REMO Maanpintamallit - Land surface scheme (LSS) JSBACH Esimerkkejä - Examples of work done in FMI Joitain huomioita - Concluding remarks Finnish Meteorological Institute 02/12/2010 2

3 Yleisen kiertoliikkeen mallit Sekä ilmakehälle että merille Globaalit ilmastomallit: global climate models (GCM) Navier-Stokes pyörivällä pallopinnalla Energia- ja vesibalanssit Käyttökohteet Sääennustukset Ilmakehäprosessien ymmärtäminen Tuleva ilmasto - ilmastonmuutos Finnish Meteorological Institute 02/12/2010 3

4 Yleinen kiertoliikemalli ECHAM5 Resoluutio riippuu palloharmonisen function tarkkuudesta : T31: 48x96 hilaruutua, 3.7 leveysastetta 3.7 pituusastetta T63: 96x192 hilaruutua, 1.9 leveysastetta 1.9 pituusastetta Pystysuunnassa 19 tai 31 tasoa Alimman tason keskipiste n. 30m Alimman mallitason ja pinnan välissä siirtokertoimet Monin-Obukhov similariteetilla Jos ei ole merimalliin yhdistetty ajo, merenlämpötilat mittauksista (SST) Finnish Meteorological Institute 02/12/2010 4

5 Yleinen kiertoliikemalli ECHAM5 Land surface scheme standardi pintapalikka huolehtii Pinnan energiabalanssi missä Nettosäteilyn ja pintalämpötilan laskenta implisiittisesti Maan lämpötase 5 tasolle 10 metrin syvyyteen Lumen ja pinnoille jääneen veden taseyhtälöt Maaperän vesitase ämpärimallilla Järvimalli Merijää havainnoista Finnish Meteorological Institute 02/12/2010 5

6 Regional climate models (RCM) Alueelliset mallit Alueelliset erityispiirteet ilmi suuremman resoluution avulla - Downscaling Reunaehdot annettuna Kiertoliike, eli tuulet Lämpötila Ilmankosteus Meren pintalämpötila ja jääpeite Reunaehtojen lähteet Globaalimalliajo erit. ilmastoennusteille Analyysi- ja re-analyysidata Finnish Meteorological Institute 02/12/2010 6

7 Alueellinen malli REMO Dynaaminen ydin DWD:n operatiivisesta mallista Fysiikka ja pintamalli ECHAMista Kierretty pallokoordinaatisto Hilaruudut metreinä samankokoisia Resoluutio esim tai Pintaparametrit allokoitu maanpeiteluokkakohtaisesti Tausta-albedo, kokonaisrosoisuus, kasvillisuuspeitteen osuus, lehtipinta-alaindeksi, metsän osuus, kenttäkapasiteetti Finnish Meteorological Institute 02/12/2010 7

8 Maanpintamallit ilmastomalleissa Pinnan energiataseen lisäksi toisinaan hiilidioksidinkierto Voisi kuvitella, että hiilidioksidin kiertoa varten: ilmarakosäätely kuvattu -> todenmukaisempi vesitase > parempi energiatase -> todenmukaisempi ilmasto -> parempi hiilidioksiditase Prosessipohjaisia niin pieneen skaalaan kuin mahdollista ja järkevää Global model simulations are generally not suited for comparison with site data, because they are calibrated to reproduce large scale climate and fluxes ignoring surface heterogeneity below the grid box scale of several hundred kilometers (C. Reick) Kalibrointiajoissa säädetään sulkuparametrit - closure parameters siten, että saadaan esiteollinen hiilidioksidipitoisuus Finnish Meteorological Institute 02/12/2010 8

Maanpintamalli (LSS) JSBACH ECHAM5:n maanpintamalli, jossa myös CO2 cycle 4 kasvillisuusluokkaa joka hilapisteessä Fotosynteesi C3 ja C4 kasveille Kasvuston säteilynkulku 5

9 Maanpintamalli (LSS) JSBACH ECHAM5:n maanpintamalli, jossa myös CO2 cycle 4 kasvillisuusluokkaa joka hilapisteessä Fotosynteesi C3 ja C4 kasveille Kasvuston säteilynkulku 5 hiilivarastoa maassa ja kasvillisuudessa Hajoavat Q10 mallin mukaan Fenologia kesävihannille, ikivihannille, sadevihannille, ruohoille ja viljakasveille Finnish Meteorological Institute 02/12/2010 9

10 Kasvillisuustyypit JSBACHissa Tropical broadleaf evergreen trees Tropical broadleaf deciduous trees Temperate broadleaf evergreen trees Temperate broadleaf deciduous trees Coniferous evergreen trees Coniferous deciduous trees Raingreen shrubs Deciduous shrubs C3 grass C4 grass Tundra Swamp (not used) Crops Glacier Kasvillisuusluokkakohtaisia parametreja: fenologialuokka fotosynteesiparametrit hiilivarastojen hajoamisnopeudet albedot lehtipinta-ala rosoisuus yms Finnish Meteorological Institute 02/12/

11 Esimerkkejä IL:n tutkimuksista Maahiilimoduuli korvattu Yassolla Alueellinen hiilitasemallinnus yksisuuntaisesti kytketyllä REMO-JSBACH:illa Ilmasto REMOsta maamallille, muttei vuorovaikutusta Täyttä kytkentää kehitetään MPI-M:ssä LAI:n vaikutus lumi-ilmastoon Täysin kytkettyjä ECHAM5-JSBACH-MPIOM ajoja Finnish Meteorological Institute 02/12/

12 CO2 fluxes 30 year mean February, mol CO 2 m -2 s -1, assimilation negative August, mol CO 2 m -2 s -1, assimilation negative Finnish Meteorological Institute 02/12/

13 CO2 concentrations (ppm) 30 year mean Finnish Meteorological Institute 02/12/

14 Esimerkki alueellisesta hiilitaseesta Päivittäinen NEE heinäkuussa 2003 Globaalia huomattavasti yksityiskohtaisempi Finnish Meteorological Institute 02/12/

15 Joitain huomioita Ilmastomalleja globaaleja ja alueellisia Ilmastomallien maamalleja monentasoisia Kunnon kasvillisuuden kuvaus sisältää luontevasti myös fotosynteesin Maahiilen kierto tärkeä etenkin ilmastoennusteissa Soiden kuvaus usein heikko jo vesitaseen kannalta -> Saati sitten soiden hiilenkierto, jossa sekä CO2 ja CH4! Finnish Meteorological Institute 02/12/

Samankaltaiset tiedostot

Ilmastonmuutos mitä siitä seuraa?

Ilmastonmuutos mitä siitä seuraa? Mikko Alestalo Johtaja Ilmatieteen laitos 11/11/2008 31/05/2011 1 Ilmastonmuutoksen hidastaminen Tavoite on hiilidioksidipäästöjen vähentäminen globaalilla tasolla 90