Küresel İklim Modellemesi

Modelleme Kavramı ve Küresel İklim Modeli Tarihçesi

İklim insanoğlunun yaşamının tüm faaliyetlerini doğrudan etkilemektedir. Bu nedenle gelecek dönemki iklimin tahmin edilmesi düşüncesi geçmiş çağlardan beri vardır.

İnsanoğlu, bilimsel yöntemin henüz tanımlanmadığı ilk çağlardan bu yana karşılaştığı problemlerle başa çıkma, evreni anlama ve doğaya hakim olma, daha rahat ve güvenli yaşama isteği doğrultusunda; ya sistemin kendisi üzerinde ya da soyut/somut bir model üzerinde deneyler yapma ihtiyacı hissetmiştir.

Bu nedenle zamanla modelleme kavramı gelişmiştir. Modelleme, gerçeğe benzer görüntüler yapmaktır. Modeller kurguladığımız hipotezleri test etmemize yardımcı olurlar. Bu nedenle bilim alanında model kullanımı kaçınılmazdır. Diğer taraftan model, gerçeğin idealleştirilmiş halidir. Çoğu kez karmaşık olanın basite indirgenmesidir. Modeller yeni bilgilerle değişebilen dinamik yapılardır. 20. yüzyıl içerisinde bilgisayar teknolojisi alanındaki gelişmelerle birlikte modelleme kavramı iklim için de kullanılmaya başlanmıştır.

İklim Modellemesi

İklim bileşenleri (Atmosfer, litosfer, biyosfer, hidrosfer ve kriyosfer) arasındaki ilişkiyi kantitatif (ölçülebilir ve gözlemlenebilir) metotlarla göstermeye çalışan modellerdir. Bütün karmaşıklığına ve uygulamalardaki zorluklara rağmen gelecek iklimin tahmin edilmesinde en önemli araç iklimin modellenmesidir. Bu sayede mevcut durumlar dikkate alınarak ve çeşitli hesaplamalar yapılarak belli bir süre sonraki iklim şartlarının genel çerçevesi çizilmeye çalışılmaktadır. İklim modellerinin temel zorluklarından biri atmosferin kimyasal ve fiziksel yapısındaki gerçek zamanlı değişimlerden çok daha hızlı şekilde çalışması gerekliliğidir.

Bütün iklim modelleri temelde; kısa dalga radyasyon vasıtasıyla güneşten gelen enerji ve uzun dalga radyasyonla dünyadan giden enerjiyi hesaba katarak kurgulanırlar. Bu dengedeki herhangi bir değişiklik sıcaklıklarda değişime yol açar.

Küresel İklim Modelleri (GCMs - Global Climate Models), akışkan hareketi ve enerji transferi ile her ikisinin zamanla entegre edildiği modellerdir. Basit modellerden farklı olarak, bu modellerde atmosfer ve okyanus yatayda ve dikeyde grid denilen hesaplama birimlerine ayrılır.

Atmosferik modeller, atmosferi modeller ve deniz yüzey sıcaklıklarını sınır koşulları olarak model içine empoze eder. Birleştirilmiş atmosfer –okyanus modelleri (coupled models) ise, atmosfer ve okyanus modellerini birleştirir. Örneğin: HadCM3, EdGCM, GFDL, CM2.X vb.

İlk Küresel İklim Modeli 1960’larda NOAA tarafından geliştirildi. GCM’ler iklim modelleri içeresinde en karmaşık olanlarıdır ve olabildiğince fazla süreç bu modellere yerleştirilmektedir. Fakat hala, geliştirilmeye devam ediliyorlar ve hala belirsizlik devam etmektir.

(Küresel İklim Modellerinin (GCMs) Bileşen Yapısındaki Tarihsel Gelişimi)

Gelişen teknoloji ile birlikte Küresel İklim Modelleri yapılarında sağlanan başarılardan bazıları aşağıda belirtilmiştir;

• İklim modeli çalışmalarının başarısına en büyük etki hesaplama teknolojilerinin (bilgisayar teknolojisi) gelişmesiyle olmuştur.
• Kutucuk (grid) boyutları küçüldü, zaman adımları kısaldı.
• Yatayda ve dikeyde kutucuk (grid) sayısı ve model bileşenleri sayısı arttı.
• Hesaplama kapasitesinin artması, modellere sürekli yeni bileşenlerin eklenmesine (başlangıç koşullarının daha iyi temsil edilmesine) olanak sağlamıştır.
• Hesaplama kapasitesinin gelişmesinin diğer bir olumlu etkisi modellerin yatay çözünürlüklerinin sürekli artmasına, yani daha ayrıntılı ürünler elde edilmesini sağlamıştır. (ilk model 700 km çözünürlükteydi ve günümüze (150-200 km) göre çok basit yapıdaydı).

Küresel İklim Projeksiyonları

Gelişen teknoloji ile birlikte Küresel İklim Modeli (GCM) çalışmaları yıllar içerisinde artış göstermiştir. Uluslararası alanda ortak çalışmalar yürütebilmek ve karşılaştırmaların sağlıklı ve kolay bir şekilde yapılabilmesi için Küresel İklim Modelleri IPCC kapsamında belirlenen senaryolar temel alınarak oluşturulmaktadır.

Haritaların sağ üst bölümünde ye alan rakamlar her senaryo için çalıştırılan Küresel İklim Modeli sayısını belirtmektedir. IPCC 5. Değerlendirme Raporu kapsamında RCP4.5 (42 Küresel İklim Modeli) ve RCP8.5 (39 Küresel İklim Modeli) senaryoları en fazla tercih edilen senaryolar olmuştur.