Wissenschaftler lösen Klima Modell Geheimnis

Hinter den Kulissen dieser Artikel wurde bereitgestellt, um LiveScience in Zusammenarbeit mit der National Science Foundation.

Stellen Sie sich vor einem Klimamodell, als Black Box. Sie etwas hinein, Sie etwas raus. Aber was passiert, wenn der Ausgang völlig unerwartet ist?

"Wenn Sie nicht die Ergebnisse erhalten Sie erwarten, das ist, wenn Sie anfangen zu Fragen, warum," sagte Klima Modeler Peter Lawrence von der University of Colorado in Boulder Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences.

Arbeiten mit Tom Chase, einem Kollegen am Institut, waren die Forscher Klimasimulationen aus dem Gemeinschaftsmodell Land vergleichen — Teil einer ausgewählten Gruppe von globalen Modelle in das Intergovernmental Panel on Climate Change 2007 Klima-Wandel-Bericht – gegen Beobachtungen.

Die Modellsimulationen waren nicht auschecken.

Trotz der modellierten Land Planetenoberfläche mehr grünen Vegetation hinzufügen, fand Lawrence und Chase das simulierte Klima konsequent produziert weniger Niederschläge als reale Beobachtungen ergeben.

"Imagine hinzufügen mehr Regenwald auf den Planeten und immer ein trockener, mehr wüstenähnlichen Klima", sagte Chase. "Es nicht nur Sinn machen."

Ihre Vermutung? Es gab einen Haken in das Modell Wasserkreislauf.

Wasser auf dem Land macht schließlich seinen Weg in die Atmosphäre durch zwei Prozesse. In einem verdunstet die Hitze der Sonne direkt Feuchtigkeit von Blattoberflächen, Böden und Wasserquellen. In der anderen ist bekannt als Transpiration, Wasser von Pflanzen verloren während der Gasaustausch, verbunden mit der Photosynthese. Die beiden Prozesse sind oft zusammen als Verdunstung Transpiration bezeichnet.

Transpiration ist laut Chase ein wichtiger globaler Luftbefeuchter, fast die Hälfte aller Verdunstung-Transpiration weltweit. Aber in dem Gemeinschaftsmodell Land Transpiration war nur 15 Prozent beitragen —, Verdunstung von nackten Böden wurde anstatt dreimal so viel Wasser in die Atmosphäre.

"Wasser ist eine sehr starke Klima-Modifizierer", sagte Chase. "Es wirkt sich auf Oberflächen-Temperatur, Niederschlag und Cloud Bildung. Wenn wir grundlegende hydrologische Prozesse in unseren Klimamodellen erfasst werden kann, haben wir keine Möglichkeit, festzustellen, wie menschliche Aktivitäten betreffen das Klimasystem. "

Hinzusehen, Lawrence und Chase gefunden, dass das Modell Hydrologie Entwässerung Muster typisch für kleine Wasserscheiden ein paar quadratische Meilen im Bereich zugrunde lag. Ein einzigen Punkt in einem globalen Klimamodell kann jedoch mehrere hundert Quadrat-Meilen von der Erdoberfläche darstellen.

Die Hydrologie war nicht einfach auf Größe skalieren.

Infolgedessen wurde das Modell zuviel Wasser seitlich, Entwässerung verlassen wenig Feuchtigkeit für die Pflanzen durch ihr Wurzelsystem aufnehmen. Die Atmosphäre war wiederum einen Großteil seiner Feuchtigkeit aus nackten Boden aus üppiger Vegetation Waschungen.

Um das Problem zu lösen, beschlossen Lawrence und Chase, ein einfacheres Hydrologie-Schema aus einem anderen Land Flächenmodell zu leihen. Sie entfernt seitliche Entwässerung aus dem Gemeinschaftsmodell Land Bodenschichten und programmiert das Modell, das Wasser Teich nahe der Oberfläche zu lassen. Sie verändert auch die Art und Weise Pflanzen erschlossen Bodenwasser durch ihre Wurzelsysteme.

Mit diesen Änderungen fanden sie, dass sie globale Temperatur und Niederschlagsverteilung im Einklang mit den Beobachtungen zu simulieren konnten. Ihre Blackbox ein- und Ausgänge schließlich addiert.

"Komplexität nicht immer eine bessere groß angelegte Simulation erhalten Sie. Wenn Sie sind nicht richtig stellvertretend für komplexe Interaktionen, Sie halte es einfach, viel besser sein können", sagte Lawrence.

Das Gemeinschaftsmodell Land ist Teil der CCSM Suite von NSF National Center for Atmospheric Research entwickelt. Diese besondere Arbeit wurde von NSF Zuschüsse ATM 0639838, ATM 0001476 und ATM 0437538 unterstützt. Die ursprüngliche Studie dieses Artikels basiert finden Sie hier.

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Anmerkung der Redaktion: Diese Forschung wurde unterstützt durch die National Science Foundation (NSF), die Bundesagentur für angeklagt Finanzierung von Grundlagenforschung und Ausbildung in allen Bereichen der Wissenschaft und Technik. Sehen den Blick hinter die Kulissen Archiv.