Klimatmodeller

Klimatmodeller är matematiska och numeriska representationer av jordens klimat som används för att simulera och projicera klimatförändringar. De integrerar processer i atmosfären, haven, landytan, cryosfären och biosfären och bygger på grundläggande fysik som energibalans, strålning och växthuseffekten. Modellerna löser rörelse- och energibalanser över tid med hjälp av differentialekvationer och numerisk upplösning.

De vanligaste typerna är globala klimatmodeller (GCMs), regionala klimatmodeller (RCMs) och jordsystemmodeller (ESMs). GCMs simulerar klimatet över hela världen men har begränsad upplösning. RCMs fokuserar på specifika regioner och använder gränsvärden från en eller flera GCMs. ESMs försöker även modellera kolcykeln och andra biosfäriska processer som påverkar klimatförändringar. Det finns även enklare modeller som används i utbildning eller snabba analyser.

Drivkrafterna för vad modellerna körs med inkluderar förändringar i koncentrationen av växthusgaser, aerosoler, markanvändning och solvariation. Resultaten presenteras för olika framtidscenario, ofta baserade på IPCC:s scenarier som RCPs (eller de senare SSPs). Modellerna används ofta i multmodell-ensembler där resultat från flera modeller jämförs och kombineras för att bedöma osäkerheter.

Osäkerheter uppstår främst i modellernas upplösning och i hur moln, nederbörd och extremhändelser representeras. Ur ett regionalt perspektiv kan småskalig processer saknas. Betydande osäkerheter finns i klimatkänsligheten och i hur väl modellen fångar framtida klimatvariationer.

Historiskt har klimatsmodellerna utvecklats från enkla energibalansmodeller till dagens komplexa globala och jordsystemmodeller. Tidiga arbeten i 1960- och 1970-talen lade grunden för förståelsen av strålningsprocesser. Under senare decennier har CMIP-samarbeten samlat tusentals simuleringar som används i IPCC-rapporter.