9. fejezet - A bizonytalanságok számszerűsítése, a modellhibák csökkentése

Tartalom

Összefoglaló ellenőrző kérdések

Az elmúlt évtizedben vált lehetővé a finomabb felbontású, regionális modellek futtatása, mely egy-egy térségre lényegesen jobb minőségű éghajlati becsléseket tesz lehetővé, mint a globális modellek. Az eredmények elemzésekor sokszor előfordult, hogy a különböző regionális modellek ugyanarra a térségre egymástól jelentősen eltérő becsléseket adtak. A 2000 után indult több nemzetközi projekt (mint például a PRUDENCE vagy az ENSEMBLES) célkitűzései között kiemelt helyen szerepelt a modellbecslések bizonytalanságának számszerűsítése és a modellhibák csökkentése.

A modellbecslések bizonytalansági forrásait az alábbiakban foglalhatjuk össze.

A fenti okok miatt a regionális klímaváltozás elemzéséhez a projektek során megfogalmazott ajánlások szerint mind több modellszimuláció elvégzése szükséges, s célravezető az így kapott éghajlati becslés együttes valószínűségi formában való megadása. Az ún. EPS (ENSEMBLES Prediction System, azaz az ENSEMBLES projekt keretében kifejlesztett előrejelzési rendszer) egy nagy lépés a bizonytalanság csökkentésében, hiszen a sok modellszimuláció együttes alkalmazása lehetőséget ad valószínűségi előrejelzések készítésére, s ennek során a becslések bizonytalanságának számszerűsítésére. Egy másik újszerű lépés volt a modellenkénti súlytényezők meghatározása, mely a validációs eredmények segítségével történt.

A hőmérséklet és a csapadék változására vonatkozó valószínűségi becslések együttes megjelenítési formája az ún. kétváltozós PDF-diagram (PDF: probability density function, azaz valószínűségi sűrűségfüggvény), melyen a két változó által meghatározott karakterisztikus felületeket ábrázoljuk (Déqué et al., 2011). Példaként a 9.1. ábrán bemutatjuk az Európa északi és déli régiójára várható évi középhőmérséklet- és csapadékváltozásokat (van der Linden és Mitchell, 2009). A bal oldali oszlopban a közelebbi jövőre (2030–2050), a jobb oldali oszlopban a távolabbi jövőre (2080–2100) becsült éghajlatváltozás jelenik meg. A felrajzolt kvantilisek kiterjedése szemléletesen bemutatja, hogy az egyes térségekben mennyire egybehangzóak, illetve eltérőek a rendelkezésre álló modellbecslések. Jól leolvasható az is, hogy a század végére a bizonytalanság jelentős mértékben növekszik. A grafikonokon az egyes modellszimulációk eredményeit kék (A1B közepes szcenárió), illetve zöld (E1 stabilizációs szcenárió) szimbólumok jelenítik meg. A közeljövőre vonatkozó becslések esetén a kétféle szcenárió eredményei nem válnak szét egymástól jelentősebben, s a kvantilisek által kijelölt területek közepére koncentrálódnak. Ezzel ellentétben az évszázad végére az E1 stabilizációs szcenáriót (vagyis a CO2 koncentrációt 450 ppm szinten állandósító forgatókönyvet) jelző zöld jelek a többi szimbólumhoz képest jelentősen elmozdulnak, mely arra utal, hogy a kibocsátás-csökkentés hatására mérséklődik a várható hőmérséklet-növekedés és csapadékváltozás mértéke. A melegedés például akár 2–3 °C-kal kisebb is lehet a század végére, amennyiben az üvegházhatású gázok kibocsátásában jelentős csökkentést sikerül elérni.

Az 1961 és 1990 közötti referencia időszakhoz képest az évi középhőmérséklet és az évi csapadékösszeg változásának PDF-diagramjai Észak-Európa régiójára és a Mediterrán térségre a 2030 és 2050 közötti időszakra, illetve a 2080 és 2100 közötti időszakra az A1B szcenárió esetén.

9.1. ábra. Az évi középhőmérséklet és csapadék változásának PDF-diagramjai 2030–2050-re (bal oldalon) és 2080–2100-ra (jobb oldalon) A1B szcenárió esetén, referencia időszak: 1961–1990. A felső két grafikon Észak-Európa régiójára (48°–75°É, 10°Ny–40°K) vonatkozik, míg az alsó kettő a Mediterrán térségre (30°–48°É, 10°Ny–40°K). A színezett területek a 25%-os, 50%-os, 75%-os és 95%-os kvantiliseket jelölik ki. A sötétkék üres szimbólumok a meghajtó GCM-ek eredményeit, míg a beszínezettek az RCM-ek eredményeit reprezentálják. A világoskék szimbólumok további, RCM-meghajtásra nem használt GCM-ek eredményeit mutatják. A zöld szimbólummal jelölt GCM-eredmények pedig a többitől eltérően ún. stabilizációs forgatókönyvre (E1) vonatkoznak, mely szerint a CO2 koncentráció 450 ppm szinten állandósul. (Forrás: van der Linden és Mitchell, 2009)

A várható éghajlatváltozás egy másik lehetséges megjelenítési formájával az éghajlati paraméterek modellszimulációk által becsült évszakos változásának valószínűségi sűrűségfüggvényeit ábrázolhatjuk. Példaként a 9.2. és 9.3. ábrán a Közép-Európa térségére, illetve Budapestre 2021–2050-re várható hőmérséklet- és csapadékváltozások paraméterenkénti évszakos sűrűségfüggvényeit hasonlítjuk össze. Míg az előbbihez GCM, addig az utóbbi esetén RCM szimulációk eredményeit használták fel (van der Linden és Mitchell, 2009; Déqué, 2009). Az informatív ábrázolási forma lehetővé teszi az árnyaltabb különbségek beazonosítását. Míg a hőmérsékletnövekedés várható mértéke Közép-Európa egészét tekintve tavasszal a legnagyobb, addig Budapesten éppen ebben az évszakban a legkisebb. Az eloszlásban megjelenő szélsőségesen nagy évszakos hőmérsékletnövekedési értékek a GCM-ekben 1–1,5 °C-kal elmaradnak a Budapestre jelzett RCM-szimulációk értékeitől. A különbségek egyrészt a vizsgált térségek kiterjedésével, másrészt földrajzi elhelyezkedésével magyarázhatók. A csapadék esetén a várható téli növekedés mindkét esetben jól megjelenik. A különbség nyáron a legszembetűnőbb. A GCM-ek Közép-Európában egyrészt csapadéknövekedést prognosztizálnak, másrészt bizonyos modellekben egy jelentősebb mértékű csökkenés is megjelenik a közeljövőre. Az RCM-szimulációkból Budapestre kapott eredmények eloszlásának maximuma ugyan a 0-nál van, de a negatív irányban aszimmetrikus függvény a csapadékcsökkenést valószínűsíti.

Közép-Európa térségére, a 2021 és 2050 közötti időszakra évszakonként várható hőmérséklet- és csapadékváltozások empirikus sűrűségfüggvényei 18 GCM-szimuláció eredményei alapján az A1B szcenárió esetén, referencia időszak: 1961–1990.

9.2. ábra. Közép-Európa térségére, 2021–2050-re évszakonként várható hőmérséklet- és csapadékváltozások empirikus sűrűségfüggvényei 18 GCM-szimuláció eredményei alapján az A1B szcenárió esetén, referencia időszak: 1961–1990. (Forrás: van der Linden és Mitchell, 2009)

Budapesthez legközelebbi rácspontra, a 2021 és 2050 közötti időszakra évszakonként várható hőmérséklet- és csapadékváltozások empirikus sűrűségfüggvényei 16 RCM-szimuláció súlyozott eredményei alapján az A1B szcenárió esetén, referencia időszak: 1961–1990.

9.3. ábra. Budapesthez legközelebbi rácspontra, 2021–2050-re évszakonként várható hőmérséklet- és csapadékváltozások empirikus sűrűségfüggvényei 16 RCM-szimuláció súlyozott eredményei alapján az A1B szcenárió esetén, referencia időszak: 1961–1990. (Forrás: Déqué, 2009)

Az egy-egy rácspontra vonatkozó évszakos éghajlatváltozás kétváltozós PDF-diagramon való ábrázolásával nemcsak nagyobb térségekre készíthetünk valószínűségi becslést, hanem kisebb régiókra is. Példaként a 9.4. ábrán a Budapestet reprezentáló rácspontra vonatkozóan a 2021–2050 időszakra várható évszakos hőmérséklet- és csapadékváltozás regionális modellbecsléseit összegezzük. Ezen eredmények alapján (Déqué és Somot, 2010) a hőmérséklet-emelkedés várhatóan nyáron és télen lesz a legnagyobb mértékű (átlagosan mintegy 1,8 °C). A csapadék növekedése ősszel és télen valószínűsíthető, átlagosan mintegy 0,1 mm/nap.

A budapesti hőmérséklet és csapadék 2021 és 2050 közötti időszakra várható évszakos változásának kétváltozós PDF-diagramjai az A1B szcenárió esetén, referencia időszak: 1961–1990.

9.4. ábra. A budapesti hőmérséklet és csapadék 2021–2050-re várható évszakos változásának kétváltozós PDF-diagramjai az A1B szcenárió esetén, referencia időszak: 1961–1990. A színezett területeket az 5, 20, 40, 60, 80, illetve 100 értékek jelölik ki 10-2 nap/(mm·°C) egységben kifejezve, melyeket a súlyozott és normált RCM-eredményekből számítottak ki. (Forrás: Déqué, 2009)

Összefoglaló ellenőrző kérdések

  1. Melyek a modellbecslések legfontosabb bizonytalansági forrásai?

  2. Hogyan fog az évi középhőmérséklet és a csapadék együttesen megváltozni a modellszimulációk eredményei alapján az A1B szcenárió esetén Észak-Európában és a Földközi-tenger térségében a XXI. század közepére, illetve végére?

  3. Hogyan fog az évi középhőmérséklet és a csapadék együttesen megváltozni a modellszimulációk eredményei alapján az A1B szcenárió esetén Budapest térségében a XXI. század közepére?

  4. Hasonlítsa össze a Közép-Európa térségére, illetve Budapest környékére 2021–2050 időszakra várható hőmérséklet- és csapadékváltozások évszakos sűrűségfüggvényeit az A1B szcenárió esetén!