EC-Earth
Klimatsystemmodellen EC-Earth genererar projektioner av de globala klimatförändringarna, vilket är en förutsättning för att stödja utvecklingen av nationella strategier för anpassning och förändringsbegränsande åtgärder.
Den här texten innehåller fördjupad information om EC-Earth. I Kunskapsbanken kan du lära dig grunderna om hur en klimatmodell fungerar.
EC-Earth är ett modellsystem för det globala klimatet baserat på idén att använda den världsledande väderprognosmodellen från ECMWF, European Centre of Medium Range Weather Forecast, i konfigurationen för årstidsförutsägelser som grund för klimatmodellen.
Modellsystemet kan användas i ett flertal konfigurationer, däribland den klassiska klimatmodellen med atmosfär, mark, hav och havsis, samt klimatsystem där atmosfärens kemi och aerosoler, havens biogeokemi, dynamisk vegetation och Grönlands istäcke tillkommer. Modellen har utvecklats av det europeiska konsortiet för EC-Earth med SMHI som central partner med utvecklingsansvar. Universiteten i Lund, Stockholm, Göteborg och Uppsala är andra svenska partners.
Modellen i dess olika konfigurationer och upplösningar används för projektioner av klimatförändringar, prognoser och processtudier.
Beskrivning av modellen
Klimatsystemmodellen EC-Earth beskriver det globala klimatsystemet och dess utveckling i tiden genom en kombination av sammankopplade fysikaliska och biogeokemiska processer. Den nuvarande versionen, EC-Earth 3, baseras på:
- ECMWFs modell IFS för atmosfärisk cirkulation, cykel 36r4, inklusive modellen H-Tessel för landytan.
- Den nuvarande versionen av oceanmodellen NEMO3.6, inklusive havsismodellen Louvain-la-Neuve (LIM3).
- Biogeokemikomponenten PISCES v2 för haven.
- Den dynamiska vegetationsmodellen LPJ-GUESS v4.
- Modellen TM5 för atmosfärens kemiska sammansättning och aerosoler.
- Modellen PISM 0.7 för istäcken.
Modellens komponenter sammankopplas med hjälp av kopplaren Oasis-3 MCT.
Utveckling av modellen
Modellen EC-Earth utvecklas gemensamt av EC-Earth-konsortiet. Utvecklarna är organiserade i arbetsgrupper och leds av styrgruppen. Både arbetsgrupper och styrgruppen kommunicerar med motsvarande enheter på ECMWF och NEMO-gruppen för båda sidors nytta.
Sedan EC-Earth v2.3, CMIP5-versionen, har samtliga komponenter uppgraderats och samarbetsvägarna inom det växande konsortiet underlättats. För att den komplexa modellen ska passa bättre för nya och fler användare har ett antal tekniska aspekter omprövats. EC-Earth 3 innehåller ett avsevärt förenklat system för konfigurering, däribland ett grafiskt användargränssnitt som möjliggör enkel och interaktiv konfigurering. Flyttbarheten av EC-Earth 3 mellan olika datorsystem har åtgärdats och förbättrats.
Utveckling av vetenskaplig programvara är en komplex fråga och utvecklingsprocessen har anpassats för att följa etablerade ”best practises” för programvaruprojekt så långt det går. Samtliga utvecklingsaktiviteter hänvisas därmed nu till utvecklingsportalen för EC-Earth 3, en webbtjänst bestående av versionskontroll, ärendehistoria, dokumentation, och andra kommunikationsvägar mellan användare och utvecklare.
Fokusområden för modellutvecklingen är ett antal flexibla modellkonfigurationer, till exempel olika kombinationer av komponenter och rumsupplösningar, rimliga resultat för fristående och sammankopplade konfigurationer och full implementering av CMIP6 standarder för drivning och utdataformat.
Fininställning av modellen som en del av modellutvecklingen tillämpar ett antal begränsningar, såsom energi- och massbudgetar nära observationer, högst upp i atmosfären och vid ytan, särskilt mellan atmosfären och havet. Kända modellfel, till exempel för temperatur, nederbörd och cirkulation, minimeras.
Utvärdering av modellen
Olika modellkonfigurationer anpassas efter observerade klimatförhållanden. Den resulterande modellen används sedan för en lång körning under förindustriella förhållanden för att komma i balans, åtföljt av en historisk simulering mellan 1850 och idag. Klimatresultaten analyseras sedan med hjälp av standarddiagnostik som fokuserar på globala och regionala avvikelser från observationer, årstidscykler, klimatkänslighet och prognosförmåga.
Tillämpningar av EC-Earth
Efter att modellen utvärderats kommer experiment enligt CMIP6 att utföras. SMHI är mest intresserad av nya klimatscenarier enligt ramverket för utsläppsscenarier från 2016. Tidigare klimatscenarier har simulerats med en tidigare version av EC-Earth och olika drivdata.
Om ramverket för utsläppsscenarier (copernicus.org)
Länk till annan webbplats.
På senare tid har vi studerat:
- Kopplingar mellan ytvariationer i Arktis och dess samverkan med lägre breddgrader.
- Europeiska klimatvariationers känslighet för förändringar i Arktiska havsisen vid olika nivåer av förhöjd global yttemperatur.
- Västafrikanska och sydasiatiska monsunernas känslighet för modellens upplösning.
- Förändringar i klimatets variation och extremer vid 3 nivåer av uppvärmning.
- Effekterna av högre upplösning på klimatsystemmodeller i allmänhet och särskilt på variationer i Antarktiska oceanen.
Olika konfigurationer av EC-Earth-modellerna används i svenska, nordiska, europeiska, och andra internationella projekt, såsom CRESCENDO, PRIMAVERA och IMPREX för klimatscenarier, experiment på klimatprediktion och processtudier av klimatet. Resultaten är en viktig källa till information om klimatförändringar för nationella och internationella intressenter och för klimattjänster. Globala modellsimuleringar med EC-Earth skapar dessutom randvillkor för vidare nedskalning med regionala klimatmodeller.