Utveckling av klimatmodeller och metoder

Under 2024 har den globala genomsnittstemperaturen för första gången överskridit en uppvärmning på 1,5 grader jämfört med den förindustriella baslinjen, och CO2-utsläppen fortsätter att öka. Det blir allt mer sannolikt att ännu högre temperaturer kommer att nås i framtiden och att extrema väderförhållanden både blir mer intensiva och frekventa. Det är därför viktigt att fortsätta arbeta mot mer fullständiga klimatsimuleringsmodeller som kan ge en bättre förståelse för klimatprocesser och ge förbättrade klimatprognoser, både globalt och för Sverige.

Detta forskningsområde fokuserar på att utveckla modeller, verktyg och metoder för simulering, analys och förståelse av klimatsystemet. Det omfattar utveckling och förbättring av SMHIs globala jordsystemmodell EC-Earth samt den konvektionstillåtande, regionala klimatmodellen HCLIM. EC-Earth-modellen genomgår för närvarande en stor uppdatering innan den levererar Sveriges bidrag till CMIP7 (Coupled Model Intercomparison Project-Phase 7), vilket kommer att ge input till nästa IPCC-rapport (AR7) och så kallade randvillkor för regionala klimatmodeller.

Jämfört med den föregående versionen av modellen kommer den nya EC-Earth4 att innehålla fler komponenter i jordsystemet och möjliggöra simulering av en interaktiv kolcykel. Många av modellens komponenter - tll exempel aerosoler, hydrologiska cykeln, havsis - har uppgraderats för att matcha utvecklingen inom de olika forskningsområdena. Den regionala modellen HCLIM kommer att uppdateras för att producera nya regionala klimatsimuleringar. De viktigaste utvecklingarna kommer att fokusera på frågor relaterade till högre upplösning och förbättrad realism genom att lägga till nya komponenter som aerosoler, dynamisk vegetation eller koppling till en havsmodell. Många av dessa utvecklingar kommer att koordineras med det internationella HCLIM-samarbetet och andra forskningsområden vid Rossby Centre samt inom SMHI.

För att stödja en mer resurseffektiv produktion av klimatdata och som ett komplement till den dynamiska modelleringen, samt för att stödja framtida modellutveckling, kommer forskningsområdet också att utforska nya möjligheter inom maskininlärning för att i) generera ensemblemodeller, ii) effektivt skala ner modeller till högre upplösningar, iii) förutsäga extremväder och iv) undersöka möjligheter att ersätta komplexaså kallade parametriseringar i klimatmodeller.

Målsättning

Huvudmålet är att koordinera utvecklingen av SMHIs klimatmodeller och tillhörande verktyg och metoder som används inom Rossby Centre för att förbättra vår förståelse av klimatet och producera framtida klimatscenarier, genom att:

• Förbättra den vetenskapliga prestandan för EC-Earth- och HCLIM-modellerna
• Följa diskussionen inom det internationella klimatsamarbetet, identifiera luckor i och möjligheter för utveckling av klimatmodeller
• Utnyttja synergier i modell- och verktygsutveckling på olika rumsliga skalor
• Främja implementeringen av jordsystemmodellkomponenter (ESM) i EC-Earth och HCLIM
• Etablera strategier och prioriteringar för framtida uppdateringar av klimatmodeller för förbättrad vetenskaplig och teknisk prestanda
• Driva utvecklingen av maskininlärningsbaserade (ML) emulatorer för regionalt klimat, klimatextremer och förbättrad effektivitet