שורה 1: |
שורה 1: |
− | '''מודל אקלימי''' (באנגלית: '''Climate model''') היא ייצוג מתמטי של הכוחות התהליכים וקשרי הגומלין בין האטמוספירה, האוקיינוסים, פני הקרקע היבשתיים, קרחונים והשמש. משתמשים בהם למגוון מטרות - החל מחקר הדינמיקה שלמערכות מזג אוויר ומערכות אקלים ועד לתחזיות של האקלים העתידי. המודלים ממדלים תופעות מסובכות מאוד ולכן משתמשים בהם כדי לחזות מגמות על פני שנים ולא כדי לתת תחזית מדוייקת לגבי אירוע או תאריך מסויים. לדוגמה המודל האקלימי הפשוט ביותר הוא המודל שמסביר מדוע בחורף קר יותר מאשר בקיץ (בגלל זווית קרינת השמש ואורך היום) אבל מודל כזה לא יכול להגיד מה תהיה הטמפרטורה המסויימת ביום מסויים בקיץ וגם לא מה תהיה הטמפרטורה בעוד יומיים - זה חיזוי מזג אוויר ולא מודל אקלימי. מגמות אקלימיות הם מזג האוויר כפי שהוא מופיע בממוצעים על פני זמן - בדרך כלל בתקופות של כ-30 שנה. מגמות כאלה הן חשובות בגלל שהן מחליקות אירועים אקראיים שונים שיכולים להיות קיצוניים אבל הם נדירים ומקבלים איזון על ידי מזג האוויר הממוצע. | + | '''מודל אקלימי''' (באנגלית: '''Climate model''') היא ייצוג מתמטי של הכוחות התהליכים וקשרי הגומלין בין האטמוספירה, האוקיינוסים, פני הקרקע היבשתיים, קרחונים והשמש. משתמשים בהם למגוון מטרות - החל מחקר הדינמיקה של מערכות מזג אוויר ומערכות אקלים ועד לתחזיות של האקלים העתידי ו[[שינויי אקלים]]. המודלים ממדלים [[מערכת מורכבת|תופעות מסובכות מאד]] ולכן משתמשים בהם כדי לחזות מגמות על פני שנים ולא כדי לתת תחזית מדוייקת לגבי אירוע או תאריך מסויים. |
| + | |
| + | המודל האקלימי הפשוט ביותר הוא המודל שמסביר מדוע בחורף קר יותר מאשר בקיץ (בגלל זווית קרינת השמש ואורך היום) אבל מודל כזה לא יכול להגיד מה תהיה הטמפרטורה המסויימת ביום מסויים בקיץ וגם לא מה תהיה הטמפרטורה בעוד יומיים - זה תחום שונה של חיזוי מזג אוויר ולא מודל אקלימי. מגמות אקלימיות הם מזג האוויר כפי שהוא מופיע בממוצעים על פני זמן - בדרך כלל בתקופות של כ-30 שנה. מגמות כאלה הן חשובות בגלל שהן מחליקות אירועים אקראיים שונים שיכולים להיות קיצוניים אבל הם נדירים ומקבלים איזון על ידי מזג האוויר הממוצע. |
| {{התחממות עולמית}} | | {{התחממות עולמית}} |
| | | |
− | מודלים אקלימיים יכולים להיות פשוטים למדי או מסובכים מאוד. המודלים המודרניים בדרך כלל מכילים כמות גדולה של כוחות, מגמות ומחזורים שונים ומחשבים מיליוני חישובים בשניים במחשבים חזקים כדי לתת תחזיות שונות. | + | מודלים אקלימיים יכולים להיות פשוטים למדי או מסובכים מאד. המודלים המודרניים בדרך כלל מכילים כמות גדולה של כוחות, מגמות ומחזורים שונים ומחשבים מיליוני חישובים בשנייה במחשבים חזקים כדי לתת תחזיות שונות. המודלים הקיימים הם מודלים עולמיים בעלות רמות דיוק אזורי נמוכה (אבל התחשבות בשינויים בכל העולם) מול מודלים אזוריים בעלי רמת דיוק מרחבית גבוה יותר שנשענים עליהם. |
| | | |
− | ==מודל אקלימי עולמי== | + | ==מודלים אקלימיים עולמיים== |
− | '''מודלים של זרימה כללית''' (GCM) הם מודלי אקלים ממוחשבים המשמשים לחיזוי מזג אוויר, להבנת האקלים ולחיזוי של [[שינויי אקלים]], ואז מתייחסים אליהם כאל '''מודלי אקלים עולמיים'''. | + | '''מודלים של זרימה כללית''' (GCM) הם מודלי אקלים ממוחשבים המשמשים לחיזוי מזג אוויר, להבנת האקלים ולחיזוי של [[שינויי אקלים]]. כאשר מודלים אלה מתייחסים לאקלים הם מכונים '''מודלי אקלים עולמיים'''. תחזיות אקלימיות מתקבלות מהדמיות ממוחשבות של האטמוספירה. מערכות מזג האוויר והים בעולם משפיעות זו על זו, ולכן יש להשתמש במודלים אקלימיים גלובליים. {{הערה|שם=IMS2019|יצחק (איציק) יוסף, ענת בהר"ד, לינס אוזן, יצחק כרמונה, נועם חלפון, אבנר פורשפן, יואב לוי, ניר סתיו, [http://ims.gov.il/ims/PublicPDF/ClimateChangeInIsraelReport_20191128.pdf שינוי האקלים בישראל - מגמות עבר ומגמות חזויות במשטר הטמפרטורות והמשקעים] |
| + | , השירות המטאורולוגי, משרד התחבורה, מדינת ישראל. (דו"ח מחקר מס' 4000-0804-2019-0000075), נובמבר 2019 }} |
| | | |
| כל המודלים האקלימיים מאזנים, או כמעט מאזנים, בין קרינה אלקטרומגנטית באורכי גל של אור נראה ואולטרה סגול שנכנסת ל[[כדור הארץ]] לבין אנרגיה שיוצאת ממנו בצורה של קרינה אלקטרומגנטית אינפרה אדומה. כל חוסר איזון ביניהם מובילי לשינוי בטמפרטורה הממוצעת של כדור הארץ. | | כל המודלים האקלימיים מאזנים, או כמעט מאזנים, בין קרינה אלקטרומגנטית באורכי גל של אור נראה ואולטרה סגול שנכנסת ל[[כדור הארץ]] לבין אנרגיה שיוצאת ממנו בצורה של קרינה אלקטרומגנטית אינפרה אדומה. כל חוסר איזון ביניהם מובילי לשינוי בטמפרטורה הממוצעת של כדור הארץ. |
| | | |
− | המודלים המפורסמים ביותר בשנים האחרונות הם המודלים האקלימיים העולמיים הקושרים בין פליטה של [[גזי חממה]] בידי האדם, לטמפרטורה. מודלים אלה חוזים מגמה של עליה בטמפרטורות פני השטח, דבר שמתאים לתצפיות בדבר [[התחממות עולמית]]. כמו כן המודלים חוזים עליה גדולה יותר של טמפרטורות בגבהים גבוהים יותר של האטמוספירה. | + | המודלים המפורסמים ביותר בשנים האחרונות הם המודלים האקלימיים העולמיים הקושרים בין פליטה של [[גזי חממה]] בידי האדם, לטמפרטורה. מודלים אלה חוזים מגמה של עליה בטמפרטורות פני השטח, דבר שמתאים לתצפיות בדבר [[התחממות עולמית]]. כמו כן המודלים חוזים עליה גדולה יותר של טמפרטורות בגבהים גבוהים יותר של האטמוספירה. |
| | | |
− | היות ומודל אקלימי עובד על ממוצעים של 30 שנה לא ניתן לחכות ולראות אם הוא עובד או לא. כדי לבדוק מודלים אקלימיים מריצים אותם מול מגמות מהעבר. אם המודל יכול לחזות בצורה טובה מגמות כאשר הוא מתחיל בנקודה כלשהי בעבר ומתאר את המשך המגמות בהצלחה, אנחנו יכולים לצפות שהוא יתן ניבוי די טוב של מה עשוי להתרחש בעתיד. מסיבה זו כל המודלים נמדדים ראשית במבחן של "חיזוי במבט לאחור" Hindcasting - המודלים שמשמשים לניבוי של התחממות עולמית עתידית מסוגלים לתאר בצורה טובה שינויים אקלימיים מהעבר, דבר זה נותן בטחון בכך שהם יוכלו לנבא טוב גם את העתיד. {{הערה|שם =skeptic| [http://www.skepticalscience.com/climate-models.htm כמה אמינים המודלים האקלימיים?] skepticalscience.com}} | + | היות ומודל אקלימי עובד על ממוצעים של 30 שנה, קשה לראות את רמת הדיוק שלו בטווח הקצר. כדי לבדוק מודלים אקלימיים מריצים אותם מול מגמות מהעבר. אם המודל יכול לחזות בצורה טובה מגמות כאשר הוא מתחיל בנקודה כלשהי בעבר ומתאר את המשך המגמות בהצלחה, אנחנו יכולים לצפות שהוא יתן ניבוי די טוב של מה עשוי להתרחש בעתיד. מסיבה זו כל המודלים נמדדים ראשית במבחן של "חיזוי במבט לאחור" Hindcasting - המודלים שמשמשים לניבוי של התחממות עולמית עתידית מסוגלים לתאר בצורה טובה שינויים אקלימיים מהעבר, דבר זה נותן בטחון בכך שהם יוכלו לנבא טוב גם את העתיד. {{הערה|שם =skeptic| [http://www.skepticalscience.com/climate-models.htm כמה אמינים המודלים האקלימיים?] skepticalscience.com}} |
| | | |
| כאשר בוחנים מודלים קיימים מול נתונים היסטוריים של טמפרטורות שונות של איזורים שונים ושל שכבות שונות באטמוספירה או בים, המודלים מצביעים על כך שפליטות של [[גזי חממה]] כמו [[פחמן דו חמצני]] חייבות לגרום את ההתחממות העולמית שאנו רואים כיום. הסיבה היא שאם משמיטים מהמודל את הגורם של גזי חממה, הגורמים האחרים שמשפיעים על האקלים מצליחים לתת הסבר טוב של שינויי הטמפרטורה שהתרחשו בתקופה שלפני 30 השנים האחרונות, אבל הם לא מצליחים לתת שחזור טוב של עליית הטמפרטורה שהתרחשה ב-30 השנים האחרונות. פליטות של פחמן דו חמצני כן מסבירות את העליה, ובמידה כזו שלא דורשת גורם כלשהו אחר שאינו ידוע לנו עדיין. {{הערה|שם =skeptic}} | | כאשר בוחנים מודלים קיימים מול נתונים היסטוריים של טמפרטורות שונות של איזורים שונים ושל שכבות שונות באטמוספירה או בים, המודלים מצביעים על כך שפליטות של [[גזי חממה]] כמו [[פחמן דו חמצני]] חייבות לגרום את ההתחממות העולמית שאנו רואים כיום. הסיבה היא שאם משמיטים מהמודל את הגורם של גזי חממה, הגורמים האחרים שמשפיעים על האקלים מצליחים לתת הסבר טוב של שינויי הטמפרטורה שהתרחשו בתקופה שלפני 30 השנים האחרונות, אבל הם לא מצליחים לתת שחזור טוב של עליית הטמפרטורה שהתרחשה ב-30 השנים האחרונות. פליטות של פחמן דו חמצני כן מסבירות את העליה, ובמידה כזו שלא דורשת גורם כלשהו אחר שאינו ידוע לנו עדיין. {{הערה|שם =skeptic}} |
| | | |
| המודלים האקלימיים שחזו התחממות עולמית על ידי פליטת גזי חממה על ידי בני האדם, הצליחו גם לספק מספר ניבויים שהתבררו בהמשך כנכונים. | | המודלים האקלימיים שחזו התחממות עולמית על ידי פליטת גזי חממה על ידי בני האדם, הצליחו גם לספק מספר ניבויים שהתבררו בהמשך כנכונים. |
− | הניבוי הראשון הוא עצם הקיום של התחממות עולמית עצמה. בעבר היה ויכוח בין מדעני האקלים האם העולם מתקרר , מתחמם או ישאר באותה טמפרטורה. דבר זה, כמו גם כיסוי לא מדוייק של העיתונות המסחרית שלו משמש עד היום חלק מ[[הכחשת אקלים|מכחישי אקלים]] כדי "להוכיח" כי המדענים מגזימים ואינם אמינים כלל. עם הזמן התאוריות האחרות נכשלו, והתאוריה של התחממות עולמית נותרה, בין היתר משום שהתחזית המרכזית שלה - של עולם שילך והתחמם - הלכה והתבררה במשך הזמן כתחזית נכונה. {{הערה|שם =skeptic}} | + | הניבוי הראשון הוא עצם הקיום של התחממות עולמית עצמה. [[התקררות עולמית|בעבר היה ויכוח בין מדעני האקלים האם העולם מתקרר , מתחמם או ישאר באותה טמפרטורה]]. דבר זה, כמו גם כיסוי לא מדוייק של העיתונות המסחרית של הויכוח, יצר רושם מוטעה בארצות הברית בשנות ה-70, ודבר זה משמש עד היום חלק מ[[הכחשת אקלים|מכחישי אקלים]] כדי "להוכיח" כי המדענים מגזימים ואינם אמינים כלל. עם הזמן התאוריות האחרות נכשלו, והתאוריה של התחממות עולמית נותרה, בין היתר משום שהתחזית המרכזית שלה - של עולם שילך והתחמם - הלכה והתבררה במשך הזמן כתחזית נכונה. {{הערה|שם =skeptic}} [[ההיסטוריה של חקר שינוי האקלים]] מתארת את הירידה בתמיכת מדענים בתאוריות אחרות והתחזקות התאוריה המרכזית. |
| + | |
| + | המודלים האקלימיים הצליחו לא רק לנבא את הקיום של התחממות עולמית עצמה אלא גם סיפקו ניבויים אחרים, שאומתו לאחר מכן על ידי תצפיות ממחקרים שונים. היבטים שהמודלים חזו בהצלחה כוללים קצב חימום מהיר יותר של איזורי הקוטב הצפוני ומעל היבשה, התחממות חזקה יותר בשעות הלילה (לעומת שעות היום) והתקררות של השכבה העליונה של האטמוספירה. מקום נוסף לביטחון במודלים הם תגובות נכונות שלהם לאירועים לא צפויים. לדוגמה התפרצות הר הגעש פינטובו איפשרה לבוני המודלים לבחון את הדיוק של המודלים על ידי הזנה של הנתונים על התפרצות הר הגעש. {{הערה|שם =skeptic}} |
| + | |
| + | למודלים אקלימיים עולמיים יש קושי חישובי גבוה בגלל הצורך לכסות שטח גדול, והרצת המודל עשרות שנים קדימה. כדי להתגבר על קושי זה המודלים העולמיים היו עד כה עם רזולציה מרחבית גסה למדי. |
| + | |
| + | עם השנים יש שיפור באפשרויות החישוב. קיים פרוייקט בשם Coupled Model Intercomparison Project. בשנים האחרונות נעזרים במודלים CMIP5. כלומר פאזה חמש של הפרוייקט. נכון לשנת 2019 מדובר במודלים עם סריג עם מרווחים של כ-100-200 קילומטרים בין נקודה לנקודה. {{הערה|שם=IMS2019}} בשנים הקרובות עתידים לצאת הדור הבא של המודלים האקלימיים הגלובליים CMIP6 שעתיד לתת תחזיות מדוייקות יותר. {{הערה|שם=IMS2019}} |
| + | |
| + | ==מודלים אקלימיים אזוריים== |
| + | עם מרווחים של 100-200 קילומטרים לתאר בצורה טובה את חיזוי מגמות האקלים במדינות קטנות כמו ישראל, בין היתר בגלל שהדבר מבטל השפעות של טופוגרפיה על האקלים. כדי לחזות בצורה טובה יותר את האקלים בישראל, חוקרים נעזרים במודלים אקלימיים אזוריים (Regional Climate Models) שיש להם רזולוציה גבוה יותר עם מרווח נקודות של כ 50 קילומטר. באופן ספציפי משתמשים במודלים של CORDEX AFRICA על מודלים גלובליים שהשתתפו ב- CMIP5. מודל אזורי זה מכסה את אפריקה, חלק מהאוקיינוס סביבה ואת אזור המזרח התיכון. מדובר על כ-12-15 מודלים שונים בהתאם לזמינות נתונים. גם מודלים אלה גסים מידי ויש בהם טעויות ביחס למדידות – בעיקר ביחס לכמויות גשם. חוקרים מישראל מנסים לתקן טעויות אלה בצורות שונות. |
| + | |
| + | החוקרים מקווים שהמודלים האקלימיים האזוריים הקשורים ל- CMIP6 יאפשרו סריג עם צפיפות טובה בהרבה של 10 קילומטר, דבר שיאפשר צמצום הפערים בין המודלים לבין המדידות. |
| + | |
| + | |
| | | |
− | המודלים האקלימיים הצליחו לא רק לנבא את הקיום של התחממות עולמית עצמה אלא גם סיפקו ניבויים אחרים שאומתו לאחר מכן על ידי תצפיות ממחקרים שונים. היבטים שהמודלים חזו בהצלחה כוללים קצב חימום מהיר יותר של איזורי הקוטב הצפוני ומעל היבשה, התחממות חזקה יותר בשעות הלילה (לעומת שעות היום) והתקררות של השכבה העליונה של האטמוספירה. מקום נוסף לביטחון במודלים הם תגובות נכונות שלהם לאירועים לא צפויים. לדוגמה התפרצות הר הגעש פינטובו איפשרה לבוני המודלים לבחון את הדיוק של המודלים על ידי הזנה של הנתונים על התפרצות הר הגעש. {{הערה|שם =skeptic}}
| |
| | | |
| ==ראו גם== | | ==ראו גם== |