Co je to model a jak se dá použít

1. Co je to model a jak se dá použít Jana Albrechtová Univerzita Karlova v Praze

2. Modely jsou nástroje, které nám pomáhají porozumět, vysvětlit a předvídat chování systémů, které jsou příliš složité pro pouhé pozorování nebo přímé porozumění. -- Modely jsou zjednodušení reálné situace -- Pracovní definice “Naprosto nepoužitelné měřítko pro turistickou mapu je 1:1” Převzato z prezentace: Dr. Scott Ollinger, UNH

3. Proč model používat? • Dokáže zkombinovat dostupné informace způsobem, kterého není lidský mozek schopen • Předvídat budoucí podmínky • prozkoumat základní chování systému • Najít mezery v současném poznání a naznačit směr dalšího zkoumání • Vést k formulaci hypotéz ( as opposed to predictions). “Smyslem modelu není odpovídat naměřením datům, ale pomoci formulovat přesnější otázky.” -S. Karlin Převzato z prezentace: Dr. Scott Ollinger, UNH

4. Základní principy: model musí být srozumitelný a rozluštitelný 1. 2. A tak dlouho manipulujeme s parametry, dokud model nevyplivne očekávanou předpověď ;-) Interakce mezi naměřenými daty a modelem: Ověření vs. Kalibrace Dvě nejčastější chyby: Převzato z prezentace: Dr. Scott Ollinger, UNH

5. I jednoduchý model leccos ukáže! Jednoduchýmodel “Box a šipky” nebo “Zásobník a toky” VÝSTUPY (Odumírání + Opad) VSTUPY (Přírůst dřeva) ZÁSOBNÍK (Zásoba, rezerva) Lesní biomasa Tok Tok ~400 g/m2 * rok ~2% / rok Převzato z prezentace: Dr. Scott Ollinger, UNH

6. I jednoduchý model leccos ukáže! Produkce dřeva (g/m2 za rok) Koncentrace dusíku v koruně (%) Růst Odumírání + Opad LESNÍ BIOMASA Výstup = (?)  2% za rok (Biomasa * 0.02) Míra obratu = VýstupyZásobník Převzato z prezentace: Dr. Scott Ollinger, UNH

7. Model globálního cyklu uhlíku

8. Model globálního cyklu uhlíku http://www.chmi.cz/cc/inf/index.htmlZměna klimatu. Zdroj: Upraveno dle US Climate Change Science Program

9. Teplota Záření Ozón CO Srážky Depozice Narušení 2 Max. Min. Dusíku - + - + + VPD Půdní Dostupný Vlhkost N + - + + + - + - + + - Fotosytnéza Respirace Evapotranspirace N Příjem + + + + - - + Čistá primární produkce Odtoková voda Vymývání N Foliar N—Amax Výstavbakomplikovanějšíhomodelu Ekosystému Odpovědi jsou interativní a nelineární Převzato z prezentace: Dr. Scott Ollinger, UNH

10. UhlíkVoda Nitrogen S t r u k t u r aC N M o d e lu P n E T 1) Gross Psn 2) Foliar resp., 3) Transfer to mobile pools, 4) Growth and maint. Resp., 5) Allocation to buds, 6) Root Allocation 7) Wood Allocation, 8) Foliar production, 9) Wood production, 10) Soil resp., 11) Precip. & N Deposition, 12) Canopy interception 13&14) Snowfall & melt, 15) Macro-pore flow, 16) Plant uptake, 17) Transpiration, 18) Drainage, 19) Woody litter, 20) Root litter decay, 21) Foliar litter, 22) Wood decay, 23) N Mineralization & Nitrification, 24) Plant N uptake, 25) N transfer to soil solution. Převzato z prezentace: Dr. Scott Ollinger, UNH

11. Skleněné sféry – experimentální vybavení pro výzkum vlivu zvýšené koncentrace CO2 Moravskoslezské Beskydy, Bílý Kříž A E C SféraA : koncentrace CO2 - 350 ppm (ambient - okolní) SféraE : koncentrace CO2 - 700 ppm (elevated - zvýšená) PlochaC : kontrola

12. Vliv CO2na růst rostlin systémy FACE(Free Air Carbon Enrichment) Převzato z prezentace: Dr. Scott Ollinger, UNH

13. Syntéza výsledků ze stanovišť F.A.C.E. (Nowak et al. 2004) Fotosyntéza • Dlouhodobé zvýšení fotosyntézy • Zvýšení limitace dusíkem, pokles obsahu dusíku v listoví • Zesílení fotosyntézy je silnější než zesílení růstu Převzato z prezentace: Dr. Scott Ollinger, UNH

14. Schéma konstrukce IPCC emisních scénářů. • Scénář A1: • svět s velmi rychlým růstem ekonomiky, vývoj nových technologií. • Populace roste do 2050. A1: 3 podskupiny dle převažujícího zdroje energie: A1F1 – fosilní paliva, A1T – bez fosilních paliv A1B – rovnováha ve využívání všech paliv. http://www.chmi.cz/cc/inf/index.htmlZměna klimatu.

15. Schéma konstrukce IPCC emisních scénářů. • Scénář A1: • svět s velmi rychlým růstem ekonomiky, vývoj nových technologií. • Populace roste do 2050. • Scénář A2: • populace roste do 2100. • Veškerá opatření jsou činěna na úrovni regionů. • pomalý ekonom. růst http://www.chmi.cz/cc/inf/index.htmlZměna klimatu.

16. Schéma konstrukce IPCC emisních scénářů. • Scénář A1: • svět s velmi rychlým růstem ekonomiky, vývoj nových technologií. • Populace roste do 2050. • Scénář A2: • populace roste do 2100. • Veškerá opatření jsou činěna na úrovni regionů. • pomalý ekonom. růst • Scénář B1: • svět s širokou spoluprací. • Populace roste do 2050. • Rychlý rozvoj informatiky, služeb, nových technologií. • Středně rychlý růst ekonomiky. http://www.chmi.cz/cc/inf/index.htmlZměna klimatu.

17. Schéma konstrukce IPCC emisních scénářů. • Scénář A1: • svět s velmi rychlým růstem ekonomiky, vývoj nových technologií. • Populace roste do 2050. • Scénář A2: • populace roste do 2100. • Veškerá opatření jsou činěna na úrovni regionů. • pomalý ekonom. růst • Scénář B1: • svět s širokou spoluprací. • Populace roste do 2050. • Rychlý rozvoj informatiky, služeb, nových technologií. • Středně rychlý růst ekonomiky. • Scénář B2 • orientace na regionální řešení a trvale udržitelný rozvoj. • Nárůst populace nižší než v A2 a ekon. růst pomalejší než v A1 a B1. http://www.chmi.cz/cc/inf/index.htmlZměna klimatu.

18. IPCC emisní scénáře Převzato z prezentace: Doc. Zdeněk Žalud

19. Vyšší emise Nižší emise Globální Emisní ScenářeIntergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) ~1000 ppm ~550 ppm Převzato z prezentace Luers

20. Předpovídané vlivy CO2 versus CO2 + Klima NPP (g m-2 yr-1) Převzato z prezentace: Dr. Scott Ollinger, UNH

21. Atmosférické koncentrace CO2 v minulosti a projekce podle scénářů emisí Převzato z prezentace Ivany Nemešové

22. Odchylky teploty vzduchu od hodnoty v 1990; do roku 1986 jde o 50-leté průměry, pak o 10-leté. Modely určené odchylky pro různé scénáře emisí od r. 2000 Převzato z prezentace Ivany Nemešové

24. Modely klimatu - GCM • jsou jediným prostředkem, který umožňuje vytváření projekcí budoucí změny klimatu na pozadí přirozené proměnlivosti. • Vývoj GCM je podmíněn vývojem ve sféře počítačových medií.

25. Převzato z prezentace Ivany Nemešové

26. GCM dokáže odlišit přirozené a antropogenní vlivy – kombinovaný efekt odpovídá pozorováním Převzato z prezentace Ivany Nemešové

27. IPCC klimatické (GCMs) scénáře, modely klimatu Převzato z prezentace: Doc. Zdeněk Žalud

28. Klimatický scénář HadCM3 emisní scénář A2cílový rok 2100 TEPLOTA Převzato z prezentace: Doc. Zdeněk Žalud

29. Klimatický scénář HadCM3 emisní scénář A2cílový rok 2100 SRÁŽKY (prosinec - únor) (červen - srpen) Převzato z prezentace: Doc. Zdeněk Žalud

30. Dopady zesíleného skleníkového jevuI. na klima - cílový rok 2100 Teplota • vzestup o 1.4 až 5.8°C • vyšší zeměpisné šířky se budou oteplovat rychleji než nižší Srážky • planeta celkově vyšší množství srážek • výrazná změna v rozdělení srážek během roku Hladina oceánů • vzestup hladiny oceánů a moří o 0.09 do 0.88 m ! Nárůst extrémních meteorologických událostí ! Převzato z prezentace: Doc. Zdeněk Žalud

31. Projekce klimatu pro 21.století • Odchylka roční průměrné teploty od průměru 1961 -1990 pro období 2071-2100, 2 emisní scénáře , modely AOGCM. • Předpokládané zvýšení průměrné roční globální teploty 1,4 až 5,8 oC Převzato z prezentace Ivany Nemešové

32. Konstrukce scénářů klimatické změnyz GCMjsou nutné pro odhady dopadů Převzato z prezentace Ivany Nemešové

33. Scénář pro ČR – 7 GCM, AVG=průměr Roční teplota... zvýšení 1,2oC, 1,5 v lednu, 1,0 v červnu Srážky...zvýšení ročních srážek žádné, zvýšení o 5 – 10% v XII – III,pokles v létě Denní amplituda teploty ...zvýšení v létě. Převzato z prezentace Ivany Nemešové

34. Nejistoty jsou značné: ·Stanovení budoucích emisí GHG a aerosolů ·Regionální změna klimatu ·Extrémní jevy Překvapení nejsou vyloučena !!! Dopady změny klimatu do všech sfér lidské činnosti: hydrologické poměry, zemědělství, lesy,zdravotní stav obyvatelstva.... Převzato z prezentace Ivany Nemešové