Co je to model a jak se dá použít

Prezentace na téma: "Co je to model a jak se dá použít"— Transkript prezentace:

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

2 Převzato z prezentace: Dr. Scott Ollinger, UNH
Pracovní definice 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 -- “Naprosto nepoužitelné měřítko pro turistickou mapu je 1:1” Převzato z prezentace: Dr. Scott Ollinger, UNH

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

5 ZÁSOBNÍK Lesní biomasa
I jednoduchý model leccos ukáže! Jednoduchý model “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 Převzato z prezentace: Dr. Scott Ollinger, UNH
I jednoduchý model leccos ukáže! Růst Odumírání + Opad LESNÍ BIOMASA Produkce dřeva (g/m2 za rok) Koncentrace dusíku v koruně (%) 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
Změna klimatu. Zdroj: Upraveno dle US Climate Change Science Program

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

10 Převzato z prezentace: Dr. Scott Ollinger, UNH
S t r u k t u r a C N M o d e lu P n E T Uhlík Voda Nitrogen 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 Moravskoslezské Beskydy, Bílý Kříž
Skleněné sféry – experimentální vybavení pro výzkum vlivu zvýšené koncentrace CO2 Moravskoslezské Beskydy, Bílý Kříž A E C Sféra A : koncentrace CO ppm (ambient - okolní) Sféra E : koncentrace CO ppm (elevated - zvýšená) Plocha C : kontrola

12 Převzato z prezentace: Dr. Scott Ollinger, UNH
Vliv CO2 na růst rostlin systémy FACE (Free Air Carbon Enrichment) Převzato z prezentace: Dr. Scott Ollinger, UNH

13 Převzato z prezentace: Dr. Scott Ollinger, UNH
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. Změna klimatu.

15 http://www.chmi.cz/cc/inf/index.html Změna klimatu.
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 Změna klimatu.

16 http://www.chmi.cz/cc/inf/index.html Změna klimatu.
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. Rychlý rozvoj informatiky, služeb, nových technologií. Středně rychlý růst ekonomiky. Změna klimatu.

17 http://www.chmi.cz/cc/inf/index.html Změna klimatu.
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. 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. Změna klimatu.

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

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

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

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

22 Převzato z prezentace Ivany Nemešové
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

23

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 Převzato z prezentace Ivany Nemešové
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 A2 cílový rok 2100
TEPLOTA Převzato z prezentace: Doc. Zdeněk Žalud

29 Klimatický scénář HadCM3 emisní scénář A2 cílový rok 2100
SRÁŽKY (prosinec - únor) (červen - srpen) Převzato z prezentace: Doc. Zdeněk Žalud

30 Dopady zesíleného skleníkového jevu I. 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 pro období , 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 změny z GCM jsou 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 Převzato z prezentace Ivany Nemešové
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