Климатический ансамбль включает в себя несколько отличающиеся модели климатической системы . Ожидается, что среднее значение ансамбля будет работать лучше, чем отдельные прогоны модели. [1] Существует по крайней мере пять различных типов, которые будут описаны ниже.
Целью запуска ансамбля обычно является возможность справиться с неопределенностями в системе. Конечной целью может быть получение информации, релевантной политике, такой как функция распределения вероятностей различных результатов. Это оказывается очень сложным из-за ряда проблем. К ним относятся:
Многомодельные ансамбли (MME) широко используются в оценках МГЭИК , а доступ к полной коллекции климатических моделей можно получить в проекте сравнения связанных моделей . Члены многомодельного ансамбля разрабатываются различными организациями, занимающимися исследованиями изменения климата, и могут существенно различаться по дизайну программного обеспечения и подходу к программированию, по обработке пространственной дискретизации и точной формулировке физических, химических и биологических процессов. Преимущества использования многомодельного ансамбля проявляются в «последовательно лучшей производительности многомодельного ансамбля при рассмотрении всех аспектов прогнозов». [2]
Ансамбли возмущенной физики (PPE) формируют основной научный фокус проекта Climateprediction.net . Современные климатические модели хорошо справляются с имитацией многих крупномасштабных особенностей современного климата. Однако эти модели содержат большое количество регулируемых параметров, которые, как известно, по отдельности оказывают значительное влияние на моделируемый климат. Хотя многие из них хорошо ограничены наблюдениями, есть много таких, которые подвержены значительной неопределенности. Мы не знаем, в какой степени различные выборы настроек параметров или схем могут обеспечить одинаково реалистичное моделирование климата 20-го века, но другой прогноз на 21-й век. Наиболее тщательный способ исследования этой неопределенности — провести масштабный ансамблевый эксперимент, в котором исследуется каждая соответствующая комбинация параметров. Более общий подход называется «ансамбль возмущенных параметров» (также сокращенно PPE), поскольку помимо физических параметров могут быть возмущены и другие параметры, относящиеся к углеродному циклу , химии атмосферы , землепользованию и т. д.
Ансамбли начальных условий включают одну и ту же модель с точки зрения тех же параметров физики атмосферы и воздействий, но запускаются из множества различных начальных состояний. Поскольку климатическая система хаотична, крошечные изменения в таких вещах, как температура, ветер и влажность в одном месте, могут привести к совершенно разным путям для системы в целом. Мы можем обойти это, запустив несколько запусков, начатых с немного разными начальными условиями, а затем посмотреть на эволюцию группы в целом. Это похоже на то, что они делают в прогнозировании погоды.
Наличие ансамбля начальных условий может помочь выявить естественную изменчивость в системе и справиться с ней.
Модель может подвергаться различным воздействиям. Они могут соответствовать различным сценариям, таким как описанные в Специальном отчете о сценариях выбросов и совсем недавно в Репрезентативном пути концентрации .
Гранд-ансамбль — это ансамбль ансамблей. Должно быть не менее двух вложенных ансамблей. Это лучше всего проиллюстрировано на схеме напротив.
Прогнозирование погоды использует ансамбли начальных условий.
Климатические ансамбли использовались для прогнозирования будущих изменений в появлении отдельных вредителей сельскохозяйственных культур. [3]
Для анализа климатических ансамблей можно использовать различные статистические методы, такие как анализ главных компонент , дисперсионный анализ и анализ направленных компонентов .