Modeller og modelleringsværktøjer
EC-Earth3 er en fuldt koblet ESM med vekselvirkende komponenter, der beskriver atmosfæren, havet, landoverfladen og havisen med valgfrie komponenter, der repræsenterer atmosfærisk kemi, vegetationsdynamik, terrestriske og marine kulstofkredsløb samt interaktive iskapper. Ved ENVS kører vi EC-Earth3 i en opsætning med aktiv vegetationsdynamik og terrestriske og marine kulstofkredsløb. Modellen kan konfigureres fleksibelt til forskellige opløsninger, og vi kører den normalt med en atmosfærisk opløsning på ~80 km (og 91 niveauer vertikalt) og en havopløsning på 1 grad (og 75 niveauer).
NASA Goddard Institute for Space Sciences fuldt koblede ESM, modelE, har en horisontal opløsning på 2◦ x 2.5◦ og 40 lag vertikalt, der strækker sig fra overfladen til 0.1 hPa i den nedre mesosfære. modelE kan simulere troposfærisk uorganisk og organisk kemi samt stratosfærisk kemi. Aerosolmodellen inkluderer black carbon, organisk kulstof, sulfat- og nitrat-aerosoler, mineralsk støv og havsalt. Naturlige emissioner af havsalt, dimethylsulfid (DMS), isopren og støv beregnes interaktivt.
Landoverflademodellen ORCHIDEE (ORganizing Carbon and Hydrology In Dynamic Ecosystems) simulerer strømme af energi, vand, kulstof og nitrogen i terrestriske økosystemer. Derudover simuleres fluxe af kulstof, nitrogen, vand og energi til atmosfæren. ORCHIDEE modellerer de dominerende økosystemtyper ved at gruppere dem i generiske plantefunktionstyper, der dækker skovbiomer, græs- og opdyrkede områder. ORCHIDEE er en state-of-the-art landoverflademodel, der bruges i IPSL’s ESM og bidrager til internationale projekter som Global Carbon Project.
De tre modeller, EC-Earth3, modelE og ORCHIDEE (IPSL), er alle blevet brugt i bidrag til internationale modelsammenligninger og vurderingsrapporter som CMIP og IPCC.
Derudover bidrager vi til udviklingen af en model for overflademassebalancen og firndensitet på iskapper, som er blevet anvendt over Grønland, Antarktis og Island med input fra en række forskellige klimamodeller. Modellen inkluderer densitet af sne, varierende hydraulisk konduktivitet, vandmætning og andre effekter på perkolation og retention af flydende vand i sne og anvender dette til at beregne overfladeenergibalancen, smeltevandsproduktion, genfrysning og afstrømning gennem sne/firn-søjlen. Derudover bruger vi machine learning-baseret modellering til at nedskalere globale og storskala klimaændringer til regionale og lokalskala påvirkninger på f.eks. hydrologi.
Eksempler på modelanvendelser
Vi bruger EC-Earth til at studere både storskala vekselvirkninger mellem arktisk klima og ændringer på mellembreddegrader samt effekten af arktiske feedbacks på lokale og globale skalaer. For eksempel bruger vi den til at undersøge, hvordan forbedringer i repræsentationen af arktisk vegetationsdynamik påvirker kulstofkredsløbet og dermed klimaændringerne lokalt og globalt.
Vi bruger modelE til at støtte forskellige projekter og vurderingsrapporter, herunder Arctic Monitoring and Assessment Programme (AMAP), for at studere SLCF'er i Arktis såvel som globalt, deres transport og deres virkninger og vekselvirkninger med klimaet i nutiden og i forskellige fremtidsscenarier.
Vi arbejder på at forbedre repræsentationen af arktiske og boreale økosystemer i ORCHIDEE ved at inkludere nye plantefunktionstyper (såsom shrubland) i modellen, inkludere feedbacks mellem sne og vegetation og yderligere udvikle den del af ORCHIDEE, der simulerer dynamisk vegetation og konkurrence. Målet med arbejdet er at forstå, hvordan fremtidige klimaændringer vil påvirke arktisk og boreal vegetation samt deres kulstoflagringskapacitet.
