Ilmastomallikokeiden järkevä toteutus voi vähentää laskennan tarvetta

Ilmasto vaihtelee sekä ulkoisten pakotteiden takia (esim. kasvihuonekaasujen, pienhiukkasten ja auringonsäteilyn muutokset) että omia aikojaan, ilmakehän ja merten vuorovaikutuksen johdosta, niin maapallolla kuin ilmastomalleissakin. Jälkimmäinen, niin sanottu ilmaston sisäinen satunnaisvaihtelu, on usein ongelma, kun halutaan tutkia mahdollisimman tarkasti tietyn tekijän vaikutusta mallin simuloimaan ilmastoon.  Vaarana on, että kahden mallikokeen väliset erot eivät niinkään kerro esimerkiksi pienhiukkasten päästöjen lisäyksen tai pilvien käsittelyn muutoksen vaikutuksesta, vaan ilmaston satunnaisluonteisesta vaihtelusta.

Ilmaston sisäisen satunnaisvaihtelun vaikutusta voidaan pienentää ottamalla keskiarvo ilmastomallin antamista tuloksista ajan suhteen. Osa satunnaisvaihtelusta on kuitenkin luonteeltaan niin pitkäjaksoista, että sen eliminoimiseksi tarvitaan pitkiä malliajoja, joissa simuloidaan ilmaston kehitystä useiden vuosikymmenten tai jopa vuosisatojen ajan. Tällaiset malliajot syövät paljon tietokoneresursseja.

Tätä ongelmaa tarkasteltiin eteläkorealaisen GIST-instituutin (Gwangju Institute of Science and Technology) ja Ilmatieteen laitoksen yhteisessä tutkimuksessa. Tutkimuksessa selvisi, että yhden hyvin pitkän ajon sijasta on monissa tapauksissa järkevämpää tehdä ryväsajo, eli useita lyhyempiä ajoja, edellyttäen että nämä ajot pystytään aloittamaan riittävän erilaisista alkutilanteista.

Tutkimuksen tulokset tarjoavat mahdollisuuden pienentää ilmastomallikokeissa tarvittavia laskentaresursseja. Jatkotutkimusta tarvitaan kuitenkin vielä sen suhteen, miten ryväsajoissa tarvittavat ilmastojärjestelmän erilaiset alkutilanteet saadaan tuotettua mahdollisimman tehokkaasti.

Lisätietoja

Erikoistutkija Petri Räisänen, Ilmatieteen laitos puh. 029 539 2224, petri.raisanen@fmi.fi

Decremer, D., Chung, C.E., and Räisänen, P., 2015: Strategies for reducing the climate noise in model simulations: ensemble runs versus a long continuous run. Climate Dynamics, 44, 1367-1379, doi:10.1007/s00382-014-2161-1.

http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00382-014-2161-1