Ilmastomallien kehittäminen
Ilmastotutkijoitten yhtenä tehtävänä on laatia laskelmia, miten esimerkiksi Suomen ilmasto muuttuu lähivuosikymmeninä ja -satoina. Tämän työn pohjana ovat 11 eri maassa (Australia, Etelä-Korea, Iso-Britannia, Japani, Kanada, Kiina, Norja, Ranska, Saksa, Venäjä, Yhdysvallat) ohjelmoiduilla ilmastomalleilla tehdyt ilmastokokeet.
Malleja on useita ja niistä on eri versioita
Tutkijat voivat imuroida ilmastomalliajojen tuloksia IPCC:n tietopankista (Data Distribution Centre) verkkoyhteyttä käyttäen. Koska joissakin maissa toimii useampia tutkimuskeskuksia, ja jotkut keskukset ovat antaneet käyttöön useamman eri malliversion tuloksia, Suomessa laadittavat ilmastonmuutosarviot perustuvat useimmiten noin 20 mallin tuloksiin.[1][2]
Maailmanlaajuisten mallien ohella ilmastonmuutosta ennustettaessa on hyödynnetty alueellisia ilmastomalleja. Näitä tarvitaan esimerkiksi silloin, kun halutaan saada tietoa Suomen rannikoiden talviaikaisen jääpeitteen kehittymisestä tai pienialaisista voimakkaista sääilmiöistä, kuten rankkasateista. Ilmastonmuutos on kuitenkin maailmanlaajuinen ilmiö, eikä sitä voida luotettavasti ennustaa pelkästään alueellisten mallien perusteella.
Malleja kehitetään jatkuvasti
Ilmastomallien kehittely on ryhmätyötä, jossa on oltava mukana meteorologian, meritieteen ja monien muitten luonnontieteen alojen edustajien lisäksi myös ohjelmoinnin ammattilaisia. Mallien monimutkaisuutta havainnollistakoon se, että joissakin malleissa pelkästään ilmakehäosa käsittää yli 100 000 ohjelmariviä!
Tulevaisuudessa tietokoneitten suorituskyvyn kasvaessa mallien laskentatarkkuutta voidaan parantaa. Samalla joitakin nykyisin parametrisointia vaativia ilmiöitä voidaan ruveta laskemaan suoraan mallin hilapisteikössä. Näin mallien tulostenkin voidaan odottaa käyvän vuosikymmenten mittaan luotettavammiksi. Parempaan laskentatarkkuuteen voidaan jo tällä hetkellä yrittää päästä alueellisissa ilmastomalleissa.
Tällä hetkellä malleja kehitetään siihen suuntaan, että hiilen kiertokulku voitaisiin ottaa mukaan suoraan ilmastomalliin. Tällöin pystyttään ottamaan huomioon esimerkiksi kasvipeitteen kuihtuminen ilmaston kuivuessa, jolloin kasvien kyky sitoa hiilidioksidia ilmakehästä heikkenee. Tulevaisuudessa kehittyneimpiin malleihin kuuluu myös monipuolinen ilmakemian ja pienhiukkasten malli.
Supertietokone tarpeen
Iso on siis työ mallin kehittäjillä, mutta ei pääse mallia ajava tietokonekaan helpolla. Tyypillisessä mallissa on pelkästään ilmakehäosassa hilapisteitä pohjois-etelä-suunnassa noin sata, itä-länsi-suunnassa parisataa ja pystysuunnassa kolmisenkymmentä, yhteensä siis yli puoli miljoonaa. Jokaisessa hilapisteessä joudutaan tekemään jokaista aika-askelta kohti suuri määrä laskutoimituksia, ja aika-askelia parinsadan vuoden malliajoon mahtuu kymmenkunta miljoonaa. Oman laskentatehonsa vaativat tietysti myös mallin meri- ja maaperäosiot. Ei olekaan ihme, että yhden ainoan ilmastonmuutosajon tekeminen tällaisella mallilla vie supertietokoneeltakin aikaa helposti kuukauden verran. Syntyvät tietoaineistot ovat nekin valtavan suuria.