Mészáros Milán: Disszipatív termodinamikai klímamodell
Dátum: 2013. September 24. Tuesday, 14:16
Rovat: Tudományos


Manapság sok szó esik az éghajlatváltozásról, vagy más néven a földi klíma alakulásáról. Ezekben a tudósításokban, elemzésekben, de leginkább az "alarmista mozgalmári" kijelentésekben soha nem esik szó arról, hogy a diagnózis, prognózis vagy terápia melyik klímamodell alapján született meg.

Annak ellenére nem, hogy jelenleg 27 klímamodellt ismerünk, amelyek eltérő eredményeket adnak a feltett kérdésekre.

Ezek három fő csoportba sorolhatók, amelyek a következők. 1. Hidrodinamikai modellek: A légkörben és az óceánokban bekövetkező változásokat együttesen figyelő és leíró modellek. A külső és belső erők hatására létrejövő áramlásokat elemzik, amelyek kulcsszerepet játszanak az éghajlat kialakításában. 2. Numerikus modellek: Ezekben a modellekben a számításokat numerikus és közelítő módszerekkel végzik. A numerikus modellezés alapvető fizikai törvényeken alapszik, melyek közül a legfontosabbak a tömeg, energia és az impulzusmomentum megmaradásának elve. Ezek a modellek szimulálják a légkör és az óceánok mozgását. Becsléseket készítenek a légnyomás, a hőmérséklet és a sűrűség várható értékeire. 3. Globális modellek: Ezek a modellek a Föld egész légkörére és az óceánok összességére vonatkoznak. A térben folytonos (légkör-) fizikai állapotjelzők időbeli változását kezelik a modellekben, a mezőkre egy rácshálózatot illesztenek. A különféle matematikai számításokat ezután már csak a hálózat csomópontjaira, az úgynevezett rácspontokra végzik el. A globális modellek hátránya, hogy kicsi a térbeli felbontásuk, ezért a már két nagyságrenddel kisebb skálájú folyamatokat nem képesek vizsgálni. Használatuk ezért nem megfelelő az összetett domborzati viszonyokkal jellemzett területeken, vagy változó felszíntakarójú helyeken. Ezen régiók klimatológiájának megállapítása nagyobb felbontású módszereket igényelne.

Ezeken kívül vannak még egyéb modellek is. 4. Regionális modellek: Ezek a modellek lényegében a globális modellek finomításai. Ezek kidolgozása jóval nehezebb a globális modellekénél. 5. Általános cirkulációs modellek: A háromdimenziós térben zajló légköri mozgásokat írják le. Tanulmányozzák a napsugárzás energiájának szféránkénti megoszlását, az energia hatását az éghajlati rendszer elemeire. Számításokat végeznek a hőmérséklet, csapadék, légnyomás és egyéb éghajlati változók értékeire vonatkozóan. Horizontális felbontásuk átlagosan 100–300 km. A legkomplexebb modellek, de ugyanakkor a legnehezebben alkalmazhatók. Az ismertebb általános éghajlati modellek a következők: az 1990-es években Michel Déqué vezetésével kifejlesztett ARPEGE-klíma időjárás-előrejelző modell és az ebből kifejlesztett ALADIN-klíma modell. Vagy a Német Meteorológiai Szolgálat időjárás-előrejelző modelljéből, az "Europa Modell"-ből, regionális klímamodellezés céljára kifejlesztett REMO (Regionális Modell). További fontos regionális modellek még a PRECIS, az ECMWF valamint a Special Report on Emissions Scenarios (SRES). 6. Előrejelző modellek: Az előrejelző modelleknek több kritériumnak is meg kell felelniük. Figyelembe kell venniük, hogy az üvegházgázok ember általi kibocsátása változhat a jövőben, például a korlátozó jogszabályok miatt. Ezért az éghajlati modellekben is figyelembe kell venni a különféle emissziós forgatókönyveket, majd ennek megfelelően módosítani az előrejelzéseket. A modelleket nem csak az általános felmelegedésre kell alapozni, hanem figyelembe kell venni a különböző földrajzi régiókban az évszakonkénti változás jellegét is.

A Reális Zöldek sokat kritizálták és kritizálják a klímamodelleket és a klímatológiát -bár helyesebb lenne többes számban írni és mondani: klímatológiákat-, mivel azt vallják, hogy a klímatológiákban a bizonyítatlan kiinduló feltevésekben -a hallgatólagos paradigmákban, valamint a posztulátumokban vagy axiómákban- van a hiba elrejtve. Ez valóban így is van, mivel -mindenki globális felmelegedésről beszél-, de a klímamodellek között egyetlen termodinamikai modell sincs. Pedig a Reális Zöldek kutatói már az 1980-as években kidolgoztak és javasoltak egy matematikai modellt -az ún. disszipatív termodinamikai klímamodellt- az éghajlatváltozási jelenségek leírására, nemsokkal azután, hogy kidolgozták az univerzum disszipatív modelljét, amelyet az Annalen der Physik-ben [46.7 (1989): 481-501.] publikáltak: http://works.bepress.com/milan_meszaros/11/

A disszipatív termodinamikai klímamodell kormányzó-egyenlete egy Navier-Stokes tenzoregyenlet. [Az idézett cikkben ez a (39)-es egyenlet.] Ennek jellegzetessége, hogy anizotróp-inhomogén eloszlások esetén -amilyenek általában a valódi viszonyok- globális megoldással nem rendelkezik. (Ez persze mind a 27 fent említett klímamodellre is igaz, mivel a tömegeloszlás a valóságban anizotróp és inhomogén. Ennek ellenére, azokban a modellekben agyonhallgatják ezt a tényt.) Viszont, bármely adott téridő-pontbeli vagy téridő-tartománybeli megoldásai pontosan megadják a klíma lokális alakulását.



Az irreverzibilis univerzum leírására kifejlesztett matematikai modell maradéktalanul átvihető a légköri vagy óceáni folyamatok modellezésére


A klíma Navier-Stokes tenzoregyenletének lokális megoldása pedig csak számítógépek kérdése. (Az európai rendszerben ebből nincs hiány.) Ezzel a módszerrel, illetve leírással nem csak az időjárás-előrejelzés válna sokkal pontosabbá, hanem a klíma bármely pontbeli vagy bármely pont körüli változása is egyértelműen prognosztizálható lenne.

Fentiekből teljesen nyilvánvaló, hogy a termodinamikai állapotjelzők anizotróp és inhomogén földi eloszlása miatt globális klímamodell csak egyetlen létezik, s az nem más, mint a disszpatív termodinamikai klímamodell. Azonban, ez sem rendelkezhet globális megoldással, hanem csak lokálissal. Ezért, -földi viszonylatban- "globális felmelegedésről", vagy "globális klímaváltozásról" teljesen értelmetlen beszélni, mivel az egyenleteket általában meg kell oldani, ahhoz pedig kezdeti és peremfeltételek szükségesek. (Numerikus modellek esetén a globális megoldások léte vagy keresése nyilvánvalóan értelmetlen.) Ilyen peremfeltételek pedig -anizotróp-inhomogén eloszlások esetén- "globálisan" nem léteznek.

A globális modellek megalkotásához tehát hosszú út vezet, mivel tudásunknak még csak a gyermekkorában vagyunk.

2013. szeptember 24.








A cikk tulajdonosa: Reális Zöldek Klub
http://realzoldek.hu

A cikk webcíme:
http://realzoldek.hu/modules.php?name=News&file=article&sid=3318