Hvorfor?

Simuleringer med globale klimamodeller peger på at konsekvenserne af den menneskeskabte drivhuseffekt i Arktis kan blive betydelige. De regionale detaljer er imidlertid af flere årsager langt fra godt bestemt. En væsentlig årsag hertil er den forholdsvis grove horisontale opløsning (afstanden mellem beregningspunkterne), som anvendes i disse modeller.

Regionale klimamodeller

Som et middel til at opnå højere opløsning er de såkaldte regionale klimamodeller udviklet. Anvendelsen af regionale modeller for Arktis til klimascenarie- beregninger er indtil videre begrænset til DMI's aktiviteter med HIRHAM modellen. Den horisontale opløsning i de globale modeller er stadig begrænset til typisk 200 km, mens den horisontale opløsning typisk er 50 km i de regionale modeller. Den fremtidige udvikling for de regionale modeller går imidlertid mod en opløsning på 10-20 km. Dette er nemlig nødvendigt for at kunne repræsentere de skalaer, hvor klimaforandringerne har konsekvenser. Dette gælder specielt for de komplekse topografiske forhold langs Grønlands kyster, hvilket er illustreret på figuren nedenfor, der viser repræsentationen af overfladetopografien for Vestgrønland i en modelopløsning på hhv. 50 km, 25 km og 12 km. Som vist er det først omkring en opløsning på 25 km, at beregningspunkterne langs kysten kommer ned i højde med havoverfladen, hvilket er af stor betydning for især de simulerede temperaturer, men også for beskrivelsen af oplande for afstrømning og detaljerede forhold langs indlandsisen, og diverse kystgletschere, som bl.a. har betydning for vandets kredsløb på regionalt plan.

Projektets idé

Den overordede idé med dette projekt er at etablere en klimamodel, der i højere grad end de nuværende modeller, kan estimere lokale/regionale klimaændringer i arktiske egne og specielt Vestgrønland. Den regionale model vil her være forceret med data fra den koblede globale klimamodel ECHAM5/MPI-OM (May). Eksisterende regionale klimascenarier udarbejdet af DMI for Grønland (Kiilsholm et al) danner det foreløbigt grundlag for kravene til den forbedrede modelversion ved at etablere en platform til analyse af klimamodellen. På baggrund af DMIs erfaring fra klimaudredningsarbejde for Danmark vil data fra nye klimasimuleringer i nærværende projekt, repræsenterende perioden ca. 1960-2050 for hele Grønland i en horisontal opløsning på ca. 20 km, desuden blive gjort tilgængelige for senere anvendelse i effektstudier.

For den oceanografiske del af projektet er den overordnede ide at etablere en højtopløselig hydrodynamisk model for havet omkring Grønland. Denne model skal dække samme område som klimamodellen og skal forceres med de beregnede klimascenarier. Det skal her bemærkes, at hvor det for storskala (globale) klimascenarier er nødvendigt at koble atmosfære- og oceanmodellerne direkte, er dette ikke et nødvendigt krav for de regionale modeller. Modelafviklingen kan derfor forenkles ved først at foretage klimasimuleringerne og derefter bruge disse til at drive oceanmodellen. Opsætningen af den regionale oceanmodel vil blive på ca. 10 km, og resultaterne vil ligeledes blive gjort tilgængelige for senere anvendelse i effektstudier.

Som en vigtig følge af højere horisontal opløsning i klimamodeller, er også en mere realistisk repræsentation af ekstremvejrs-hændelser. Med henblik på at muliggøre analyser af ændringer i ekstremt vejr, er det derfor ønskeligt at en række parametre er tilgængelige på daglig basis - og enkelte meteorologiske størrelser også som timeværdier.

Pilotstudier

I et pilotstudie (Nielsen et al) med fokus på de mulige forandringer i de marine forhold langs Grønlands vestkyst blev HIRHAM modellen i en opløsning på 50 km anvendt som baggrund for scenarioberegninger af forholdene. Da fokus var en relativt stor skala, var der ikke umiddelbart behov for en opløsning bedre end de 50 km, men samtidig var den fornødne regnekapacitet også en begrænsende faktor. Af dette studie (for det såkaldte IPCC/B2 scenarie) fremgik det, at temperaturerne langs Grønlands vestkyst vil stige, men at størrelsen er meget afhængig af ændringerne i havisen. For området fra Nuuk til Disko var den årlige middelopvarmning på ca. 5 grader mod slutningen af århundredet. Samtidig viste beregningerne, at ændringen i den årlige tilgængelige vandmængde øges både i form af øget nedbør i forhold til fordampning og en øget sneafsmeltning i bjergene, samt afsmeltning fra gletschere og indlandsisen. I dette studium var ingen af disse forhold analyseret på en finere tidsskala end årlig, selv om den tidslige opløsning i data fra simuleringerne indeholder daglige værdier.

Oceanmodeller

Samme problemstilling som for de regionale klimamodeller gør sig gældende for simuleringer af havet, hvor globale eller basinskala oceanmodeller typisk har for lav horisontal og tidslig opløsning til en egentlig analyse af de lokale forhold på det Grønlandske shelf område. Observationer viser, at der især ud for Vestgrønland foregår en stor hvirvelaktivitet. Dette sker på kanten af kontialskråningen, hvor barokline hvirvler dannes og driver ud i Labradorhavet, og det sker inde over fiskebankerne, som dokumenteret af et af de få højtopløselige modelstudier (Ribergaard et al), der er foretaget for havet ud for Vestgrønland. Sådanne hvirvler, som kan sammenlignes med atmosfærens lavtryk, vil typisk have en størrelse af 10-100 km, og for at kunne opløse dem, er det nødvendigt med en horisontal opløsning på 10 km eller mindre.

Den hydrodynamiske oceanmodel, der tænkes anvendt i projektet er HYCOM (HYbrid Coordinate Ocean Model). HYCOM er en state of the art 3-dimensional ocean model, som benytter en generaliseret (hybrid) vertikal koordinat og derfor kan optimeres både til strømninger på Atlanterhavs-skala samt til regionale og lokale områder, der stiller andre krav til vertikal opløsning.

Anvendelser

Resultaterne fra klima-ocean modelsystemet er generelt anvendeligt og kan bl.a. bruges til at estimere ændringer af betydning for vegetationen, dyre- og menneskeliv samt marine forhold og ressourcer i Grønland. Endvidere vil systemets resultater kunne anvendes til beregninger af massebalancen for Grønlands indlandsis og mindre iskapper.

Modelsystemet og den resulterende database over 3-dimensionelle hydrodynamiske felter kan endelig danne baggrund for studier af det grønlandske marine miljø. Felterne kan således bruges til at drive f.eks. marine biologiske, kemiske eller andre modeller, som afhænger af de fysiske parametre.