מודל אקלים

[שמאל|ממוזער|350x350 פיקסלים| מודלי אקלים מחלקים את כוכב הלכת לרשת תלת־ממדית, ומיישמים [משוואה דיפרנציאלית|משוואות דיפרנציאליות על כל סורג ברשת. המשוואות מבוססות על חוקי היסוד של הפיזיקה, דינמיקת זורמים, וכימיה.]]
**מודלים מספריים** (נומריים) **של אקלים** (או **מודלים של מערכות אקלים**) הם מודלים מתמטיים שיכולים לדמות אינטראקציות של מניעי האקלים החשובים. אלה כוללים את האטמוספירה, האוקיינוסים, פני הקרקע והקריוספירה. מדענים משתמשים במודלי אקלים כדי לחקור את הדינמיקה של מערכת האקלים , ליצור תחזיות אקלימיות עתידיות, וכן תחזיות בנוגע לשינויי אקלים. מודלי אקלים יכולים להיות גם מודלים איכותיים (כלומר לא מספריים) ולהכיל נרטיבים, בעיקר תיאוריים, של עתידים אפשריים.

המודלים האקלימיים לוקחים בחשבון את האנרגיה הנכנסת מהשמש, וכן את האנרגיה היוצאת מכדור הארץ, כאשר חוסר איזון גורם לשינויי טמפרטורות על בסיס החוק הראשון של התרמודינמיקה. האנרגיה הנכנסת מהשמש מגיעה בצורת קרינה אלקטרומגנטית עם גלים קצרים, בעיקר בספקטרום הנראה וגל קצר (קרוב) בטווח התת-אדום. מהצד השני, האנרגיה היוצאת מגולמת בצורת אנרגיה אלקטרומגנטית ארוכת גל בטוח התת-אדום (רחוק). תהליכים אלו הם חלק מאפקט החממה.

מודלי אקלים משתנים במורכבותם. לדוגמה, מודל פשוט של העברת קרינה תרמית מתייחס לכדור הארץ כנקודה בודדת, וממצע אנרגיה יוצאת בהתאם. ניתן להרחיב זאת בצורה אנכית (מודלים להסעה קרינה) ואופקית. מודלים מורכבים יותר הם מודלי האקלים הגלובליים  המוצמדים של אטמוספירה-אוקיינוס-קרח ים. מודלים מסוג זה פותרים את המשוואות המלאות להעברת מסה, העברת אנרגיה וחילופי קרינה. בנוסף, ניתן לקשר בין סוגים אחרים של מודלים. לדוגמה, מודלים של מערכת כדור הארץ  כוללים גם שימוש בקרקע וכן שינויים בשימושי קרקע. כך מתאפשר לחוקרים לחזות אינטראקציות בין אקלים ומערכות אקולוגיות.

המודלים הם למעשה מערכת משוואות דיפרנציאליות המבוססות על חוקי היסוד של הפיזיקה, הידרודינמיקה וכימיה. מדענים מחלקים את כוכב הלכת לרשת תלת־ממדית ומיישמים את המשוואות הבסיסיות לרשתות אלו. מודלים אטמוספיריים  מחשבים רוחות, העברת חום, קרינה, לחות יחסית והידרולוגיה בפני השטח בתוך כל רשת, ומעריכים אינטראקציות עם נקודות סמוכות. אלה משולבים עם מודלי אוקיינוסים  כדי לדמות שונות אקלימית ושינויים  המתרחשים בטווחי זמן שונים עקב שינויים בזרמי אוקיינוסים ויכולת אחסון החום  הגדולה של כלל האוקיינוסים. אילוצים חיצוניים  לשינוי עשויים להיות מיושמים גם כן. הכללת מודל של יריעת קרח  מסבירה טוב יותר השפעות ארוכות טווח כגון עליית פני הים.

## שימושים
ישנם שלושה סוגים עיקריים של מוסדות בהם מפתחים, מיישמים ומשתמשים במודלי אקלים:
* שירותים מטאורולוגיים לאומיים: לרוב שירותי מזג האוויר הלאומיים יש מדור קלימטולוגיה.
* אוניברסיטאות: על המחלקות הרלוונטיות נכללות מדעי האטמוספירה, מטאורולוגיה, קלימטולוגיה וגאוגרפיה.
* מעבדות מחקר לאומיות ובינלאומיות: דוגמאות לכך כוללות את המרכז הלאומי לחקר אטמוספירה (NCAR, , בבולדר, קולורדו, ארצות הברית), המעבדה הגיאופיזית לדינמיקת נוזלים (GFDL , בפרינסטון, ניו ג'רזי, ארצות הברית), המעבדה הלאומית של לוס אלמוס, מרכז האדלי לחיזוי ומחקר אקלים (באקסטר, בריטניה ), מכון מקס פלאנק למטאורולוגיה  בהמבורג, גרמניה, והמעבדה למדעי האקלים והסביבה (LSCE, אנ' ), אשר בצרפת.

מודלי אקלים גדולים הם חיוניים, אך לא מושלמים. עדיין נדרש לתת תשומת לב לעולם האמיתי (מה קורה ולמה). המודלים הגלובליים חיוניים לצורך הטמעת כל התצפיות, במיוחד מהחלל (לוויינים) ולייצר ניתוחים מקיפים של המתרחש, ואז ניתן להשתמש בהם לצורך ביצוע תחזיות/השלכות. במודלים פשוטים נעשה שימוש לרעה נרחב, שכן הם לא מצליחים לזהות הפשטות כגון אי הכללת מחזור המים.

## מודלי סירקולציה כלליים (GCMs)
מודל סירקולציה כללי (GCM) הוא סוג של מודל אקלים המשתמש במודל מתמטי של המחזור הכללי של אטמוספירה פלנטרית או אוקיינית. הוא משתמש במשוואות נאוויה-סטוקס על כדור מסתובב עם מונחים תרמודינמיים עבור מקורות אנרגיה שונים (קרינה, חום כמוס). משוואות אלו הן הבסיס לתוכניות מחשב המשמשות לדימוי האטמוספירה או האוקיינוסים של כדור הארץ. GCMs אטמוספיריים ואוקיאניים (AGCM ו-OGCM) הם מרכיבי מפתח יחד עם קרח ים ורכיבים על פני הקרקע .

מודלי סירקולציה כלליים ומודלי אקלים גלובליים משמשים לחיזוי מזג אוויר, הבנת האקלים וחיזוי שינויי אקלים.

מודלי סירקולציה כלליים אטמוספיריים (AGCMs) ממדלים את האטמוספירה ומטילים טמפרטורות פני הים כתנאי גבול. מודלי סירקולציה כלליים מצומדים של אטמוספירה-אוקיינוס (AOGCMs, למשל HadCM3, EdGCM, GFDL CM2.X, ARPEGE-Climat) משלבים את שני המודלים. מודל האקלים הכללי הראשון במחזוריות ששילב תהליכי אוקיינוס ואטמוספירה כאחד פותח בסוף שנות ה-60 במעבדה לדינמיקת נוזלים של NOAA. ה-AGCMs מייצגים את פסגת המורכבות במודלי אקלים ומפנימים כמה שיותר תהליכים. עם זאת, הם עדיין בפיתוח ואי-וודאות רבה נותרה. הם עשויים להיות מחוברים למודלים של תהליכים אחרים, כגון מחזור הפחמן, כדי ליצור מודל טוב יותר להשפעות משוב. מודלים רב-מערכתיים משולבים כאלה מכונים לפעמים "מודלים של מערכת אדמה" או "מודלים אקלים גלובליים".

גרסאות שתוכננו עבור יישומי אקלים בקנה מידה של עשור עד מאה שנים נוצרו על ידי סוקורו מנבה וקירק בריאן  במעבדה לדינמיקת נוזלים (GFDL, אנ' ) בפרינסטון, ניו ג'רזי. מודלים אלו מבוססים על שילוב של מגוון משוואות דינמיות נוזליות, כימיות ולעיתים ביולוגיות.

## מודלים של מאזן אנרגיה (EBMs)
סימולציה של מערכת האקלים במרחב ובזמן תלת-ממדיים לא הייתה מעשית לפני הקמתם של מתקני חישוב גדולים החל משנות ה-60. על מנת להתחיל להבין אילו גורמים עשויים להביא לשינוים במצבים פלאוקלימטולוגיים של כדור הארץ, היה צורך להביא להפחתה של מורכבות המרכיבים והממדים של המערכת. מודל כמותי פשוט של מאזן אנרגיה נכנסת/יוצאת פותח לראשונה עבור האטמוספירה בסוף המאה ה-19. מודלי מאזן אנרגיה אחרים מבקשים באופן דומה תיאור חסכוני של טמפרטורות פני השטח על ידי יישום מגבלת שימור האנרגיה על עמודות בודדות של מערכת אטמוספירת כדור הארץ.

מאפיינים חיוניים של EBM כוללים פשטות מושגית יחסית, ויכולת לייצר לפעמים פתרונות אנליטיים .: 19 מודלים מסבירים את ההשפעות של תכונות האוקיינוס, יבשה או קרח על תקציב אנרגיית פני השטח. אחרים כוללים אינטראקציות עם חלקים ממחזור המים או מחזור הפחמן. מגוון מודלי מערכת מופחתים אלה ואחרים יכולים להיות שימושיים עבור משימות מיוחדות המשלימות למודלי סירקולציה כלליים, במיוחד כדי לגשר על פערים בין הסימולציה להבנה הפיזיקלית של התופעות.

### מודלים אפס-ממדיים
מודלים אפס-ממדיים מתייחסים לכדור הארץ בתור נקודה בחלל, בדומה לנקודה כחולה חיוורת של וויאג'ר 1, או לנקודת מבט של אסטרונום על עצמים רחוקים מאוד. ההשקפה חסרת ממדים  זאת, אף שהיא מוגבלת מאוד, עדיין שימושית בכך שחוקי הפיזיקה ניתנים ליישום בכמות גדולה על עצמים לא ידועים, או בצורה גושית מתאימה אם ידועות כמה מתכונותיו העיקריות של האובייקט. לדוגמה, אסטרונומים יודעים שרוב כוכבי הלכת במערכת השמש שלנו כוללים איזשהו משטח מוצק/נוזל המוקף באטמוספירה גזית.

#### מודל עם משטח ואטמוספירה משולבים
מודל פשוט מאוד של שיווי משקל קרינתי  עבור כדור הארץ הוא

: (1-a)S \pi r^2 = 4 \pi r^2 \epsilon \sigma T^4

כאשר
* צד שמאל של המשוואה מייצג את סך הספק הגלים הקצרים הנכנסים (בוואטים) מהשמש.
* הצד הימני מייצג את סך כוח הגל הארוך היוצא (בוואט) מכדור הארץ, מחושב על פי חוק סטפן-בולצמן.

הפרמטרים הקבועים כוללים
* *S* הוא הקבוע הסולרי - קרינת השמש הנכנסת ליחידת שטח - בערך 1367 W·m −2
* *[[רדיוס|r]]* הוא רדיוס כדור הארץ - 6.371×10 6 מטרים בקירוב.
* *[[פאי|π]]* הוא הקבוע המתמטי (3.141...)
* *<math> \sigma </math>* הוא קבוע סטפן-בולצמן - בערך 5.67×10 −8 J·K −4 ·m −2 ·s −1

הקבוע  \pi\,r^2  ניתן לפירוק לגורמים, כך שמתקבלת משוואה אפס-ממדית עבור שיווי המשקל

: (1-a)S = 4 \epsilon \sigma T^4

כאשר
* הצד השמאלי מייצג את שטף האנרגיה הנכנסת של גל קצר מהשמש ב-W·m −2
* הצד הימני מייצג את שטף האנרגיה של הגל הארוך היוצא מכדור הארץ ב-W·m −2.

שאר הפרמטרים המשתנים הספציפיים לכוכב הלכת כוללים
* *<math>a</math>* הוא האלבדו הממוצע של כדור הארץ, שנמדד להיות כ-0.3.
* *<math> T </math>* היא טמפרטורת פני השטח הממוצעת  של כדור הארץ, הנמדדת כ-288K בערך, נכון לשנת 2020
* *<math> \epsilon </math>* היא הפליטה האפקטיבית (אמיסיביות) של פני השטח והאטמוספירה המשולבים של כדור הארץ (כולל עננים). זוהי כמות בין 0 ל-1 שמחושבת מתוך שיווי המשקל להיות בערך 0.61. עבור הטיפול באפס ממד זה שווה ערך לערך ממוצע בכל זוויות הצפייה.

מודל פשוט זה הוא די מחכים. לדוגמה, הוא מראה את רגישות הטמפרטורה לשינויים בקבוע השמש, אלבדו כדור הארץ או הפליטה האפקטיבית של כדור הארץ. הפליטה האפקטיבית מודדת גם את עוצמת אפקט החממה האטמוספירי, שכן זהו היחס בין הפליטות התרמיות הבורחות לחלל לעומת אלו הנובעות מפני השטח.

ניתן להשוות את הפליטה המחושבת עם נתונים זמינים. פליטות פני הקרקע הן כולן בטווח של 0.96 עד 0.99 (פרט לכמה אזורים מדבריים קטנים שעשויים להיות נמוכים עד 0.7). אולם לעננים, המכסים כמחצית משטח כדור הארץ, יש פליטות ממוצעת של כ-0.5 (שיש להפחית בחזקת הרביעית של היחס בין הטמפרטורה המוחלטת של הענן לטמפרטורה המוחלטת הממוצעת של פני השטח) וטמפרטורת ענן ממוצעת של כ-258K (-15^\circ C). לקיחת כל זה בחשבון כראוי מביאה לפליטת כדור הארץ אפקטיבית של בערך 0.64 (טמפרטורה ממוצעת של כדור הארץ היא בערך 258K (12^\circ C)).

#### מודלים עם שכבות משטח ושכבות אטמוספיריות מופרדות
שמאל|ממוזער| EBM חד-שכבתי עם משטח גוף שחור
מודלים חסרי ממד פותחו גם עם שכבות אטמוספיריות המופרדות פונקציונליות מפני השטח. הפשוט שבהם הוא המודל האפס-ממדי, חד-שכבתי , שניתן בקלות להרחיבו למספר שכבות אטמוספיריות שרירותי. פני השטח והשכבות האטמוספיריות מאופיינים כל אחד בטמפרטורה ובערך פליטות תואמים, אך ללא עובי. הפעלת שיווי משקל קרינתי (כלומר שימור אנרגיה) בממשקים בין שכבות מייצרת קבוצה של משוואות מצמדות הניתנות לפתרון.

מודלי שכבות מייצרים טמפרטורות שמעריכות טוב יותר את אלו שנצפו עבור פני השטח והרמות האטמוספיריות של כדור הארץ. בנוסף, הם ממחישים עוד יותר את תהליכי העברת החום הקרינתי העומדים בבסיס אפקט החממה. כימות תופעה זאת באמצעות גרסה של המודל החד-שכבתי פורסם לראשונה על ידי סוונטה ארניוס בשנת 1896.

### מודלים של קרינה-הסעה
אדי מים הם הגורם הקובע העיקרי בפליטות האטמוספירה של כדור הארץ. הם משפיעים על זרימות הקרינה, וכן מושפעים מזרימות הסעת חום באופן התואם לריכוז שיווי המשקל והטמפרטורה שלו כפונקציה של גובה (כלומר פיזור הלחות היחסית). זה הוכח על ידי חידוד מודל ממד האפס באנכי למודל חד-ממדי של קרינה-הסעה המתחשב בשני תהליכים של הובלת אנרגיה:
* העברת קרינה מעלה והורדתה דרך שכבות אטמוספיריות שגם סופגות וגם פולטות קרינה תת-אדומה
* הובלת חום כלפי מעלה באמצעות הסעת אוויר ואדים, החשובה במיוחד בטרופוספירה התחתונה.

למודלי קרינה-הסעה יש יתרונות ביחס למודלים פשוטים יותר, והם גם מניחים בסיס למודלים מורכבים יותר. ניתן באמצעותם להעריך הן את טמפרטורת פני השטח והן את שינוי הטמפרטורה עם הגובה בצורה מציאותית יותר. בנוסף, הם מדמים את הירידה הנצפית בטמפרטורת האטמוספירה העליונה, והעלייה בטמפרטורת פני השטח כאשר נכללות כמויות קטנות (trace gases, אנ' ) של גזי חממה אחרים שאינם מתעבים כמו פחמן דו-חמצני.

לעיתים נכללים פרמטרים אחרים במטרה לדמות השפעות מקומיות בממדים אחרים, וכן על מנת לטפל בגורמים שמניעים אנרגיה על פני כדור הארץ. לדוגמה, ההשפעה של משוב קרח אלבדו על רגישות האקלים  הגלובלית נחקרה באמצעות מודל אקלים חד-ממדי של קרינה-הסעה.

### מודלים בממד גבוה יותר
המודל האפס ממדי ניתן להרחבה כדי להתחשב באנרגיה המועברת אופקית באטמוספירה. מודל מסוג זה עשוי לעבוד על בסיס מיצוע אזורי . יתרונו של מודל זה נעוץ בכך שהוא מאפשר תלות רציונלית של אלבדו מקומי ופליטות בטמפרטורה - ניתן לאפשר לקטבים להיות קפואים, ולקו המשווה להיות חם - אך היעדר דינמיקה אמיתית גורם לכך שיש לציין הובלות אופקיות.

דוגמאות מוקדמות כוללות מחקר של Mikhail Budyko  ו-William D. Sellers  שעבדו על מודל * Budyko-Sellers*. עבודה זו הראתה גם את תפקידו של משוב חיובי  במערכת האקלים, ונחשבה בסיסית למודלים של מאזן אנרגיה מאז פרסומו בשנת 1969.

## מודלים של מערכות כדור הארץ בעלות מורכבות בינונית (EMIC)
בהתאם לאופי השאלות שנשאלו ולסולם הזמן הרלוונטי, ישנם מצד אחד מודלים רעיוניים, אינדוקטיביים יותר, ומצד שני מודלים של מחזוריות כלליים (General circulation model, ) הפועלים ברזולוציה המרחבית והזמנית הגבוהה ביותר האפשרית כיום. מודלים של מורכבות בינונית מגשרים על הפער בין שני קטבים אלו. דוגמה אחת היא מודל Climber-3. האטמוספירה שלו היא מודל סטטיסטי-דינמי דו-ממדי עם רזולוציה של 7.5° × 22.5° ושלב זמן של חצי יום; האוקיינוס הוא MOM-3 (Modular Ocean Model, ) עם רשת של 3.75° × 3.75° ו-24 מפלסים אנכיים.

## מודלי קופסאות
[שמאל|ממוזער|סכמה של מודל קופסה פשוט המשמש להמחשת [שטף|שטפים במחזורים גיאוכימיים, מראה מקור *(Q)*, כיור *(S)* ומאגר *(M)*]]
מודלי קופסאות הם גרסאות מפושטות של מערכות מורכבות, אשר מצמצמות אותן לקופסאות (או מאגרים) המקושרים באמצעות שטפים. ההנחה היא שהקופסאות מעורבות בצורה הומוגנית. בתוך קופסה נתונה, הריכוז של כל צורון כימי הוא אחיד. עם זאת, ריבוי הצורון בתוך קופסה נתונה עשוי להשתנות כפונקציה של זמן עקב קליטה (או אובדן) מהקופסה, או עקב ייצור, צריכה או דעיכה של צורון זה בתוך הקופסה.

מודלי קופסאות פשוטים, כלומר מודל קופסה עם מספר קטן של תיבות שתכונותיהן (למשל נפחן) אינן משתנות עם הזמן, מועילים לעיתים קרובות לצורך גזירת נוסחאות אנליטיות המתארות את הדינמיקה ואת הגודש במצב יציב של צורון. מודלי קופסאות מורכבים יותר נפתרים בדרך כלל באמצעות טכניקות נומריות.

מודלי קופסאות נמצאים בשימוש נרחב למודל של מערכות סביבתיות או מערכות אקולוגיות ובמחקרים על זרמי ים ומחזור הפחמן. הם מהווים דוגמה למודל מרובה תאים .

בשנת 1961 הנרי סטומל (Henry Stommel, אנ' ) היה הראשון שהשתמש במודל פשוט של 2 קופסאות  על מנת לחקור גורמים המשפיעים על זרימת האוקיינוסים.

## היסטוריה
בשנת 1956, נורמן פיליפס פיתח מודל מתמטי המתאר באופן מציאותי דפוסים חודשיים ועונתיים בטרופוספירה. היה זה מודל האקלים המוצלח הראשון. לאחר מכן החלו מספר קבוצות לעבוד על יצירת מודלי סירקולציה כלליים. מודל האקלים הכללי הראשון של הסירקולציה שילב תהליכים אוקייניים ואטמוספיריים ופותח בסוף שנות ה-60 במעבדת ה-Geophysical Fluid Dynamics Laboratory, כחלק ממנהל האוקיינוס והאטמוספירה הלאומי של ארצות הברית.

עד שנת 1975, מנאבה ווטרלד פיתחו מודל אקלים עולמי תלת-ממדי שנתן ייצוג מדויק יחסית לאקלים הנוכחי. הכפלת ריכוז הפחמן הדו-חמצני באטמוספירה של המודל הניבה עלייה של כ-2 מעלות צלזיוס בטמפרטורה הגלובלית. כמה סוגי מודלים ממוחשבים אחרים הניבו תוצאות דומות: ככל מודל שהפיק תוצאות אקלימיות הדומות לאקלים כפי שנצפה בפועל, כלל עלייה בטמפרטורה בתגובה לעלייה בריכוז הפד"ח.

בתחילת שנות ה-80, המרכז הלאומי של ארצות הברית לחקר האטמוספירה פיתח את מודל האטמוספירה הקהילתית (CAM), שניתן להפעלה בזכות עצמו או כמרכיב האטמוספירי של מודל מערכת האקלים הקהילתית. העדכון האחרון (גרסה 3.1) של ה-CAM העצמאי הונפק ב-1 בפברואר 2006. בשנת 1986 החלו מאמצים לאתחול ומידול סוגי קרקע וצמחייה, אשר הביאו לתחזיות מציאותיות יותר. מודלים משולבים של אקלים אוקיינוס-אטמוספירה, כגון מודל HadCM3 של מרכז האדלי לחיזוי אקלים ומחקר, משמשים כקלט למחקרי שינויי אקלים.

### עלייה באמון התחזיות לאורך זמן
שמאל|ממוזער| מתאם הדפוס בין מודלים ותצפיות אקלים גלובליים השתפר במהלך שלבי CMIP עוקבים 3, 5 ו-6.
פרויקט ההשוואה בין מודלים מצומדים (CMIP, אנ' ) הוא מאמץ מוביל לטיפוח שיפורים ב-GCMs והבנת שינויי האקלים מאז 1995.

הפאנל הבין-ממשלתי לשינוי האקלים (IPCC) הצהיר ב-2010 שהוא הגביר את האמון בתחזיות המגיעות ממודלים של אקלים:"יש ביטחון רב שמודלים אקלימיים מספקים אומדנים כמותיים אמינים של שינויי אקלים עתידיים, במיוחד בקנה מידה יבשתי ומעלה. ביטחון זה נובע מהיסוד של המודלים בעקרונות פיזיקליים מקובלים ומיכולתם לשחזר מאפיינים נצפים של שינויי אקלים נוכחיים ושינויי אקלים בעבר. האמון בהערכות המודל גבוה יותר עבור כמה ממשתני האקלים (טמפרטורות לדוגמה) מאשר במשתנים אחרים (משקעים למשל). לאורך עשרות שנות פיתוח, המודלים סיפקו באופן עקבי תמונה חזקה וחד משמעית של התחממות אקלים משמעותית בתגובה להגברת פליטות גזי חממה".

## תיאום מחקר
תוכנית חקר האקלים העולמית (WCRP, ), הנערכת על ידי ארגון המטאורולוגיה העולמי (WMO), מרכזת את פעילויות המחקר בנושא מודלים אקלימיים ברחבי העולם.

דו"ח מטעם מועצת המחקר הלאומית של ארצות הברית (NASEM, ) משנת 2012 דן כיצד מפעל מודלי האקלים הגדול והמגוון של ארצות הברית יכול להתפתח ולהיות מאוחד יותר. הדו"ח קבע כי ניתן להשיג יעילות באמצעות פיתוח תשתית תוכנה משותפת המשותפת לכל חוקרי האקלים בארצות הברית, וקיום פורום שנתי למודלי אקלים.

## בעיות
### צריכת חשמל
מודלים של פתרון ענן לאקלים מופעלים בימינו על מחשבי-על בעוצמה גבוהה, מה שגורר צריכת חשמל גבוהה, ובכך גורמים לפליטת פחמן דו-חמצני. הפעלתם דורשת מחשוב בקנה מידה גדול (מיליארד מיליארד - כלומר, קווינטיליון - חישובים בשנייה, ). לדוגמה, מחשב העל Frontier exascale  צורך 29MW. זה יכול לדמות אקלים של שנה בקנה מידה של פתרון עננים יומי.

טכניקות שיכולות להוביל לחיסכון באנרגיה, כוללות למשל: "הפחתת חישוב דיוק של נקודה צפה; פיתוח אלגוריתמים של למידת מכונה למניעת חישובים מיותרים; ויצירת דור חדש של אלגוריתמים מספריים ניתנים להרחבה שיאפשרו תפוקות גבוהות יותר במונחי סימולציות של שנים ליממה אחת".

### פרמטריזציה
פרמטריזציה  במודל אטמוספירי (, מודל מזג אוויר  או מודל אקלים) היא שיטה להחלפת תהליכים בקנה מידה קטן או מורכב מכדי להיות מיוצגים פיזית במודל על ידי תהליך פשוט. זה יכול להיות מנוגד לתהליכים אחרים - למשל, זרימה בקנה מידה גדול של האטמוספירה - הנפתרים במפורש בתוך המודלים. לפרמטרים אלה משויכים פרמטרים שונים המשמשים בתהליכים הפשוטים. דוגמאות לכך כוללות את קצב הירידה של טיפות גשם, ענני הסעה, הפשטות של העברת קרינה אטמוספירית על בסיס קודי העברת קרינה אטמוספירית  ומיקרופיזיקה של ענן . פרמטרי קרינה חשובים הן למידול אטמוספירי והן למידול אוקייני כאחד. גם פליטות אטמוספיריות ממקורות שונים בתוך קופסאות רשת בודדות צריכות לעבור פרמטריזציה כדי לקבוע את השפעתן על איכות האוויר.

## הערות שוליים

קטגוריה:קלימטולוגיה
קטגוריה:מטאורולוגיה