জলবায়ু মডেল

সংখ্যাভিত্তিক জলবায়ু মডেলগুলি বায়ুমণ্ডল, মহাসাগর, স্থল পৃষ্ঠ এবং বরফ সহ জলবায়ুর গুরুত্বপূর্ণ পরিচালকদের পারস্পরিক মিথস্ক্রিয়া সিমুলেট করতে পরিমাণগত পদ্ধতি ব্যবহার করে। এগুলি জলবায়ু ব্যবস্থার গতিবিদ্যা অধ্যয়ন থেকে ভবিষ্যতের জলবায়ুর অনুমান সহ বিভিন্ন উদ্দেশ্যে ব্যবহৃত হয়। জলবায়ু মডেলগুলি গুণগত (যেমন সংখ্যাসূচক নয়) মডেলও হতে পারে এবং সম্ভাব্য ভবিষ্যতের বর্ণনাকারী, মূলত বর্ণনামূলক ও হতে পারে।
পরিমাণভিত্তিক জলবায়ু মডেল সূর্য থেকে আসা শক্তি কে শর্টওয়েভ তড়িতচুম্বকীয় বিকিরণ, বেশিরভাগই দৃশ্যমান আলো ও ইনফ্রারেড শর্ট ওয়েভ, সেইসাথে লম্বা তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ইনফ্রারেড তরঙ্গ হিসেবে ও বিবেচনা করে। এসব বিকিরণের যেকোন অসামঞ্জস্যতা তাপমাত্রা বাড়িয়ে দেয়।
পরিমাণগত মডেলগুলি জটিলতায় পরিবর্তিত হয়:
বক্স মডেলগুলি জটিল সিস্টেমগুলির সহজতর সংস্করণ, তাদের ফ্লাক্সের সাথে সংযুক্ত বাক্স এ (বা জলাধারে) পালটে দেয়। বাক্সগুলি সমসত্বভাবে মিশ্রিত বলে ধরে নেওয়া হয়। প্রদত্ত একটি বাক্সের মধ্যে, যে কোনও রাসায়নিক প্রজাতির ঘনত্ব সমান। যাইহোক, একটি প্রদত্ত বাক্সের মধ্যে একটি প্রজাতির প্রাচুর্য বাক্সে ইনপুট দেয়া (বা ক্ষতি হওয়া) বা বাক্সের মধ্যে এই প্রজাতির উৎপাদন, গ্রাস বা ক্ষয়ের কারণে সময়ের কার্যকারিতা হিসাবে পরিবর্তিত হতে পারে।
সাধারণ বাক্স মডেল, উদাহরণস্বরূপ অল্প সংখ্যক বাক্স সহ বক্স মডেল যাদের বৈশিষ্ট্য (উদাহরণস্বরূপ তাদের আয়তন) সময়ের সাথে পালটায় না, প্রায়শই কোনও প্রজাতির গতিশীল এবং স্থিতিশীল-অবস্থায় প্রাচুর্যের বর্ণনা বিশ্লেষণাত্মক সূত্রগুলি অর্জন করতে দরকার । আরও জটিল বাক্সের মডেলগুলি সংখ্যাসূচক কৌশল ব্যবহার করে সাধারণত সমাধান করা হয়।
বক্স মডেলগুলি পরিবেশগত সিস্টেম বা বাস্তুতন্ত্রের মডেল করার জন্য এবং মহাসাগর সঞ্চালন এবং কার্বন চক্রের গবেষণায় ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এগুলি বহু-বিভাগীয় মডেলের একটি উদাহরণ।
পৃথিবীর বিকিরনিক সাম্যাবস্থার খুব সাধারণ একটি মডেল নিম্নরূপ-
যেখানে
এবং
ধ্রুবক "2r" কাটা যায়, ফলে
তাপমাত্রা জন্য সমাধান,
যা থেকে এর একটি আপাত কার্যকর পৃথিবীর তাপমাত্রা পাওয়া যায় । এটির কারণ উপরের সমীকরণটি "পৃথিবীর কার্যকর রেডিয়েটিভ" তাপমাত্রাকে (মেঘ এবং বায়ুমণ্ডল সহ) উপস্থাপন করে।
এই খুব সাধারণ মডেলটি বেশ কার্যকর। উদাহরণস্বরূপ, এটি সৌর ধ্রুবক বা আলবেডো বা পৃথিবীর কার্যকর বিকীরণ পরিবর্তনের জন্য পৃথিবীর গড় তাপমাত্রার উপর প্রভাব সহজেই নির্ধারণ করে।
সহজলভ্য উপাত্ত থেকে পৃথিবীর গড় বিকীরণ সহজেই অনুমান করা যায়। পার্থিব পৃষ্ঠের বিকীরনগুলো প্রায় 0.96 থেকে 0.99 (কিছু ছোট মরুভূমি অঞ্চল বাদে যা 0.7 এর চেয়ে কম হতে পারে )। মেঘগুলি, যা পৃথিবীর উপরিভাগের প্রায় অর্ধেক অংশ জুড়ে থাকে, তার গড় বিকিরণ থাকে প্রায় ০.৫ (যা মেঘের পরম তাপমাত্রার ও পৃথিবীর গড় চূড়ান্ত তাপমাত্রার অনুপাতের চতুর্থ ঘাত দ্বারা হ্রাস পায়) এবং গড় মেঘের তাপমাত্রা প্রায় । এই সমস্ত সঠিকভাবে বিবেচনার ফলে পৃথিবীর গড় বিকীরণ আসে প্রায় ০.৬৪ (পৃথিবীর গড় তাপমাত্রা )।
এই সাধারণ মডেলটি পরিষ্কারভাবেই সৌর বিকিরণ পরিবর্তন বা পৃথিবীর আলবেডো পরিবর্তনের প্রভাব বা পৃথিবীর গড় তাপমাত্রায় কার্যকর পৃথিবীর কার্যকর বিকীরণের প্রভাব নির্ধারণ করে। যদিও এটি কীভাবে এই বিষয়গুলি পরিবর্তনের কারণ হতে পারে সে সম্পর্কে কিছুই জানায় না। জিরো-ডাইমেনশনাল মডেলগুলি পৃথিবীতে তাপমাত্রা বিতরণ বা পৃথিবীর শক্তি সঞ্চারকারী ফ্যাক্টরগুলিকে বিবেচনা করে না।
উপরের শূন্য-মাত্রিক মডেলটি সৌর ধ্রুবক এবং প্রদত্ত গড় তাপমাত্রা ব্যবহার করে, মহাশূন্যে নির্গত দীর্ঘ তরঙ্গ বিকিরণের পৃথিবীর কার্যকর বিকিরণক্ষমতা নির্ধারণ করে। এটিকে উল্লম্বভাবে এক-মাত্রিক রেডিয়েটিভ-কনভেক্টিভ মডেল এ পরিমার্জন করা যেতে পারে, যা শক্তি পরিবহনের দুটি প্রক্রিয়া বিবেচনা করে:
রেডিয়েটিভ-কনভেক্টিভ মডেলগুলির সহজ মডেলের তুলনায় কিছু বাড়তি সুবিধা রয়েছে: তারা কার্যকর এমীয়সিভিটির উপর গ্রীনহাউস গ্যাসের পরিবর্তনশীল ঘনত্বের প্রভাব এবং পৃষ্ঠের তাপমাত্রা নির্ধারণ করতে পারে। তবে স্থানীয় বিকিরনক্ষমতা এবং আলবেদো নির্ধারণ এবং পৃথিবী সম্পর্কে শক্তি সঞ্চারকারী কারণগুলিকে নির্ণয় করার জন্য আরো কিছু প্যারামিটার প্রয়োজন।
এক-মাত্রিক রেডিয়েটিভ-কনভেক্টিভ জলবায়ু মডেলে বৈশ্বিক সংবেদনশীলতা সম্পর্কে বরফ-আলবেডোর প্রতিক্রিয়া। 
বায়ুমণ্ডলে অনুভূমিকভাবে স্থানান্তরিত শক্তি বিবেচনার জন্য শূন্য-মাত্রিক মডেলটি বাড়ানো যেতে পারে। এই ধরনের মডেল জোনালি গড় করা হতে পারে। এই মডেলটিতে স্থানীয় আলবেদো এবং তাপমাত্রার বিকিরণক্ষমতার উপর যৌক্তিক নির্ভরশীলতার অনুমতি দেওয়ার সুবিধা রয়েছে - খুঁটিগুলি বরফ এবং নিরক্ষীয় অঞ্চলে উষ্ণ হতে দেওয়া যায় - তবে সত্য গতিশীলতার অভাব বুঝায় যে অনুভূমিক পরিবহনগুলিকে নির্দিষ্ট করতে হবে।
জিজ্ঞাসিত প্রশ্নগুলির প্রকৃতি এবং প্রাসঙ্গিক সময়ের স্কেলগুলির উপর নির্ভর করে ,একটি চরম, কনসেপচুয়াল, আরও ভালো মডেল এবং অন্য একটি চরম, যাতে সাধারণ সঞ্চালনের মডেলগুলি সর্বোচ্চ স্থানিক এবং অস্থায়ী রেজোলিউশনে কাজ করে, বর্তমানে এই দুইটি মডেল সম্ভব। মধ্যবর্তী জটিলতার মডেলগুলি ব্যবধান কমায়। একটি উদাহরণ ক্লাইম্বার -৩ মডেল। এর বায়ুমণ্ডলটি একটি 2.5-মাত্রিক পরিসংখ্যান-ডায়নামিকাল মডেল যার সাথে 7.5 ° × 22.5 ° রেজোলিউশন এবং অর্ধ দিনের সময় পদক্ষেপ; সমুদ্রটি এমওএম -৩ ( মডুলার ওশান মডেল ) একটি 3.75 × × 3.75 ° গ্রিড এবং 24 উল্লম্ব স্তর বর্তমান।
জেনারেল সার্কুলেশন মডেলস (জিসিএম) তরলের গতি এবং শক্তি স্থানান্তরের সমীকরণগুলিকে ছড়িয়ে দেয় এবং এগুলি সময়ের সাথে সাথে সমন্বিত করে। সহজ মডেলের বিপরীতে, জিসিএমগুলি বায়ুমণ্ডল এবং / বা মহাসাগরগুলিকে বিচ্ছিন্ন "সেল" এর গ্রিড এ বিভক্ত করে, যা গণনা ইউনিটগুলোকে উপস্থাপন করে। মিশ্র অনুমান তৈরি করে এমন সরল মডেলের বিপরীতে, এটি কোনও কোষের অভ্যন্তরীণ প্রক্রিয়াজাতকরণ করে যেমন সংশ্লেষণ যেগুলি খুব সহজেই সমাধান করা যায় না এমন ছোট আকারের স্কেলগুলিতে সরাসরি ঘটে থাকে যেগুলি সেল স্তরে প্যারামিটারাইজড হয়, যখন অন্যান্য ফাংশন সেলগুলির মধ্যে ইন্টারফেস দেখভালো করে।
বায়ুমণ্ডলীয় জিসিএম (এজিসিএম) বায়ুমণ্ডল এর মডেল তৈরি করে এবং বাউন্ডারি কন্ডিশন হিসাবে সমুদ্র পৃষ্ঠের তাপমাত্রাকে ব্যবহার করে। যুগ্ম বায়ুমণ্ডল-সমুদ্র জিসিএম (এওজিসিএম, যেমন হ্যাডিসিএম 3, এডিজিসিএম, জিএফডিএল সিএম 2। এক্স, আরপিজি-ক্লাইমেট) দুটি মডেলকে একত্রিত করে। প্রথম সাধারণ সঞ্চালন জলবায়ু মডেল যা মহাসাগর ও বায়ুমণ্ডলীয় উভয় প্রক্রিয়ার সংমিশ্রন ঘটিয়েছিলো, তা ১৯60০ এর দশকের শেষদিকে এনওএএ জিওফিজিকাল ফ্লুইড ডায়নামিক্স ল্যাবরেটরিতে তৈরি হয়েছিলো। এওজিসিএম জলবায়ুর মডেলের জটিলতার শিখরকে উপস্থাপন করে এবং যতটুকু সম্ভব প্রক্রিয়াগুলিকে অভ্যন্তরীণ করে তোলে। যাইহোক, তারা এখনও বিকাশ অধীনে এবং অনিশ্চয়তা রয়েছে। এগুলি কার্বন চক্রের মতো অন্যান্য প্রক্রিয়াগুলির মডেলগুলির সাথে মিলিত হতে পারে, যাতে আরও ভাল মডেলের প্রতিক্রিয়া আসা সম্ভব। এই জাতীয় সমন্বিত বহু-সিস্টেমের মডেলগুলিকে কখনও কখনও "আর্থ সিস্টেম মডেল" বা "বিশ্ব জলবায়ু মডেল" হিসাবে উল্লেখ করা হয়।
বর্তমানে তিনটি প্রধান প্রতিষ্ঠান রয়েছে যেখানে জলবায়ু মডেলগুলি বিকাশ, প্রয়োগ এবং ব্যবহার করা হয়:
বিশ্ব আবহাওয়া সংস্থা (ডব্লুএমও) আয়োজিত ওয়ার্ল্ড ক্লাইমেট রিসার্চ প্রোগ্রাম (ডাব্লুসিআরপি) বিশ্বব্যাপী জলবায়ু মডেলিং সম্পর্কিত গবেষণা কার্যক্রমের সমন্বয় সাধন করে।
২০১২ সালের মার্কিন জাতীয় গবেষণা কাউন্সিলের প্রতিবেদনে আলোচনা করা হয়েছে যে কীভাবে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের বৃহত্ ও বৈচিত্র্যময় জলবায়ু মডেলিং এন্টারপ্রাইজগুলো আরও একীভূত হওয়ার উদ্দেশ্যে বিকশিত হতে পারে । প্রতিবেদনে দেখা গেছে যে সমস্ত মার্কিন জলবায়ু গবেষক কাজ ভাগ করে নিয়ে একটি সাধারণ সফ্টওয়্যার অবকাঠামো তৈরি করা এবং একটি বার্ষিক জলবায়ু মডেলিং ফোরাম তৈরি ক্রার মাধ্যমে দক্ষতা অর্জন করতে পারে।