Какие вычислительные ресурсы подойдут для прогноза климата нашей Земли на 550 лет?

Я знаю только две модели, которые можно масштабировать до указанной вами временной шкалы...

CMIP5 — http://cmip-pcmdi.llnl.gov/cmip5/ пытается решить проблемы климата после 2100 года.

а другой - CM2.x, сделанный через NOMADS (Национальная система архива и распространения операционных моделей NOAA) ... http://nomads.ncdc.noaa.gov/thredds/catalog/gfdlcm2x/catalog.html - это их старый сайт, я не обновлял мои ссылки в последнее время.

Большинство других моделей, о которых я знаю, даже не попытаются сделать что-либо более чем через 1 месяц.

Оба они на самом деле не продвинулись дальше 2100 года, поскольку у нас действительно не так много информации по этой теме ... Наша постоянно меняющаяся дата свободной ото льда полярной области является хорошим примером этого. Один элемент, о котором мы действительно не знаем, — это солнце (каламбур), и его различные фазы в значительной степени неизвестны. Солнечные пятна сильно уменьшаются, и если эта закономерность сохранится, мы можем увидеть минимальный солнечный цикл, при котором земной шар снова немного остынет. К сожалению, существует так много вариаций (включая человеческое поведение), которые необходимо включить, что вы, вероятно, могли бы создать симуляцию климата, запустить ее 5000 раз, и ни одна из этих симуляций не закончилась бы тем же результатом.

Вычислительная мощность, необходимая для запуска этих моделей, довольно высока... и лучшая модель прогноза, которую мы нашли, заключается в том, чтобы запускать модель тысячи раз и работать со средними значениями многих запусков.

Честно говоря, в этом диапазоне дат... вы можете быть довольно изобретательны. Если вам нужна модель для этого, вы просто зависите от кого-то другого, кто проявит для вас этот творческий подход и запрограммирует его в форме моделирования.

Полное примечание ... Банф находится на значительном расстоянии от Эдмонтона ... Отправляйтесь с «Джаспером» примерно в 3 часах езды к северу от Банфа, если вы хотите жить в горах недалеко от Эдмонтона.

Поскольку климат представляет собой обширную хаотическую систему, в которой выходы не связаны линейно с входами ни в пространстве, ни во времени, то, о чем вы просите, по существу невозможно. Просто взглянув на то, как сложно получить точный 7-дневный прогноз от Weather Network или любой другой службы прогнозирования погоды, вы должны получить некоторое представление о том, с чем имеете дело.

Поскольку вы пишете рассказ (или серию рассказов), вы можете включить некоторые события, исторически изменившие климат, где это уместно. Известно, что взрывы супервулканов, таких как Тамбора, оказывают охлаждающее воздействие на климат (ярким примером является 1815 год, «год без лета»). Изменения выхода солнца имеют определенный эффект; Малый ледниковый период явно связан с минимумом Маундера. Что согревает планету, кажется немного менее ясным; хорошая погода, которой, кажется, наслаждалась Римская империя или европейский теплый период, очевидно, не является результатом какой-либо технологической деятельности людей, а является результатом способности заниматься земледелием в Гренландии в 1100-х годах или выращивать виноград в Шотландии и делать вино в 1300-е годы являются довольно четким свидетельством того, что тогда все действительно было иначе.

И, конечно же, поскольку действие вашей истории происходит через 500 лет, нет никаких причин, по которым люди того времени не могли просто приспособить климат по своему вкусу, либо выпуская газы в атмосферу в контролируемых количествах, либо используя технологические и биологические манипуляции для вычитания газов. Орбитальные взводы солнечных зеркал для освещения или затенения частей Земли также будут иметь глобальные последствия. Вы можете представить себе другие технологические «исправления», которые люди будут делать через 500 лет.

Если вы знаете, что надежное предсказание невозможно, и вы находите предопределение неприятным, вы можете направить предубеждения в любом направлении, которое вы хотите, чтобы сдвинуть баланс.

Хотите антиутопию? Выпустить метан.

Хотите, чтобы Земля снова очистилась? Пусть люди изобретут / разработают эффективные бактерии, которые преобразуют CO$_2$из атмосферы обратно в нефть и закачать ее обратно в землю.

Оба исхода правдоподобны. Кстати, такие бактерии уже были обнаружены, просто их трудно выращивать в промышленных масштабах (и над этим работают биомаги Йельского университета).

Я не очень разбираюсь в погоде, но знаю Песочницу Вселенной.$^2$предлагает базовую симуляцию климата, в которой вы можете заставить мир превратиться в снежный ком из-за изменений в CO2, бросать в него большие камни, приближать его к солнцу и т. д. Это может быть неточно с научной точки зрения, но это даст вам очень приятные картинки для просмотра. .

Я хотел бы поместить здесь что-то блестящее, остроумное, полезное и глубокое, поскольку этот вопрос того заслуживает.

К сожалению, у меня нет таких под рукой. Я могу сказать вам, что существует программное обеспечение (с открытым исходным кодом) под названием «Структура моделирования системы Земли». Это не готовое готовое решение, и известно, что оно требует значительных вычислительных ресурсов, но может помочь указать вам правильное направление.

Что касается вашего исследования до сих пор, считали ли вы, что нелинейные события будут почти наверняка? Выбросы клатрата метана, влияние депопуляции на лесовосстановление, уровень и соленость океана, изменение влияния океанских течений на прибрежные температуры и т. д.

Я с нетерпением жду ваших публикаций, одной из многих вещей, которые отличают таких авторов, как Майкл Крайтон, были исследования, лежащие за страницами слов. У вас аналогичный курс, желаю вам успехов!!

Я много знаю о грубых моделях палеоклимата. Я могу немного помочь здесь.

Короче говоря, я могу гарантировать вам, что не существует настольной модели, способной делать то, что вы хотите; это территория суперкомпьютеров. В лучшем случае вам нужно будет проникнуть в чужие симуляции. Даже это будет сложно, надеюсь, вы сможете найти отчеты модели CMIP5, которые разбивают карту температуры и осадков по десятилетиям за десятилетием. Инструмент Cait WRI или https://climexp.knmi.nl/start.cgi могут помочь здесь. Потсдамский климатический институт. также могут быть красивые фотографии.

В целом, вы можете набросать правдоподобное из набора результатов моделирования и написать об этом историю.

Самые большие истории, которые будут разыгрываться здесь, будут человеческими и политическими — когда конкретный регион сломается из-за нескольких лет неурожая, не позволяющего прокормиться? Как этот снежный ком геополитически? - которые больше зависят от автора, чем являются рабами компьютерного предсказания.

Я предполагаю, что движение ITCZ ​​и последующие осадки, наряду с общим потеплением, которое усиливает штормовые явления и смертельные волны тепла, будут основными глобальными стрессорами. Горячими точками могут быть высыхание Африки (резко ограниченный урожай), затопление Бангладеш из-за повышения уровня моря, продовольственный кризис в Индонезии, если сезон дождей больше не позволяет собирать три урожая риса, или Пакистан/Индия, учитывая миграцию Бангладеш и их собственные опасения по поводу муссонов. .

РЕДАКТИРОВАТЬ: я только что посмотрел на edGCM, который призван сделать что-то близкое к тому, что вы хотите. Отлично, ребята молодцы, рекомендую посмотреть. Слово предупреждения: они должны использовать множество параметризаций для упрощения своей модели, что почти наверняка будет означать, что они используют линейную экстраполяцию текущего поведения вместо того, чтобы разрабатывать всю физику с нуля. Этого будет достаточно, чтобы указать вам правильное направление, но я подозреваю, что он не обрабатывает океаны должным образом и не имеет реальной схемы осадков, которая демонстрирует такие эффекты, как движущаяся ITCZ. Это означает, что это будет отчасти правильно, но быстро потеряет точность, если будет доведено до экстремального поведения, такого как полностью жидкая Арктика (потому что это коренным образом изменит динамику океана,

В настоящее время мы даже не можем предсказать 550 часов в будущем с уверенностью «отнеси в банк».

Сделайте глобальный климат таким, каким он должен быть для целей вашего повествования. Сохраняйте это правдоподобным, как предписывает походный приказ, а это означает, что:

• Лето теплее/жарче/не такое холодное, как зима;
• Экватор теплее/горячее/не такой холодный, как полюса;
• Внутренние континентальные районы имеют более высокие экстремальные температуры, чем прибрежные районы;
• Вода, которая испаряется в одном месте, в конце концов должна где-то выпасть в осадок;
• Быстрые изменения местной погоды случаются редко.