Co je to model a jak se dá použít

Co je to model a jak se dá použítCo je to model a jak se dá použít

Jana AlbrechtováJana AlbrechtováUniverzita Karlova v Praze Univerzita Karlova v Praze

Pracovní definicePracovní definice

Převzato z prezentace: Dr. Scott Ollinger, UNH

ModelModely jsou nástroje, které nám pomáhají y jsou nástroje, které nám pomáhají porozumět, vysvětlit a předvídat chování systémů, porozumět, vysvětlit a předvídat chování systémů, které jsou příliš složité pro pouhé pozorování nebo které jsou příliš složité pro pouhé pozorování nebo přímé porozumění.přímé porozumění.

----

ModelModely jsou zjednodušení reálné situacey jsou zjednodušení reálné situace----

““Naprosto nepoužitelné měřítko Naprosto nepoužitelné měřítko pro turistickou mapu je pro turistickou mapu je 1:1”1:1”

Proč model používat?


• Dokáže zkombinovat dostupné informace způsobem, kterého není lidský mozek schopen

• Předvídat budoucí podmínky

• prozkoumat základní chování systému

• Najít mezery v současném poznání a naznačit směr dalšího zkoumání

• Vést k formulaci hypotéz ( as opposed to predictions).

““Smyslem modelu není odpovídat naměřením datům, ale Smyslem modelu není odpovídat naměřením datům, ale pomoci formulovat přesnější otázky.pomoci formulovat přesnější otázky.” -” - S. KarlinS. Karlin

Základní principy: model musí být srozumitelný a rozluštitelný

1.

Dvě nejčastější chyby:

2. A tak dlouho manipulujeme s

parametry, dokud model nevyplivne

očekávanou předpověď ;-)

Interakce mezi naměřenými daty

a modelem:

Ověření vs. Kalibrace


I jednoduchý model leccos ukáže!

ZÁSOBNÍK ((Zásoba, rezerva)Zásoba, rezerva)

Lesní biomasa

VSTUPY (Přírůst dřeva)

VÝSTUPY (Odumírání +

Opad)TokTok

TokTok

~400 g/m2 * rok ~2% / rok


JednoduchýJednoduchý model model “Box a “Box a šipkyšipky” ” nebonebo “ “Zásobník a Zásobník a tokytoky””

I jednoduchý model leccos ukáže!

LESNÍ BIOMASA

Růst Odumírání + Opad

Výstup = (?)

2% za rok (Biomasa * 0.02)

Míra obratuMíra obratu = = VýstupyVýstupy ZásobníkZásobník


Pro

du

kce

dře

va (

g/m

2 z a

ro

k )

Koncentrace dusíku v koruně (%)

Model globálního cyklu uhlíku

Model globálního cyklu uhlíku

http://www.chmi.cz/cc/inf/index.html Změna klimatu. Zdroj: Upraveno dle US Climate Change Science Program

http://www.chmi.cz/cc/inf/index.html










http://www.climatescience.gov/





0

50

100

150

200

250

0 1 2 3 4Leaf N

Ne

t P

ho

tos

yn

the

sis

0

50

100

150

200

250

0 1 2 3 4Leaf N

Ne

t P

ho

tos

yn

the

sis

Foliar N—Amax

Narušení Záření Ozón CO 2 Teplota Srážky Depozice Max. Min. Dusíku

+ - + +

+ + +

+ + - + - +

+ + +

+ - - +

VPD Půdní DostupnýVlhkost N

Fotosytnéza Respirace Evapotranspirace N Příjem

Čistá primární produkce Odtoková voda Vymývání N

-

-

-

Odpovědi jsou interativní a nelineárníOdpovědi jsou interativní a nelineární

Photosynthesis vs PAR

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 200 400 600 800 1000

PAR (umoles.m2.sec)

Rel

ativ

e Ra

te

Photosynthesis vs. Available LightPhotosynthesis vs PAR

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 200 400 600 800 1000

PAR (umoles.m2.sec)

Rel

ativ

e Ra

te

Photosynthesis vs. Available Light Photosynthesis and Respiration vs Temperature

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 10 20 30 40

Mean Daytime Temperature (C)

Rel

ativ

e R

ate Gross

Photosynthesis

Respiration


VýstavbaVýstavba komplikovanějšíhokomplikovanějšího mmodelodeluu E Ekkosystosystémuému

1) Gross Psn 2) Foliar resp., 3) Transfer to mobile pools, 4) Growth and maint. Resp., 5) Allocation to buds, 6) Root Allocation 7) Wood Allocation, 8) Foliar production, 9) Wood production, 10) Soil resp., 11) Precip. & N Deposition, 12) Canopy interception 13&14) Snowfall & melt, 15) Macro-pore flow, 16) Plant uptake, 17) Transpiration, 18) Drainage, 19) Woody litter, 20) Root litter decay, 21) Foliar litter, 22) Wood decay, 23) N Mineralization & Nitrification, 24) Plant N uptake, 25) N transfer to soil solution.

Uhlík Voda

10 17

14

12114

3

1

16

2

8

7

6

5

13

15

21

18

20

2322

24

25

Wood C/N

9

19

Dead Wood

Live Wood Fine

Roots

SoilC/N

NH4

NO3

BudC/N

Snow

SoilWater, N

Foliar Canopy

PlantC/N

10 17

14

12114

3

1

16

2

8

7

6

5

13

15

21

18

20

2322

24

25

Wood C/N

9

19

Dead Wood

Live Wood Fine

Roots

SoilC/N

NH4

NO3

BudC/N

Snow

SoilWater, N

Foliar Canopy

PlantC/N

Nitrogen

S t r u k t u r a C N M o d e lu P n E T


A

C

E

Sféra A : koncentrace CO2 - 350 ppm (ambient - okolní)

Sféra E : koncentrace CO2 - 700 ppm (elevated - zvýšená)

Plocha C : kontrola

Skleněné sféry – experimentální vybavení pro výzkum vlivu zvýšené koncentrace CO2

Moravskoslezské Beskydy, Bílý Kříž

Vliv Vliv COCO22 na růst rostlin na růst rostlin

systémy FACEsystémy FACE (Free Air Carbon Enrichment)(Free Air Carbon Enrichment)


Syntéza výsledků ze stanovišť F.A.C.E. (Nowak et al. 2004)

Fotosyntéza

•Dlouhodobé zvýšení fotosyntézy•Zvýšení limitace dusíkem, pokles obsahu dusíku v listoví•Zesílení fotosyntézy je silnější než zesílení růstu


Schéma konstrukce IPCC emisních scénářů.

•Scénář A1: • svět s velmi rychlým růstem ekonomiky, vývoj nových technologií. •Populace roste do 2050.

A1: 3 podskupiny dle převažujícího zdroje energie:

A1F1 – fosilní paliva,

A1T – bez fosilních paliv

A1B – rovnováha ve využívání všech paliv.

http://www.chmi.cz/cc/inf/index.html Změna klimatu.












•Scénář A1: • svět s velmi rychlým růstem ekonomiky, vývoj nových technologií. •Populace roste do 2050. •Scénář A2: •populace roste do 2100. •Veškerá opatření jsou činěna na úrovni regionů. • pomalý ekonom. růst













•Scénář A1: • svět s velmi rychlým růstem ekonomiky, vývoj nových technologií. •Populace roste do 2050. •Scénář A2: •populace roste do 2100. •Veškerá opatření jsou činěna na úrovni regionů. • pomalý ekonom. růst• Scénář B1:• svět s širokou spoluprací. • Populace roste do 2050. • Rychlý rozvoj informatiky, služeb, nových technologií. • Středně rychlý růst ekonomiky.













•Scénář A1: • svět s velmi rychlým růstem ekonomiky, vývoj nových technologií. •Populace roste do 2050. •Scénář A2: •populace roste do 2100. •Veškerá opatření jsou činěna na úrovni regionů. • pomalý ekonom. růst• Scénář B1:• svět s širokou spoluprací. • Populace roste do 2050. • Rychlý rozvoj informatiky, služeb, nových technologií. • Středně rychlý růst ekonomiky. • Scénář B2 • orientace na regionální řešení a trvale udržitelný rozvoj. •Nárůst populace nižší než v A2 a ekon. růst pomalejší než v A1 a B1.



IPCC emisní scénáře

Převzato z prezentace: Doc. Zdeněk Žalud

Globální Emisní ScenářeIntergovernmental Panel on Climate Change (IPCC)

~1000 ppm

~550 ppm

Vyšší emise

Nižší emise

Převzato z prezentace Luers

Předpovídané vlivy CO2 versus CO2 + KlimaN

PP

(g

m-2 y

r-1)


Atmosférické koncentrace CO2 v minulosti a projekce podle scénářů emisí

Převzato z prezentace Ivany Nemešové

Odchylky teploty vzduchu od hodnoty v 1990; do roku 1986 jde o 50-leté průměry, pak o 10-leté. Modely určené

odchylky pro různé scénáře emisí od r. 2000


Modely klimatu - GCM• jsou jediným prostředkem, který

umožňuje vytváření projekcí budoucí změny klimatu na pozadí přirozené proměnlivosti.

• Vývoj GCM je podmíněn vývojem ve sféře počítačových medií.


GCM dokáže odlišit přirozené a antropogenní vlivy – kombinovaný efekt odpovídá pozorováním


IPCC klimatické (GCMs) scénáře,

modely klimatu


Klimatický scénář HadCM3 emisní scénář A2

cílový rok 2100 TEPLOTA


(prosinec - únor)(červen - srpen)

SRÁŽKY

Klimatický scénář HadCM3 emisní scénář A2

cílový rok 2100


Dopady zesíleného skleníkového jevu

I. na klima - cílový rok 2100Teplota • vzestup o 1.4 až 5.8°C • vyšší zeměpisné šířky se budou oteplovat rychleji

než nižší

Srážky • planeta celkově vyšší množství srážek • výrazná změna v rozdělení srážek během roku

Hladina oceánů• vzestup hladiny oceánů a moří o 0.09 do 0.88 m

! Nárůst extrémních meteorologických událostí !


Projekce klimatu pro 21.století

• Odchylka roční průměrné teploty od průměru 1961 -1990 pro období 2071-2100, 2 emisní scénáře , modely AOGCM.

• Předpokládané zvýšení průměrné roční globální teploty 1,4 až 5,8 oC


Konstrukce scénářů klimatické změnyz GCM

jsou nutné pro odhady dopadů


Scénář pro ČR – 7 GCM, AVG=průměr

Roční teplota... zvýšení 1,2oC, 1,5 v lednu, 1,0 v červnuSrážky...zvýšení ročních srážek žádné, zvýšení o 5 – 10% v

XII – III, pokles v létě Denní amplituda teploty ...zvýšení v létě.


Nejistoty jsou značné:

Stanovení budoucích emisí GHG a aerosolů

Regionální změna klimatu

Extrémní jevy

Překvapení nejsou vyloučena !!!

Dopady změny klimatu do všech sfér lidské

činnosti:

hydrologické poměry, zemědělství, lesy, zdravotní stav obyvatelstva....


Date post:	22-Jan-2016
Category:	Documents
Upload:	damon
View:	38 times
Download:	0 times

Co je to model a jak se dá použít

Documents