Un modelo de circulación general (en inglés, modelo de circulación general o GCM ) es un modelo climático . Se basa en las ecuaciones de Navier-Stokes , aplicadas a una esfera giratoria, así como en ecuaciones de equilibrio de la termodinámica para incluir las fuentes de energía ( radiación , cambio de fase ). Esto permite simular tanto la circulación atmosférica como la circulación oceánica . Estas ecuaciones luego se codifican para su uso por supercomputadoras .
Estos modelos de circulación general se utilizan para los pronósticos atmosféricos, para el estudio del clima y el cambio climático .
En inglés, el acrónimo GCM originalmente significaba modelo de circulación general, pero también se lo conoce cada vez más como un modelo climático global utilizando el mismo acrónimo.
Los modelos de circulación general se refieren a un amplio conjunto de modelos que incluyen:
Los modelos climáticos se refieren a la última categoría, es decir, modelos acoplados. Hoy en día, los modelos climáticos también incluyen modelos de hielo continental, modelos de superficie continental, modelos de biogeoquímica marina, modelos de química atmosférica, etc. Debido a esta complejidad y la extensión de los procesos físicos y químicos representados en los modelos climáticos actuales, hablamos cada vez más de "Modelos del Sistema Tierra", a los que se hace referencia con el acrónimo ESM (para modelo del sistema terrestre).
En 1956, Norman Philips desarrolló por primera vez un modelo climático que describía de manera convincente la circulación troposférica. Como resultado, se desarrollan muchos GCM. El primero, que combina procesos atmosféricos y oceánicos, fue desarrollado en la década de 1960 por el Laboratorio de Dinámica de Fluidos Geofísicos de la NOAA .
Los GCM utilizan, por un lado, las ecuaciones discretizadas de Navier-Stokes a las que se añaden parametrizaciones para dar cuenta de los fenómenos en escalas finas. Este puede ser el caso de ondas gravitacionales, interacción con la superficie, albedo ... Este sistema se completa con ecuaciones que describen cambios de estado , efecto invernadero , etc.
De un modelo a otro, la complejidad puede variar enormemente. Los modelos más simples son axi-simétricos y modelan el flujo de energía solar mediante un flujo de calor proporcional a la desviación a una temperatura de equilibrio.
Un segundo paso es modelar los gases de efecto invernadero (radiación gris), los flujos de humedad y los cambios de fase (por ejemplo, con un planeta acuático, es decir, un planeta oceánico).
Posteriormente, podemos agregar uno o más continentes, un ciclo diurno / nocturno y estacional, etc.
Los modelos del Proyecto de Intercomparación acoplados ( Proyecto de Intercomparación de Modelos Acoplados - CMIP) organizados bajo los auspicios del grupo de trabajo del Programa Global de Investigación del Clima (WCRP) comenzaron en 1997 con la comparación del desempeño de cinco modelos climáticos que acoplan la circulación atmosférica con la dinámica del océano, un superficie continental simple y hielo oceánico termodinámico. En la actualidad, el CMIP se encarga de organizar el desarrollo de modelos climáticos, de forma coherente en cuanto a datos de salida, historial de experimentos realizados y lagunas científicas. Estos modelos climáticos se desarrollan en muchos países.
Hoy en día, estos resultados sirven como punto de referencia casi de la misma manera que el reanálisis meteorológico . Sin embargo, un modelo aislado muy a menudo da resultados cuya variabilidad es aleatoria y, por lo tanto, indeseables para mostrar tendencias. Muy a menudo, se utilizan las variaciones promediadas sobre todos los modelos. Por eso es importante que muchos modelos sean desarrollados de forma independiente por los diferentes centros.
Para probar estos modelos, se utilizan para modelar escenarios conocidos a través del conocimiento de la historia del clima o al observar cómo explican ciertos fenómenos conocidos como El Niño .
| Centro de modelado | ID del instituto | Nombre del modelo | Nacionalidad |
|---|---|---|---|
| Organización de Investigaciones Científicas e Industriales de la Commonwealth (CSIRO) y Oficina de Meteorología (BOM), Australia | CSIRO-BOM | Australia | |
| Beijing Climate Center, Administración Meteorológica de China | BCC | BCC-CSM1.1
BCC-CSM1.1 (m) |
porcelana |
| Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales) | INPE | BESM OA 2.3 | Brasil |
| Facultad de Ciencias del Sistema Terrestre y Cambio Global, Universidad Normal de Beijing | GCESS | BNU-ESM | porcelana |
| Centro Canadiense de Modelización y Análisis del Clima | CCmaC / CCCMA | CanESM2
CanCM4 CanAM4 |
Canadá |
| Universidad de Miami - RSMAS | RSMAS | CCSM4 (RSMAS) | Estados Unidos |
| Centro Nacional de Investigaciones Atmosféricas | NCAR | CCSM4 | Estados Unidos |
| Colaboradores del modelo Community Earth System (en) | NSF-DOE-NCAR | CESM1 (BGC)
CESM1 (CAM5) CESM1 (CAM5.1, FV2) CESM1 (FASTCHEM) CESM1 (WACCM) |
Estados Unidos |
| Centro de Estudios Oceánicos, Terrestres y Atmosféricos y Centros Nacionales de Predicción Ambiental | COLA y NCEP | CFSv2-2011 | Estados Unidos |
| Centro Euro-Mediterraneo per I Cambiamenti Climatici | CMCC | CMCC-CESM
CMCC-CM CMCC-CMS |
Italia |
| Centro Nacional de Investigación Meteorológica / Centro Europeo de Investigación y Formación Avanzada en Computación Científica | CNRM- CERFACS | CNRM-CM5 | Francia |
| CNRM-CM5-2 | |||
| Organización de Investigación Científica e Industrial de la Commonwealth en colaboración con el Centro de Excelencia sobre Cambio Climático de Queensland | CSIRO-QCCCE | CSIRO-Mk3.6.0 | Estados Unidos |
| Consorcio EC-EARTH | EC-TIERRA | EC-TIERRA | Europa |
| LASG, Instituto de Física Atmosférica, Academia China de Ciencias y CESS, Universidad de Tsinghua | LASG-CESS | FGOALS-g2 | porcelana |
| LASG, Instituto de Física Atmosférica, Academia China de Ciencias | LASG-IAP | FGOALS-gl
FGOALS-s2 |
porcelana |
| El Primer Instituto de Oceanografía, SOA, China | FIO | FIO-ESM | porcelana |
| Oficina de Asimilación y Modelado Global de la NASA | CMMS de la NASA | GEOS-5 | Estados Unidos |
| Laboratorio de dinámica de fluidos geofísicos de la NOAA | NOAA GFDL | GFDL-CM2.1
GFDL-CM3 GFDL-ESM2G GFDL-ESM2M GFDL-HIRAM-C180 GFDL-HIRAM-C360 |
Estados Unidos |
| Instituto Goddard de Estudios Espaciales de la NASA | NASA GISS | GISS-E2-H
GISS-E2-H-CC GISS-E2-R GISS-E2-R-CC |
Estados Unidos |
| Instituto Nacional de Investigaciones Meteorológicas / Administración Meteorológica de Corea | NIMR / KMA | HadGEM2-AO | Corea del Sur |
| Met Office Hadley Center (realizaciones adicionales de HadGEM2-ES aportadas por el Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais) | MOHC
(realizaciones adicionales por INPE) |
HadCM3
HadGEM2-CC HadGEM2-ES HadGEM2-A |
Brasil |
| Instituto de Matemáticas Numéricas | EN M | INM-CM4 | Rusia |
| Instituto Pierre-Simon Laplace | IPSL | IPSL-CM5A-LR
IPSL-CM5A-MR IPSL-CM5B-LR |
Francia |
| Agencia Japonesa de Ciencia y Tecnología Marina-Terrestre, Instituto de Investigación de la Atmósfera y los Océanos (Universidad de Tokio) e Instituto Nacional de Estudios Ambientales | MIROC | MIROC-ESM
MIROC-ESM-CHEM |
Japón |
| Instituto de Investigación Atmosférica y Oceánica (Universidad de Tokio), Instituto Nacional de Estudios Ambientales y Agencia Japonesa de Ciencia y Tecnología Marina-Terrestre | MIROC | MIROC4h
MIROC5 |
Japón |
| Instituto Max-Planck de Meteorología (Max-Planck-Institut für Meteorology) | MPI-M | MPI-ESM-MR
MPI-ESM-LR MPI-ESM-P |
Alemania |
| Instituto de Investigaciones Meteorológicas | Resonancia magnética | MRI-AGCM3.2H
MRI-AGCM3.2S MRI-CGCM3 MRI-ESM1 |
Japón |
| Grupo de modelos atmosféricos icosaédricos no hidrostáticos | NICAM | NICAM.09 | Japón |
| Centro Climático de Noruega | ICONA | NorESM1-M
NorESM1-ME |
Noruega |