Java Climate Model - övningar för elever kring en klimatmodell

Transkript

1 Java Climate Model - övningar för elever kring en klimatmodell I följande handledning finns uppslag för introduktion och inledande arbetsuppgifter kring JCM (Java Climate Model). Uppgifterna är tänkta att kunna användas, relativt självgående, för elever på gymnasienivå. Programmet går även att använda i grundskolans senare årskurser men då med mer tillrättalagda uppgifter och med mer handledning. Förkunskaper För att eleverna skall kunna tillgodogöra sig och förstå klimatmodellen måste de vara insatta i några olika delar kring klimatfrågan. Frågeställningar som bör ha behandlats innan är t ex koldioxidens halt i atmosfären nu och i framtiden orsak och verkan av utsläpp av växthusgaser klimatets påverkan på havsnivån FN:s klimatpanel IPCC och dess arbete med prognoser och scenarier återkopplingsmekanismer i klimatsystemet olika typer av utsläppsbegränsningar och fördelning av dessa mellan länder och regioner. Med JCM kan ett flertal simuleringar göras. Programmet är tyvärr inte helt färdigutvecklat och inte så sällan kommer man till återvändsgränder där information saknas eller där funktioner inte fungerar helt tillfredsställande. Dock är programmets funktion tillräckligt för att kunna användas för en bearbetning av många olika frågeställningar. Under arbetets gång kommer viktigt tankearbete igång samt förhoppningsvis många reflektioner kring de komplexa system som råder över dagens och morgondagens påverkan på klimatet. Uppgifterna anpassade för JCM 2004 En utveckling och uppdatering är på gång. I skrivande stund har jag själv bara erfarenhet av det som kallas JCM4 (även kallat JCM2004). Ytterligare versioner finns och de är då uppdaterade med uppgifter från de senare utvärderingsrapporter som IPCC gjort. Synpunkter Hör gärna av dig om du gör ytterligare övningar eller utarbetar förslag på arbete kring de uppdaterade versionerna av JCM. Kanske kan det växa upp en övningsbank här på resurscentrums sida med fler idéer och uppgifter. Kom även med synpunkter, felaktigheter på övningarna och korta rapporter om hur JCM fungerar för dig och dina elever! Förslag på svar på övningarna presenteras i särskild fil! Hindås Per Hyltegren per.hyltegren@telia.com

2 Java Climate Model en introduktion Att kunna fastställa exakta prognoser för framtidens klimat kommer aldrig att kunna göras. Klimatforskare arbetar med olika typer av simuleringsmodeller där scenarie kan studeras. Med dessa klimatmodeller dvs matematisk/fysikaliska beskrivningar av jordens klimatsystem - kan framtida effekter av klimatförändringar uppskattas. Beräkningarna är komplexa och innehåller olika osäkerheter. T ex kring hur olika negativa och positiva återkopplingsmekanismer påverkar. Regional Climate Map från JCM En sammanfattning av flera olika klimatmodeller utgörs av JCM (Java Climate Model) som kan ses som en förenklad interaktiv modell för att studera nivåer på utsläpp och dess påverkan på temperatur och klimat. Modellen bygger på det material som tagits fram i IPCC:s tredje utvärderingsrapport som gavs ut 2001 eller (om senare versioner används) dess fjärde utvärderingsrapport som kom ut En bra och sammanfattande bok i ämnet kring IPCC:s utvärderingsrapporter är Bernes, Claes: Ett ännu varmare klimat, Naturvårdsverket 2007, Monitor 20, 176 s ISBN

3 Starta programmet Programmet kan köras online från adressen: Här får du upp en skärmbild där tre olika versioner presenteras. Denna handledning är bara anpassad för JCM-2004 ( old, fully, documented, version, for beginners ). Du väljer JCM genom att klicka på bildskärmens vänstra bild! Skärmbilden som du då får upp innehåller fyra diagramfält med olika information se nedanstående orienteringsbild. I vänstermarginalen har du också ett menyfält med information kring programmet. Här finns t ex information om nedladdning så att nätuppkoppling inte är nödvändig vid arbetet. Genom att hålla musen över en knapp, en diagramrubrik eller på diagramaxlar får du i en popup-ruta information om vad som visas, använda enheter etc. Diagrammen i fälten kan ändras på olika sätt genom att ställa in parametrar, flytta kontroller med musen och ändra skalor m m. Du kan också välja ut hur många diagram som skall visas på skärmen samt hur mycket detaljer som skall framgå i varje bild. Allt för att du skall kunna studera olika effekter på t ex medeltemperaturer, havsnivåer och kommande utsläppsnivåer för olika regioner. Se nästa sida för en översiktlig orientering av startbilden i programmet!

4 Kort orientering av programmets startsida: Här väljs vilken bild eller diagram som skall visas! Den viktiga resetknappen som återställer ursprungliga inställningar! Diagram för utsläpp av CO 2 fördelat på regioner fram till år Hur denna fördelning är efter detta år är en förhandlingsfråga och kan studeras med olika inställningar i klimatmodellen! Övre rad med knappar där olika inställningar görs kring antal diagram som visas på skärmen, utsläppsfördelning, val av stabilisering av temperatur, CO 2 -halt m m Diagram över kolkällor och kolsänkor med mätskala på vänster y-axel. Atmosfärens koldioxidhalt (svart kurva) med mätskala på höger y-axel. Rörlig pil som kan justera nivån för CO 2 -halten för olika år i atmosfären Karta över den regionala temperturförändringen för en viss månad det år som grön pil anger i diagrammet till höger. Kartbildens utseende, regionindelning m m kan justeras genom knappval i menyn ovan kartbilden! Diagram över förändring av global medeltemperatur räknat från basår 1990 (blå pil).

5 Uppgifter Några inledande uppgifter 1. Justera det svarta pilkorset i diagrammet Atmospheric CO 2 en begränsning av atmosfärens CO 2 -halt till 800 ppm för år I diagrammet Temperature avläser du sedan jordens medeltemperaturförändring. Hur många grader förändras temperaturen? Tre Fyra Två 2. Studera diagrammet Atmospheric CO 2. Kurvornas färger finns förklarade längst uppe till höger. Vid avläsning av utsläppsstorlek och år placera pekkorset på vald kurva avläsningshjälp får du till höger om y-axeln! a) Hur stor andel av CO 2 -utsläppen kommer från fossila bränslen idag. ca 50 % ca 75 % ca 85 % b) Hur stor andel av CO 2 -utsläppen tar haven hand om? en femtedel en tredjedel en tiondel 3. Använd inställningen inga åtgärder (no-climate-policy-scenarios) under Mitigation. Studera diagrammet Distribution: CO 2 emissions. Länder/regioner har olika färg förklaras om du du håller pekkorset över de färgade rutorna. Y-axelns skala kan du dra i för att kunna se hela diagrammet! Fyll i rätt siffror avrundade till hela tiotals procent! I början av 1900-talet stod Västeruropa (WEU) för ungefär % av de globala utsläppen av koldioxid men kommer (enligt detta scenario) att stå för endast % år 2100.

6 Sveriges nuvarande klimatpolitik har som mål att luftens innehåll av växthusgaser skall hållas lägre än 550 ppm (räknat som CO 2 ). Återställ klimatmodellens diagram genom att trycka reset! 4. Vad innebär det för medeltemperaturens förändring i Sverige för år 2100 jämfört med 1990? Studera detta för januari och juli månad! Justera det svarta pilkorset i diagrammet för Atmospheric CO 2 till 550 ppm för år På kartan ställer du in under RegSet Nations och under View Lat/Long Grid Projection Håll pekkorset och läs av medeltemperaturhöjningen i Sverige längst ner i kartbilden! (kolla så att det står SWE innan du gör avläsningen!) Byt till annan månad genom att under Month välja july. Medeltemperaturhöjningen i Sverige 2100 för Janurari Juli 5. Var i Sverige påverkas temperaturen mest? Under Layout väljer du 1 Plot - och justera kartan så att du ser ländernas medeltemperatur. (se andra punkten ovan) För pekkorset över olika regioner i Sverige och avläs temperaturen ovanför värdet för SWE, i nedre högra hörnet. Pekkorsets koordinater kan du följa i bilden längst ner till vänster. Ta reda på medeltemperaturen för Göteborg (med koordinaterna 58N 12E) samt för Kiruna (68N 20E) för månaderna januari och juli. (i en kartbok kan en orts latitud och longitud tas fram) Medeltemperaturen 2100 vid begränsning av CO 2 -halten till 550 ppm: Ort januari juli Göteborg Kiruna 6. Med hur mycket har den globala medeltemperaturen stigit år 2100 när taket på CO 2 är satt till 550 ppm? (jämförelse med basåret 1990) Gå in under Layout och återställ till 4 Plot. Avläs i diagrammet för Temperature längst ner till höger på skärmen

7 7. Med hur mycket måste CO 2 -utsläppen minska 2100 jämfört med dagens nivå? Beräkna också med hur många procent minskningen är! peka på diagrammet Atmospheric CO 2 avläs år och belopp som kan följas strax till höger om y-axeln! Svara och räkna ut! Utsläpp2009 GtC/år (10 9 ton kol per år) Beräknat utsläpp 2100 GtC/år Minskningen är ca % 8. Med hur mycket beräknas havsnivån höjas till år 2100 med ovanstående tak på CO 2? Klicka på Plot i diagrammet längst upp till vänster välj Sea level Rise Med hjälp av musen drar du i x-axelns skala så att 2100 ligger längst ut till höger i diagrammet gör en avläsning! a) ca b) Vad anger de olika linjerna i det nu visade diagrammet? Kurvfärg: Illustrerar:

8 c) Vilken av kurvorna bidrar mest till havsnivåhöjningen? Förklara innebörden av denna kurva. d) Bidrar avsmältning av Grönlandsisen till någon påverkan på havsnivån? 9. Varför ökar havsnivån även efter år 2100 trots en stabilisering av CO 2 -halten? Om du ändrar skalan på x-axeln så du kan studera havsnivåns förändring efter år 2100 vad händer? Fundera och försök att förklara!

9 Återställ klimatmodellens diagram genom att trycka reset! Enligt FN:s klimatpanel skulle den globala medeltemperaturen kunna stiga med upptill 6,4 C till år Under Mitigation ställer du in Stabilise Temperature Dra med hjälp av musen skalan på y-axeln i diagrammet för Temperature så att 6,4 blir synligt Ställ därefter in ovanstående temperatur med den bruna korspilen i samma diagram 6,4 för ta fram diagram för havsnivån enligt instruktion för fråga 8 a) Hur kommer havsnivån att påverkas enligt ovanstående? b) När, ungefär, gör sig Grönlandsisens avsmältning gällande på havsnivåhöjningen enligt detta scenario? Återställ klimatmodellens diagram genom att trycka reset! 11. Hur påverkar det atmosfärens innehåll av CO 2 och medeltemperatur på jorden år 2100 om vi fryser utsläppen av koldioxid till dagens nivå? (egentligen från år 2000 som är förinställt!) Under Mitigation ställer du in constant emission

10 Om du hinner Börja alltid med att återställa klimatmodellens diagram genom att trycka reset! Utebliven klimatpolitik Testa vad som inträffar om det inte finns någon global klimatpolitik eller om FN:s klimatarbete skulle misslyckas! Under mitigation ställer du in no-climate-policy-scenaries - vad händer med CO 2 -halt, temperatur, havsnivå beskriv några av de parametrar och effekter som du kan hitta! - ge en egen reflektion Utsläppens fördelning Bortom 2100 Hur kan utsläppen i framtiden fördelas vem skall få släppa ut och i vilka mängder. Studera utsläppsdiagrammet Distribution med olika inställningar under distribn. Förklara också vad de olika inställningarna innebär! o Convergence to equal per-capita o Distribn by baseline (SRES) projektion, o Convergence per GDP (=BNP) o Initial distribn grandfathering De flesta prognoser och bedömningar gäller klimatet fram till Använd klimatmodellen för att studera några saker som kan inträffa bortom Gör en egen inställning som du beskriver och kommentera den bild som du får att växa fram. - du kan studera temperatur, CO 2 -halt, havsnivå beroende på glaciäravsmältning m m - ge en egen reflektion