Klima i klimatske promjene Cˇedo Brankovic´1 Uvod Klima je jedna od najvazˇnijih komponentizˇivotnog okolisˇa kojoj se valja prilagoditi, iskoristiti njezine prednosti, ali i zasˇtititi od njezinih moguc´ih sˇtetnih utjecaja. U ovom cˇlanku opisano je sˇto je klima, kako se ona mijenja, te kako cˇovjek utjecˇe na klimu i klimatske promjene. Klimatske promjene diskutirane su samo za vremenske skale reda velicˇine stotinu godina; promjena klime u puno duljim razdobljima (uz prevladavajuc´i astronomski utjecaj) nije tema ovog cˇlanka. Promjene su prvenstveno prikazane u atmosferskoj komponenti klimatskog sustava (temperatura zraka, oborina) jer se one neposrednije osjete i imaju najvec´i utjecaj na drusˇtvo i zˇivot; ostale promjene, kao sˇto su primjerice dizanje razine mora ili topljenje ledenjaka, nisu detaljno diskutirane. Modeliranje vremena i klime je specijalizirana grana suvremene meteorologije(klimatologije) iuskojepovezanasmatematikomiracˇunalnomznanosˇc´u. Kemijski sastav i kemijska svojstva atmosfere (i oceana) sve se visˇe istrazˇuju kako u svrhu zasˇtite kvalitete okolisˇa tako i zbog utjecaja staklenicˇkih plinova na klimatske promjene. Bez mjerenja i opazˇanja mnoge spoznaje o klimi ne bi bile moguc´e, tako - da klimatologija ovisi o znanstvenim mjernim tehnologijama medu kojima istaknuto mjesto pripada najnovijim satelitskim instrumentima. Dakle, suvremena klimatologija ima puno dodirnih tocˇaka s mnogim prirodnim i tehnicˇkim znanostima, pa bismo je moglicˇak definiratikao multidisciplinarnuznanost. Ona zahtijeva kontinuiranoucˇenje i cˇini uzbudljivo podrucˇje znanstvenogistrazˇivanja i primjene u praksi. Sˇto je klima? Klimu ili podneblje nekog podrucˇja u nekom razdoblju definiramo kao skup osrednjenih ili ocˇekivanih vrijednosti meteorolosˇkih elemenata (varijabli) i pojava. Na klimu utjecˇu Suncˇevo, Zemljino i atmosfersko zracˇenje, sastav atmosfere, oceanske i zracˇne struje, razdioba kopnenog i morskog leda, zemljopisna sˇirina, reljef, razdioba kopna i mora, nadmorska visina, udaljenost od mora ili vec´ih vodenih povrsˇina, - sastav tla, biljni pokrov, a takoder i djelovanje cˇovjeka, [5]. Obicˇno se veli da na klimu nekog podrucˇja utjecˇe sveukupni klimatski sustav koji je sacˇinjen od atmosfere, hidrosfere, kriosfere (led), tla i biosfere, te da je klima samo “vanjska” manifestacija slozˇenih i nelinearnih procesa unutar klimatskog sustava koji imaju svoju dinamiku - i medudjelovanje. Za razliku od klime, svakodnevno vrijeme opisuje trenutacˇno ili kratkorocˇnostanje meteorolosˇkih elemenata. Najvazˇnijimeteorolosˇkielementikojidefinirajuklimu(ondaihnazivamoiklimatskim elementima) su suncˇevo zracˇenje (insolacija), temperatura zraka, tlak, smjer i brzina vjetra, vlazˇnost, oborina, isparavanje, naoblaka i snjezˇni pokrivacˇ. Da bi se odredila klima nekog podrucˇja potrebno je mjeriti ili opazˇati meteorolosˇke elemente kroz dulje 1 AutorjevisˇiznanstvenisuradniknaDrzˇavnomhidrometeorolosˇkomzavodu(DHMZ),Zagreb, e-posˇta: [email protected] 152 Matematicˇko-fizicˇki list, LXIV 3 (2013. – 2014.) vremensko razdoblje (obicˇno 30 godina). Mjerenje meteorolosˇkih elemenata vrsˇi se na postajama koje se nalaze uglavnom na kopnu, ali i na oceanima (brodovi, plutacˇe), te u novije vrijeme pomoc´u meteorolosˇkih satelita. Osim povrsˇine Zemlje, meteorolosˇka mjerenja zahvac´aju i visˇe slojeve atmosfere. Klima nekog podrucˇja obicˇno je dobro poznata i klasificira se prema vrijednostima srednjaka i tipicˇnog raspona vrijednosti klimatskih elemenata. Tako klimu mozˇemo podijeliti na kontinentalnu, planinsku (gorsku), primorsku (mediteransku), oceansku, pustinjsku, tropsku, monsunsku, arkticˇku, itd. Primjerice, u Osijeku, za cˇiju klimu velimo da je kontinentalna, srednja temperatura zraka u sijecˇnju je −1.2◦C, dok je u Dubrovniku (mediteranska klima) ta vrijednost 8.8◦C. Ove vrijednosti odnose se na referentno 30-godisˇnjerazdoblje 1961.–1990. Slika 1. Povezanost komponenti istraˇzivanja klime i klimatskih promjena. (Izvor: prilagod-eno prema www.meted.ucar.edu.) Uistrazˇivanjuklime,koristesemjerenja,teorijskespoznajeinumericˇkimodeli(slika 1). UHrvatskojsemeteoroloziiklimatoloziobrazujunapreddiplomskom,diplomskomi doktorskomstudijugeofizikenaPrirodoslovno-matematicˇkomfakultetu(PMF)Sveucˇilisˇ- tauZagrebu(www.pmf.unizg.hr/geof),tenainterdisciplinarnomstudijufizikeokolisˇa PMF-a Sveucˇilisˇta u Splitu (http://fizika.pmfst.hr/okolis/studij.php). Klimatske promjene i klimatske varijacije Klimanijestrogostaticˇnavec´se,kroznekoduljerazdoblje,mozˇemijenjati. Promjenu klime nekog podrucˇja valja razlikovati od varijacija unutar nekog klimatskog razdoblja; varijacije se odnose na razlike unutar puno krac´ih razdoblja, primjerice od jedne godine do druge. Ovakve varijacije prirod-ene su klimatskom sustavu i posljedica su prirod-ene varijabilnosti i kaoticˇnih svojstava atmosfere, [4]. Iskustvena je spoznaja da dvije uzastopne zime nisu jednake – jedna mozˇe biti osjetno hladnija (ili toplija) od druge. - Takva varijacija josˇ ne ukazuje da je dosˇlo do klimatske promjene. Takoder, varijacije klimekojesu krac´eodstandardnogklimatskograzdoblja(primjericeElNin˜ooscilacija) Matematicˇko-fizicˇki list, LXIV 3 (2013. – 2014.) 153 - ne ubrajaju se u klimatske promjene. Medutim, ako nastupi znacˇajna i trajna promjena u statisticˇkoj razdiobi klimatskih elemenata (ili vremenskih pojava), obicˇno u razdoblju odnekolikodekadapasvedomilijunagodina,ondagovorimoopromjeniklime. Dakle, ako bi se u nekom buduc´em dugorocˇnom razdoblju sijecˇanjski srednjaci temperature zraka u Osijeku i Dubrovniku osjetno promijenili u odnosu na gore navedene onda velimo da su nastupile klimatske promjene. Globalnapromjenaklimepovezanajespromjenamauglobalnojenergetskojravnotezˇi Zemlje; lokalna promjena klime mozˇe se pripisati geofizicˇkim promjenama na manjoj prostornoj skali kao sˇto je, primjerice, deforestacija. Dakako, opc´enito je vazˇnija globalna promjena klime. Slika 2 pokazuje da ukupna suncˇeva energija koja ulazi u atmosferu (100%) mora biti tocˇno uravnotezˇena s ukupnom izlaznom energijom. U protivnom dolazi do poremec´aja energetske ravnotezˇe Zemlje te je potrebno odred-eno vrijeme da bi se uspostavila nova energetska ravnotezˇa. Slika 2. Energetska bilanca Zemlje (u postocima). Izvor: Internet. Uzroke promjene klime dijelimo na prirodne i zbog ljudskog utjecaja. Prirodni uzrocisu varijacije u Suncˇevomzracˇenju,orbitiZemlje (astronomskiuzroci), vulkanske erupcije, a na geolosˇkoj vremenskoj skali cˇak i tektonski poremec´aji. Zracˇenje Sunca se kroz neko dulje razdoblje malo mijenja, a prema dosadasˇnjim spoznajama varijacije Suncˇevog zracˇenja imaju mali utjecaj na globalnuklimu. Astronomskifaktori vezanisu uz Milankovic´eve cikluse (vidjeti prilog o M. Milankovic´u, MFL 1/241, 2010./2011.) - koji uzrokuju znatne promjene klime (ledena doba); medutim, te se promjene odvijaju na vremenskoj skali od nekoliko tisuc´a godina i nisu predmet ovog cˇlanka. Vulkanske erupcije mogu utjecati na klimu jer, zbog vulkanskog dima, u visoke slojeve atmosfere dolazi velika kolicˇina krutih cˇestica (aerosoli) koje Suncˇevo zracˇenje reflektiraju natrag 154 Matematicˇko-fizicˇki list, LXIV 3 (2013. – 2014.) - u svemir i uzrokuju hlad enje. Efekti vulkanskih erupcija nisu dugotrajni jer strujanje atmosfere raznosi aerosole i tijekom vremena umanjuje njihovo djelovanje. Ljudski utjecaj na klimu ocˇituje se kroz razne oblike ljudskih aktivnosti i djelovanja. To su, primjerice, iskrcˇivanja sˇuma (deforestacija) i povec´anja obradivih povrsˇina. Zbogpotrosˇnjefosilnihgoriva(uproizvodnjienergije,prometu,poljoprivredi,itd.) ljudi doprinosepovec´anjukoncentracijeugljicˇnogdioksida(CO ) idrugihplinovauatmosferi 2 i tako utjecˇu na jacˇanje efekta staklenika, i posljedicˇno globalno zagrijavanje. Ljudi - takoder doprinose povec´anju aerosola u zraku, a isto tako mogu uzrokovati promjene u ozonskom omotacˇu. Slika 3. Opaˇzene promjene globalne (a) povrsˇinske temperature, (b) srednje razine mora i (c) snjeˇznog pokrivacˇa na sjevernoj hemisferi. (Izvor: IPCC 2007.) Promjena globalne klime u zadnjih stotinjak godina pokazana je na slici 3 za nekoliko elemenata klimatskog sustava: povrsˇinske temperature, visine razine mora i pokrivenost sjeverne hemisfere snijegom. Porast temperature od 1950-tih je izuzetno izrazˇen i podudara se s porastom koncentracije ugljicˇnog dioksida, najvazˇnijeg plina staklenika, te se prema analizama koje objavljuje Med-uvladin panel za klimatske Matematicˇko-fizicˇki list, LXIV 3 (2013. – 2014.) 155 promjene (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) oba porasta s velikom pouzdanosˇc´umogu pripisati ljudskom djelovanju(IPCC 2007, 2013). Modeliranje klime i klimatskih promjena Klimatski modeli Atmosferajefluidukojemvladajufizikalnizakonihidrodinamikeitermodinamike,a kojisemoguopisatimatematicˇkimnelinearnimdiferencijalnimjednadzˇbama. Ukolikose skup takvih jednadzˇbi primjenjuje u praksi, onda ga nazivamo model. Dakle, na osnovi primjenjivihfizikalnihzakonaklimatskimodelizracˇunavakvantitativnostanjeklimatskih elemenatadobivenomed-udjelovanjemkomponenataklimatskogsustava. Postojerazlicˇite vrste klimatskih modela: od razmjerno jednostavnih u kojima se izracˇunava energetska ravnotezˇa zatvorenog sustava, a koja se osniva na tokovima (fluksevima) energije (topline, vlazˇnosti), pa sve do vrlo slozˇenih modela opc´e cirkulacije atmosfere. Ovdje pod klimatskim modelom prvenstveno podrazumijevamo onaj skup jednadzˇbi koji opisuje opc´u cirkulaciju atmosfere. Model opc´e cirkulacije atmosfere mozˇe biti “zdruzˇen”s modelomcirkulacijeoceana, modelomledenihpokrivacˇa,modelomprocesa u tlu, modelom vegetacije, itd., te mozˇe ukljucˇivati razne kemijske procese unutar komponenata klimatskog sustava. Ako su, dakle, uvazˇeni kompleksni procesi raznih komponenataklimatskogsustava,ondagovorimooglobalnomklimatskommodelu(engl. global climate model, GCM) ili modelu Zemljinog sustava (engl. Earth system model, ESM). Prakticˇki je nemoguc´e rijesˇiti diferencijalne jednadzˇbe globalnog klimatskog modela analiticˇkim putem. Zato se jednadzˇbe diskretiziraju, odnosno formuliraju u numericˇkoj formi iz koje se onda izvodi racˇunalni ili numericˇki program koji se rjesˇava na racˇunalima. Numericˇka diskretizacija znacˇi da se racˇunanje obicˇno vrsˇi u tocˇkama neke racˇunalne mrezˇe (regularne, geografske,...) ili u nekom drugom obliku (primjerice, spektralnom prostoru). Naravno, zbog numericˇke diskretizacije, rjesˇenja dinamicˇkih jednadzˇbi mogu biti samo aproksimativna, dakle ne i apsolutno tocˇna. Drugi izvor za aproksimativni izracˇun stanja klimatskog sustava jest nedostatno poznavanje mnogih procesa unutar klimatskog sustava. Primjerice, josˇ uvijek su manjkave spoznaje o - - medudjelovanju oblaka i okolne atmosfere ili izmjeni energije izmedu tla (oceana) i atmosfere. Racˇunalniprogramiglobalnihklimatskihmodela,kao imodelaza prognozuvremena (koji su sa znanstvenog i tehnolosˇkog aspekta posve slicˇni klimatskim modelima) su vrlozahtjevniza racˇunalnimkapacitetima. Njihoveracˇunalne“apetite”moguzadovoljiti samo superracˇunala; primjerice, Hadley Centar za klimatska istrazˇivanja britanske meteorolosˇke sluzˇbe u Exeteru koristi superracˇunalo IBM koje izvrsˇi 100 trilijuna kalkulacija u sekundi, a racˇunalni program modela za prognozu vremena Europskog centra za srednjorocˇne prognoze (ECMWF) u Readingu, Velika Britanija ima preko 1.5 milijuna linija programskog koˆda. Za rjesˇavanje numericˇkih jednadzˇbi klimatskih modela(sˇtoondanazivamonumericˇkimintegracijama) imodelazavremenskeprognoze koristese slozˇeneracˇunalnearhitekturekojesacˇinjavajudesecitisuc´a procesoraisustavi s velikim diskovnimkapacitetima. Razvoj klimatskih modela,dakle, uvelike je ovisano razvoju racˇunalne tehnologije (superracˇunala). Za razliku od globalnih klimatskih modela, regionalni klimatski modeli pokrivaju neko manje podrucˇje (kontinent, regiju) i u pravilu imaju znatno bolju horizontalnu 156 Matematicˇko-fizicˇki list, LXIV 3 (2013. – 2014.) rezoluciju od globalnih modela (slika 4). Takva, finija, racˇunalna mrezˇa omoguc´ava detaljnije izracˇune klimatskih elemenata nego u globalnim klimatskim modelima. Regionalnimodelimorajudobivatipocˇetneirubnegranicˇneuvjete kakobimogliuopc´e funkcionirati. Ti se uvjeti u praksi najcˇesˇc´e uzimaju od globalnih modela. Slika 4. Primjer racˇunalnih mreˇza globalnog i regionalnog klimatskog modela. (Izvor: Svjetska meteorolosˇka organizacija, WMO.) Modeliranje klimatskih promjena Da bi se utvrdilo u kojoj mjeri klimatski model uspjesˇno reproducira globalnu ili regionalnu (lokalnu) klimu, numericˇke se jednadzˇbe moraju prvo integrirati za neko prosˇlo vremensko razdoblje za koje postoje izmjereni klimatski podaci. Onda velimo da klimatski model simulira stvarnu klimu. Usporedbom simulirane klime sa stvarnom - klimom(procespoznatkaovalidacijamodela)odredujesestupanjpovjerenjauklimatski - model. Ukolikoje razlikaizmedu simuliranei stvarneklime velika kazˇe se da klimatski model ima veliku sustavnu pogresˇku (engl. systematic error). Nasˇa pouzdanost u kvalitetu klimatskog modela je obrnuto proporcionalna njegovoj sustavnoj pogresˇci. Naravnodazbograznihaproksimacijauklimatskommodelusustavnapogresˇkaprakticˇki nikad nec´e biti jednaka nuli. Slika 5. Simulacija opaˇzene promjene temperature u 20. stoljec´u. (Izvor: www.meted.ucar.edu). Iz klimatskih simulacija opazˇenog stanja ili “sadasˇnje” klime moguc´e je utvrditi da su opazˇene klimatske promjene u zadnjih 50-tak godina posljedica utjecaja i djelovanja cˇovjeka. Na slici 5 crna podebljana krivulja pokazuje izmjereni porast globalne temperature (odnosno temperaturnih anomalija) izracˇunat iz tisuc´a podataka Matematicˇko-fizicˇki list, LXIV 3 (2013. – 2014.) 157 meteorolosˇkih mjerenja. Taj porast postaje izrazˇeniji od 70-tih godina 20. stoljec´a. Crveno sjencˇano podrucˇje su simulacije nekoliko globalnih klimatskih modela u kojima su, uz prirodne faktore koji djeluju na klimu, takod-er uvazˇeni i ljudski faktori (izrazˇeni kroz porast emisija staklenicˇkih plinova). Modeli dosta dobro prate opazˇeni porast temperature, a debljina sjencˇanog podrucˇja ukazuje na razlike ili rasap u simulacijama - izmedu razlicˇitih modela. Ukoliko se u klimatskim modelima iskljucˇi ljudski utjecaj, odnosnoizostaviporastemisijaplinovastaklenika,ondanedolazidoporastatemperature (plavosjencˇanopodrucˇjenaslici5). Dakle,klimatskimodeliusimulacijamaprosˇleklime jasno i nedvosmisleno ukazuju da je do porasta temperature (globalnog zagrijavanja) u zadnjim desetljec´ima 20. stoljec´a i u 21. stoljec´u dosˇlo zbog povec´anja koncentracija plinova staklenika, prvenstvenoCO . 2 Modeliranje buduc´e klime Klimatski modeli nezaobilazni su u procjenjivanju buduc´ih klimatskih promjena koje mogu nastati zbog utjecaja cˇovjeka jer jedino oni mogu “predvidjeti” buduc´e stanje klimatskog sustava. Za taj proces vazˇna je pretpostavka o buduc´im emisijama staklenicˇkihplinova,a kojepakoviseosocioekonomskomstupnjurazvojacˇovjecˇanstva: broju stanovnika na Zemlji, proizvodnji i potrosˇnji energije, urbanizaciji, velicˇini i iskorisˇtenosti obradivogzemljisˇta, korisˇtenju vodnih resursa, biljnom pokrovu,prometu, itd. S obzirom da nije moguc´e precizno znati buduc´i stupanj razvoja i da se on mijenja tijekom vremena, postoji visˇe scenarija emisija staklenicˇkih plinova koji se uvazˇavaju u klimatskim modelima kako bi se onda mogao odrediti njihov utjecaj na komponente klimatskog sustava. Onda govorimoo projekcijama buduc´eg stanja klime. Slika 6. Promjena srednjih godisˇnjih vrijednosti do konca 21. stoljec´a za globalnu povrsˇinsku temperaturu u odnosu na referentno razdoblje 1986.–2005. Sjencˇana podrucˇja odnose se na scenarij RCP2.6 (plavo) i RCP8.5 (crveno). Crna krivulja (sivo sjencˇanje) je simulacija vremenske evolucije historijskih podataka do 2005. godine. (Izvor: IPCC 2013.) Slika 6 prikazuje promjenu vrijednosti globalne godisˇnje povrsˇinske temperature do konca 21. stoljec´a uz primjenu dva razlicˇita scenarija (IPCC 2013): za razmjerno male buduc´eemisijeCO (oznacˇenokaoRCP2.6) izaosjetnovec´eemisije(RCP8.5). Prema 2 prvom scenariju, porast osrednjene globalne temperature na godisˇnjoj razini od oko 1◦C ostvario bi se nesˇto prije 2050. godine te se do konca stoljec´a ne bi znacˇajnije mijenjao (slika 6, plava krivulja). Sjencˇano plavo podrucˇje oznacˇava rasap rjesˇenjaˆ dobiveniz 32 globalnaklimatskamodela. Ovajscenarijmalo je vjerojatansobziromna dosegnutusadasˇnjurazinuemisijaikoncentracijastaklenicˇkihplinovainjihovetrendove 158 Matematicˇko-fizicˇki list, LXIV 3 (2013. – 2014.) u neposrednoj buduc´nosti. Prema scenariju RCP8.5, srednji porast globalne godisˇnje temperaturedokonca21.stoljec´adosegnuobioko 4◦C (slika 6,crvenakrivulja) stime da je tajporastod 2005.godinekontinuiran. Oba promatranascenarijane ukljucˇuju(jer to nije moguc´e!) buduc´e znacˇajne vulkanske erupcije koje bi mogle donekle utjecati na evoluciju klimatskih promjena. Prikazani porast srednje godisˇnje temperature ujedno znacˇi da c´e u buduc´nosti biti visˇe toplih temperaturnih kao i manje hladnih ekstrema. - Posljedicˇno, mogli bi ocˇekivati cˇesˇc´e i dugotrajnije toplinske valove. Medutim, ovakve promjene ne iskljucˇuju i pojavu hladnih temperaturnihekstrema zimi kao i do sada! Projicirani porast temperature nec´e biti ravnomjeran vec´ c´e neka podrucˇja iskusiti jacˇe zatopljenje od drugih. Slika 7a pokazuje da c´e, u odnosu na referentno razdoblje 1986.–2005., promjena u zadnja dva desetljec´a 21. stoljec´a, 2081.–2100., biti najvec´a u visokim i polarnim zemljopisnim sˇirinama, te da c´e zatopljenje biti izrazˇenije iznad kopna nego nad morem. Promjene u oborini (slika 7b) takod-er nec´e biti jednolike. Prema koncu 21. stoljec´a vec´i porast oborine (na godisˇnjoj razini) projiciran je u visˇim zemljopisnim sˇirinama i u ekvatorskom Pacifiku. Vrlo je vjerojatno da c´e ekstremni - oborinskidogadajiiznad kopna umjerenih sˇirina postati intenzivniji i cˇesˇc´i. Slika 7. Prostorna razdioba promjene u razdoblju 2081.–2100. u odnosu na razdoblje 1985.–2005. prema scenarijima RCP2.6 (lijevo) i RCP8.5 (desno) za a) srednju godisˇnju ◦ povrsˇinsku temperature (u C) i b) srednju godisˇnju kolicˇinu oborine (u %). (Izvor: IPCC 2013.) Neizvjesnost u klimatskom modeliranju Uzgoreprikazanerezultate,aliiuzmodeliranjeklimeiklimatskihpromjenaopc´enito vezano je niz neizvjesnosti (engl. uncertainties). Ovo je vrlo vazˇno naglasiti, kako se ne bi stekao dojam da su prikazane klimatske promjene apsolutne i nedvojbene. Neke od neizvjesnosti smo vec´ spomenuli ranije, a ovdje c´emo ih detaljnije prodiskutirati. Hawkins i Sutton (2009) dijele izvore neizvjesnosti u tri grupe: a) unutarnja (prirodna) Matematicˇko-fizicˇki list, LXIV 3 (2013. – 2014.) 159 varijabilnost klimatskog sustava, b) nesavrsˇenost klimatskih modela i c) nepoznavanje buduc´e koncentracije staklenicˇkih plinova. Na pocˇetku 2. poglavlja spomenuli smo - prirodene varijacije unutar klimatskog sustava, primjerice dvije uzastopne vrlo razlicˇite zime (ili ljeta). Ako su cˇeste i intenzivne, varijacije (ili klimatske fluktuacije) mogu “zamaskirati”buduc´eklimatskepromjene. Ovomozˇebitislucˇajuneposrednojbuduc´nosti kad klimatske promjene nisu izrazˇene; primjerice na slici 6 porast globalne temperature do 2050. godine je u oba scenarija relativno malen. U daljoj buduc´nosti klimatske promjene imaju vec´u amplitudu, pa prirod-eneklimatske fluktuacije imaju manji utjecaj. Nesavrsˇenost klimatskih modela je visˇeznacˇna. Prije svega nasˇe znanstvene spoznaje i razumijevanje klimatskog sustava su ogranicˇene; postoji mnosˇtvo procesa u atmosferi, oceanima i ostalim komponentamaklimatskog sustava koji josˇ nisu dobro objasˇnjeni ili su nepoznati. Vec´ ranije smo spomenuli da su numericˇka samo aproksimacije stvarnih rjesˇenja. Nadalje, mnogi fizikalni procesi malih skala (turbulencija, mikrofizika oblaka, konvekcija,zracˇenje) umodelimanisueksplicitnorazlucˇenizbogneadekvatnerezolucije samih modela te ih se mora parametrizirati empirijskim jednadzˇbama koje su izvedene iz podataka mjerenja. No, s obzirom da ne postoji jedinstven nacˇin parametrizacije, isti procesi mogu se drugacˇije prikazati u razlicˇitim modelima. Zato i dolazi do rasapa rjesˇenjau numericˇkimintegracijama,cˇakipriistomscenariju(ili prisilnomdjelovanju), akojiseocˇitujekaosjencˇanapodrucˇjauslikama5i6. Dakle,nebisetrebalipromatrati rezultati samo jednog klimatskog, vec´ rezultati skupa razlicˇitih modela (ili ansambla, engl. ensemble), a sjencˇana podrucˇjau slikama 5 i 6 onda ukazuju na raspon moguc´ih i jednako vjerojatnih rjesˇenja. Buduc´e koncentracije plinova staklenika i aerosola su mozˇda najvec´a nepoznanica u klimatskom modeliranju. Nitko sa sigurnosˇc´u ne mozˇe predvidjeti velicˇinu buduc´e populacije na Zemlji, niti kakav c´e biti stupanj industrijskog i tehnolosˇkog razvitka. Zbog toga su definirani razlicˇiti scenariji kako bi se mogle utvrditi, barem priblizˇno, donja i gornja granica klimatskih promjena. Buduc´e klimatske promjene u Hrvatskoj Nedvojbeno je da su klimatske promjene, barem djelomice uzrokovane ljudskim djelovanjem, vec´ prisutne. Znanstvena istrazˇivanja pokazuju da c´e se trend povec´anja klimatskih promjena nastaviti i u buduc´nosti. A kakve klimatske promjene mozˇemo ocˇekivati u Hrvatskoj? U istrazˇivanju obavljenom u DHMZ korisˇteni su rezultati 18 regionalnih klimatskih modela s rubnim uvjetima iz cˇetiri globalna klimatska modela. Projekcije su rad-ene prema scenariju koji je po emisijama CO negdje izmed-u RCP2.6 2 i RCP8.5. Svi regionalni modeli integrirani su za podrucˇje Europe na horizontalnoj rezoluciji od oko 25 km u okviru velikog europskog projekta ENSEMBLES2. Slika 8 pokazuje da bi do konca ovog stoljec´a moglo doc´i do osjetnog zatopljenja u Hrvatskoj. Za razdoblje oko sredine 21. stoljec´a (slika 8a) tijekom zime projiciran je porast temperature izmed-u 2.5 i 3◦C u kontinentalnoj Hrvatskoj te nesˇto blazˇi porast u obalnom podrucˇju. Ljeti je u sredisˇnjoj i juzˇnoj Dalmaciji moguc´ porast izmed-u 3 i 3.5◦C, a u ostalim dijelovima Hrvatske 2.5 i 3◦C (slika 8c). Projekcije upuc´uju na moguc´i izrazito visok porast temperature u zadnjih 30 godina 21. stoljec´a. U kontinentalnojHrvatskojzimiprojiciraniporastje od3.5do 4◦C te nesˇtoblazˇiporastu obalnompodrucˇju– izmed-u 3 i 3.5◦C (slika 8b). Ljetni, projiciraniporasttemperature 2 http://www.ensembles-eu.org/ 160 Matematicˇko-fizicˇki list, LXIV 3 (2013. – 2014.) je vrloizrazˇen,u juzˇnojisredisˇnjojDalmacijiizmed-u4.5i 5◦C, a u ostalimdijelovima Hrvatske izmed-u 4 i 4.5◦C (slika 8d). ◦ Slika 8. Promjena temperature na 2 m (u C) u odnosu na referentno razdoblje 1961.–1990. za zimu (gore) i ljeto (dolje) za razdoblje 2041.–2070. (lijevo) i razdoblje 2071.–2100. (desno). U svim tocˇkama dvije trec´ine modela daje isti predznak promjene kao srednjak skupa klimatskih modela. - Projiciranzimskiporastkolicˇineoborineizmedu5i15%zarazdobljeokosredine21. stoljec´a (slika 9a) ostaje prakticˇkineizmijenjeni u zadnjem 30-godisˇnjemrazdoblju21. stoljec´a, kada taj porast zahvac´a vec´e dijelove Hrvatske (slika 9b). Osjetnije smanjenje oborine oko sredine stoljec´a, izmed-u −15 i −25%, ocˇekuje se tijekom ljeta gotovo na cijelom podrucˇju Hrvatske s izuzetkom krajnjeg sjevera i zapada gdje bi smanjenje bilo izmed-u −5 i −15% (slika 9c). Prema koncu stoljec´a u sredisˇnjoji istocˇnojHrvatskoji Istri projicirano smanjenje oborine bilo bi od −15 do −25%, a u gorskoj Hrvatskoj te u vec´em dijelu Primorja i zaled-a izmed-u −25 i −35% (slika 9d). Cˇak i blazˇe klimatske promjene od gore opisanih mogle bi imati znatan utjecaj na drusˇtvo i zˇivot. Primjerice povec´anje temperature, osobito ljeti, imat c´e za posljedicu - povec´anje potrosˇnje elektricˇne energije za rashladivanje. S obzirom da se u Hrvatskoj velike kolicˇine elektricˇne energije proizvode iz hidro potencijala, smanjenje kolicˇine oborine u ljetnom dijelu godine mozˇe ugroziti proizvodnju potrebne elektricˇne energije. Zdruzˇeni efekti povec´anja temperature i smanjenja kolicˇine oborine mogu u ljetnom razdoblju rezultirati u povec´anom broju i dugotrajnijim susˇama, te tako utjecati na proizvodnju hrane, ali i na povec´anu opasnost od sˇumskih pozˇara. S druge pak strane, projicirano zatopljenje mozˇe imati pozitivan utjecaj na produljenje turisticˇke sezone na prijelazne klimatolosˇke sezone – proljec´e i jesen te na manje energije potrebne za zagrijavanje zimi. Dakle, buduc´e klimatske promjene ne moraju uvijek donijeti i negativne posljedice. Bez obzira na krajnji ishod valja se za njih unaprijed pripremiti kako bismo im se laksˇe prilagodili. Matematicˇko-fizicˇki list, LXIV 3 (2013. – 2014.) 161