SWIM modeli

Ushbu mintaqada suv sektori o'zgaruvchilari ma'lumotlarini yaratish uchun alohida model ishlatilgan: Tuproq va suvning integratsiyalashgan modeli (SWIM).

Model nima qiladi?

SWIM mintaqaviy miqyosda iqlim va erdan foydalanish o'zgarishi ta'sirini o'rganish uchun maxsus ishlab chiqilgan, bu erda ta'sirlar namoyon bo'ladi va moslashish choralari ko'riladi. Model mezomiqyosdagi o'zaro bog'liq jarayonlarni simulyatsiya qiladi, masalan, oqim hosil bo'lishi, o'simliklar va ekinlarning o'sishi, ozuqa moddalari va uglerod aylanishi va eroziya. U daryo oqimi, hosildorlik, ozuqa moddalarining kontsentratsiyasi va yuklari kabi ko'plab namunaviy natijalarni taqdim etadi. Ushbu yondashuv mintaqaviy mavjud ma'lumotlardan (iqlim, erdan foydalanish va tuproq) va fikr-mulohazalarni hisobga olgan holda kunlik vaqt bosqichida yagona model doirasida barcha o'zaro bog'liq jarayonlarni simulyatsiya qilish imkonini beradi. Modelni sozlash va qayta ishlash GIS interfeysi (GRASS asosida) tomonidan qo'llab-quvvatlanadi. Modelda 3-darajali dezagregatsiya sxemasidan foydalaniladi: havza – pastki havzalar – gidrotoplar. Natijalar vaqt seriyalari va bir qator o'zgaruvchilar uchun xaritalar sifatida taqdim etiladi. SWIM daryo havzasi va mintaqaviy miqyos uchun oraliq murakkablik modelidir, chunki u a) oʻzaro bogʻlangan gidrologik, oʻsimlik va ozuqaviy jarayonlarning ishonchliroq ifodalanishi tufayli sof gidrologik va yogʻingarchilik-oqim modellariga qaraganda kengroqdir; b) keng tarqalgan mintaqaviy ma'lumotlarga asoslangan va murakkabroq gidrologik modellarga qaraganda osonroq parametrlangan bo'lishi mumkin.

Uni kim saqlaydi?

SWIM PIKning GitLab manba kodlari omborida 2-tadqiqot bo'limining mintaqaviy gidrologik modellashtirish guruhi tomonidan qo'llab-quvvatlanadi va yanada rivojlantiriladi. Rivojlanish Mishel Vortmann, Stefan Liersch va Fred Hattermann tomonidan muvofiqlashtiriladi.

Model jamiyatdagi boshqa modellardan nimasi bilan farq qiladi?

Gidrologik tsiklni simulyatsiya qilish (suv oqimi, er osti suvlari darajasi): boshqa taqqoslanadigan ekogidrologik va gidrologik modellarga qaraganda bir xil yoki yaxshiroq;
Daryo havzasi miqyosida gidrologik siklni simulyatsiya qilish: kontinental miqyosdagi quruqlik modellari va suv resurslarining yirik modellariga qaraganda yaxshiroq va batafsilroq jarayon tavsifi;
Vegetatsiya jarayonlarini simulyatsiya qilish: odatda dinamik vegetatsiya jarayonlarini hisobga olmaydigan ko'plab gidrologik modellarga qaraganda yaxshiroq;
Suv sifatini simulyatsiya qilish: tuproq jarayonlarini ko'rsatmaydigan (yoki faqat kichik) kontseptual gidrologik modellarga qaraganda yaxshiroq;
Diffuz ifloslanishni simulyatsiya qilish: yaxshiroq vaqt va fazoviy o'lchamlari va dinamik landshaft jarayonlarini hisobga olgan holda boshqa tez-tez ishlatiladigan modellarga qaraganda yaxshiroq;
Yerdan foydalanish, qishloq xo'jaligini boshqarish, ekinlar hosildorligi va iqlim va erdan foydalanish o'zgarishlariga oid fikr-mulohazalar simulyatsiyasi: o'simliklarning o'sish jarayonlari kamaytirilgan boshqa modellarga qaraganda yaxshiroq.

Manbalar:

Krysanova, V., F. Hattermann, Sh. Huang, C. Hesse, T. Vetter, S. Liersch, H. Koch va ZW Kundzewicz, 2014. SWIM yordamida iqlim va erdan foydalanish o'zgarishi ta'sirini modellashtirish: bir nechta ilovalardan olingan saboqlar. Gidrologiya fanlari jurnali, qabul qilingan.
Krysanova, F. Wechsung, J. Arnold, R. Srinivasan, J. Williams, 2000. PIK hisoboti Nr. 69 "SWIM (Tuproq va suv bilan integratsiyalangan model), foydalanuvchi qo'llanmasi", 239p. SWIM_qo‘llanma
Krysanova, V., Mueller-Wohlfeil, DI, Becker, A., 1998. Mezomiqyosli suv havzalari uchun fazoviy taqsimlangan gidrologik / suv sifati modelini ishlab chiqish va sinovdan o'tkazish. Ekologik modellashtirish, 106, 261-289.

Iqlim stsenariylari

Iqlim o'zgarishi bo'yicha hukumatlararo panelning (IPCC) beshinchi baholash hisoboti uchun "Reprezentativ kontsentratsiya yo'llari" (RCPs) deb ataladigan yo'llar ishlab chiqilgan. Ular 2011 yildan 2100 yilgacha bo'lgan davrda sodir bo'lishi mumkin bo'lgan issiqxona gazlari keltirib chiqaradigan radiatsiya drayvlarining turli darajalarini tavsiflaydi. Biroq, ular bilan birga borish uchun hech qanday ijtimoiy-iqtisodiy "rivoyatlar" kiritilmagan. So'nggi bir necha yil ichida iqlim bo'yicha olimlar, iqtisodchilar va energetika tizimi modelerlaridan iborat xalqaro guruh global jamiyat, demografiya va iqtisodiyotning keyingi asrda qanday o'zgarishi mumkinligini o'rganuvchi bir qator yangi "yo'llar"ni ishlab chiqdi. Ular "Birgalikda ijtimoiy-iqtisodiy yo'llar" (SSPs) sifatida tanilgan. SSPlar 2017 yilda nashr etilgan (Riahi va boshq., 2017) va ular 2021/2022 yillarda IPCC Oltinchi Baholash Hisobotida katta rol o'ynaydi.

SSPlar bugungi kunda mavjud bo'lganlardan tashqari, yangi iqlim siyosati mavjud bo'lmagan taqdirda kelajakdagi o'zgarishlarni tavsiflovchi asosiy stsenariylardir. Ular dunyo bosib o'tishi mumkin bo'lgan beshta yo'lni taklif qilishadi. Beshta SSP asosan aholining o'sishi, urbanizatsiya, iqtisodiy o'sish, ta'lim va sog'liqni saqlashga investitsiyalar, energiya tizimi va erdan foydalanish, texnologik rivojlanish sur'ati, shuningdek, turmush tarzi o'zgarishi kabi talab omillarida farqlanadi (Riahi va boshq., 2017).

RCP sifatida SSPlar ham o'z dizaynida to'liq emas, chunki ular faqat ijtimoiy kelajakdir, iqlim o'zgarishi ta'sirini o'z ichiga olmaydi. Bundan tashqari, ularda hech qanday yumshatish yoki moslashish choralari qo'llanilmaydi (O'Neill va boshq., 2020). Shu sababli, ClimateImpactsOnline turli xil ijtimoiy-iqtisodiy va radiatsiya stsenariylariga mos keladigan iqlim ma'lumotlarini vizualizatsiya qilish uchun uchta SSP-RCP kombinatsiyasidan foydalanadi.

“Barqarorlik” SSP1 - 2.6

Iqlim o'zgarishining past stsenariysi (SSP1) nisbatan barqaror yo'lni taqdim etadi, odatda "Yashil yo'ldan borish" deb ataladi. Stsenariy ta'lim va sog'liqni saqlash sohalariga yuqori investitsiyalar kiritishni nazarda tutadi. Bular demografik o'tishning tezlashishiga va ayniqsa rivojlanayotgan mamlakatlarda aholi sonining sekin o'sishiga olib keladi. Umuman olganda, inson farovonligiga kengroq e'tibor qaratilgan. Rivojlanish maqsadlariga erishish uchun ortib borayotgan majburiyat tufayli tengsizlik mamlakatlar bo'ylab ham, mamlakat ichida ham kamayadi. Iste'mol materialning past o'sishiga va resurslar va energiya intensivligini kamaytirishga qaratilgan. SSP1 asosiy stsenariysi iqlimni yumshatish va moslashishda kam qiyinchiliklarga ega, chunki iqlim maqsadlariga global miqyosda erishish mumkin (O'Neill va boshq., 2017). SSP1 2100 yilda kvadrat metr uchun 2,6 vatt quvvatli quvvat bilan birlashtirilgan.

“Mintaqaviy raqobat” SSP3 - 7.0

"Mintaqaviy raqobat" deb ham ataladigan mo''tadil iqlim o'zgarishi stsenariysi (SSP3) qayta tiklangan millatchilik va mintaqaviy mojarolar bilan tavsiflanadi. Bu esa mamlakatlarni ichki yoki, eng ko‘p, mintaqaviy muammolarga ko‘proq e’tibor qaratishga undaydi. Masalan, energiya va oziq-ovqat xavfsizligi maqsadlariga faqat o'z mintaqasida erishiladi. Ta'lim va texnologik rivojlanishga investitsiyalar qisqaradi. Iqtisodiy rivojlanish sust, iste'mol moddiy ko'p va vaqt o'tishi bilan tengsizlik kuchayadi. Bundan tashqari, sanoatlashgan mamlakatlarda aholi o'sishi past, rivojlanayotgan mamlakatlarda esa yuqori. Umumiy SSP3 ekologik muammolarni hal qilish uchun past xalqaro ustuvorlik bilan tavsiflanadi (Fujimori va boshq., 2017). SSP3 stsenariysi kvadrat metr uchun 7 vattlik majburlash darajasi bilan birlashtirilgan.

“Qo'zg'aluvchan qazilmalarni ishlab chiqish” SSP5 - 8,5

Ekstremal stsenariy (SSP5) jadal texnologik taraqqiyot va inson kapitalining rivojlanishi bilan tavsiflanadi. Global bozorlar tobora integratsiyalashgan. Shuningdek, inson va ijtimoiy kapitalni oshirish uchun sog'liqni saqlash, ta'lim va muassasalarga kuchli investitsiyalar kiritilmoqda. Shu bilan birga, bu butun dunyo bo'ylab ko'p miqdorda qazib olinadigan yoqilg'i resurslaridan foydalanish va resurs va energiya talab qiladigan turmush tarzini qabul qilish bilan bog'liq. Ijtimoiy va ekologik tizimlarni, shu jumladan kerak bo'lganda geo-muhandislik bilan boshqarish qobiliyatiga ishonch bor (Kriegler va boshq., 2017). ClimateImpactsOnline SSP5 stsenariysining har kvadrat metr uchun 8,5 vatt issiqxona gazlaridan kelib chiqadigan nurlanish darajasi bilan kombinatsiyasidan foydalanadi.

Shuningdek qarang:

SSP ma'lumotlar bazasi

Umumiy ijtimoiy-iqtisodiy yo‘llar (SSPs): Umumiy ko‘rinish (plakat)
Manbalar:

O'Neill, B.C., Carter, T.R., Ebi, K. va boshqalar. Iqlim o'zgarishi stsenariysi doirasidagi yutuqlar va ehtiyojlar. Nat. Clim. Chang. 10, 1074–1084 (2020). https://doi.org/10.1038/s41558-020-00952-0

Riahi, K. et al., Umumiy ijtimoiy-iqtisodiy yo'llar va ularning energiya, erdan foydalanish va issiqxona gazlari emissiyasiga ta'siri: Umumiy ko'rinish, Global ekologik o'zgarish, 42-jild, 153-168 (2017). https://doi.org/10.1016/j.gloenvcha.2016.05.009.

Umumiy ko'rinish

ClimateImpactsOnline siz tanlagan mintaqa uchun iqlim va uning qishloq xo'jaligi, o'rmonlar, suv, energetika, turizm va sog'liqni saqlash kabi sohalarga ta'siri qanday rivojlanishi mumkinligini ko'rsatadi. Iqlim sektori o'zining iqlim o'zgarishlarini ko'rsatadi; boshqa sektorlar esa mumkin bo'lgan iqlim ta'sirlarini ko'rsatadi. Xaritalar, diagrammalar va jadvallar kuzatuvlar hamda turli ssenariylar uchun iqlim modellarining simulyatsiyalariga asoslangan.

Sahifani bir qarashda

Mintaqa(yuqori chap): boshqa mintaqa yoki mamlakatga o'tish.
Ssenariy(ikkinchi ustunning o'rtasi): kelajak ssenariysini tanlang; o'qlar ssenariylar bo'ylab o'tadi.
Ma'lumotlar haqida(yuqori o'ngda): ma'lumotlar, modellər va usullar haqida ma'lumot.
Yon panel(chapda): sektorni (masalan, Iqlim) va o'zgaruvchilar guruhini (masalan, Harorat) tanlang, so'ngra o'zgaruvchini. O'zgaruvchilar qatori ekranga sig'maydigan darajada ko'p bo'lishi mumkin:Uni yon tomonga aylantiring(sichqoncha g'ildiragi yoki touchpad, yoki telefon ekranida chapga surish) guruhning keyingi o'zgaruvchilariga o'tish uchun. Quyida portalning har bir mintaqasi tanlangan o'zgaruvchi bo'yicha solishtirilgan; joriy mintaqa ajratib ko'rsatilgan. Yana pastroqda o'zgaruvchining ta'rifini topasiz. "…ga davom eting" keyingi o'zgaruvchilar guruhiga olib boradi.
Xarita(o'ngda) rang shkalasining afsonasi bilan va pastda,vaqt chizig'i: davrni tanlang, animatsiyani o'yin tugmasi bilan ishga tushiring yoki ga o'tingFarqtaqqoslash davriga nisbatan.
Yuqori panel: Sozlamalar, til va "Eski dizayn" (portalning avvalgi versiyasi).

Smartfonlar va planshetlarda

Portal ekran o'lchamiga moslashadi. Smartfonda yon panel va xarita ketma-ket ko'rsatiladi: "Xaritani ko'rsatish" va "Ko'rsatkichlarni yashirish" ularni almashtiradi, yuqori panel esa menyu tugmasiga (☰) siqib qo'yiladi.

Sozlamalar

TugmaSozlamalaryuqori panelda sozlamalar ochiladi. Ular xarita, diagramma va jadvallarga birdek tatbiq etiladi.

Vaqt davomiyligi: 10 yoki 30 yildan ortiq degani.
Tarixiy ma'lumotlar: kuzatuvlar yoki iqlim modellarining tarixiy simulyatsiyalari (mavjud bo'lsa).
Ssenariy tanlovi: kelajakdagi ssenariy (ikkinchi satrda ham tanlash mumkin).
Fasllar: butun yil yoki alohida mavsum, mavsumlarni taklif qiluvchi o'zgaruvchilar uchun.
Xaritaga diagramma qatlami: diagrammalarda ko'rsatilgan hududlar, masalan, ma'muriy hududlar yoki mavjud bo'lsa, muhofaza qilinadigan hududlar, o'rmonlar yoki tog' tizmalari.
Ko'rsatish turi:Konturlar(tekis xarita),Hududni to'ldirish(har bir mintaqa uchun bitta rang, mintaqaviy o'rtacha qiymat) yoki model to'ri.
Xarita ma'lumotlari qatlami: xaritada shaharlar, daryolar, tog'lar yoki o'rmonlarni ko'rsating.
Farq xaritasi: farq rejimida 1991–2020-yillar davri bo'yicha o'zgarish, mutlaq yoki nisbiy (%) o'zgarish sifatida.
Mutaxassis rejimi: qo'shimcha diagrammalar, masalan, ba'zi iqlim o'zgaruvchilarining kunlik qiymatlari.

Xarita, kengaytirish va vaqt chizig'i

Maus g'ildiragi, ikki barmoq yoki plus va minus tugmalari bilan kengaytirish.Zoom darajasi qaysi hududlarni tanlashingiz mumkinligini belgilaydi:butun mintaqa yoki mamlakatni kengaytirilgan ko'rinishda ko'rib, uning quyi hududlariga yaqinlashish, masalan, federal shtatlarga va yana bir daraja pastroqda tumanlarga. Nozikroq darajalarga faqat yaqinlashish orqali erishiladi – avvalo bitta tumanning diagramma va jadvallarini olish uchun yaqinlashib ko'ring.

Xaritadagi pastki qismidagi vaqt chizig'ida davrni tanlaysiz. O'yin tugmasi davrlarni ketma-ket ko'rsatadi, o'qchalar esa bir davrga orqaga yoki oldinga siljitadi.Farqmutlaq qiymatlar va 1991–2020 yillarga nisbatan o'zgarish o'rtasida almashtiradi.

Diyagramlar va jadvallar

Xaritadagi hududlardan biriga bosib, uning diagrammasini oching. Qaysi hududlar bosilishi mumkinligi zoom darajasiga bog'liq: kichik hududlarga, masalan tumanlarga va ularning diagramma hamda jadvallariga kirish uchun yaqinlashtiring. Hudud ustiga kursorni olib borganda uning nomi ko'rsatiladi. Qiymatga ega bo'lmagan hududlar (masalan, hosildorlik modeli tasdiqdan o'tolmagan tuman) kulrang bo'lib, tanlab bo'lmaydi.

O'n yillik

The tabO'n yilliksaylangan o'zgaruvchining kuzatuv davridan 2100 yilgacha bo'lgan 10 yillik yoki 30 yillik qiymatlarini, tanlangan stsenariy va mavsum bo'yicha ko'rsatadi. y o'qi o'zgaruvchining o'z birliklarida qiymatini ko'rsatadi, nuqtali vertikal chiziq esa kuzatuv davrining yakunini belgilaydi. Uchta egri chiziq (yoki ba'zi o'zgaruvchilar uchun xatolik chiziqlari bilan stulchalar) model ansamblini umumlashtiradi: o'rtacha qiymat (ba'zi hududlarda mediana) va 10-dan 90-gacha foizgacha bo'lgan diapazon, ya'ni model natijalarining 80 % pastki va yuqori qiymatlar orasida joylashadi. Diyagramma ustiga sichqoncha kursorini olib borganda eng yaqin egri chiziq qiymati ko'rsatiladi.

Jadval

The tabJadvalbutun yil va fasllar bo'yicha tanlangan davrning qiymatlarini ro'yxatlaydi.

Oylik

Mavsumlarni taqdim etadigan ko'plab o'zgaruvchilar uchun tegishli yorliq mavjudOyliktanlangan davrning yanvar-dekabr oylar bo'yicha oylik qiymatlari bilan: o'rtacha qiymat, 10-dan 90-gacha foiziligi oralig'i va nuqtali chiziq bilan 1991–2020 yillar referens davri. Davr vaqt chizig'idagi tanlov va 10/30 yillik sozlamaga muvofiq keladi; jadvalda esa u ostida berilganVaqt oraligi. Diagramma ustiga sichqoncha kursorini olib borganda oy va eng yaqin egri chiziq qiymati ko'rsatiladi. Tegishli yorliq faqat mintaqaning oylik qiymatlari allaqachon hisoblangan joyda (hozircha Germaniya va Bavariya) paydo bo'ladi.

Iqlim diagrammasi

O'rtacha harorat va yog'ingarchilik uchun jadvaldagi bo'lim nomiIqlim diagrammasiHarorat chap o'q bo'yicha, yog'ingarchilik esa o'ng o'q bo'yicha berilgan, shkalasi 10 °C ga 20 mm to'g'ri keladigan qilib moslashtirilgan; 100 mm dan yuqorida yog'ingarchilik o'qi o'nta qismga siqilgan (gorizontal chiziq). Ikki ko'rinishni tanlash mumkin:

Walter-Lieth:harorat va yog'ingarchilik egri chiziqlar sifatida, ularning orasidagi maydonlar to'ldirilgan:quruq(nuqtali sariq) harorat egri chiziqi yog'ingarchilik egri chizig'idan yuqorida joylashgan joyda,nam(ko'k nuqtali) qayerda yog'ingarchilik uning ustida joylashgan, vaperhumid(ko'k) 100 mm dan yuqori yog'ingarchilik uchun.
Sotillar:harorat chiziq, yog'ingarchilik esa ustunlar ko'rinishida; harorat chiziqi ustunda joylashsa, oy odatda quruq bo'ladi.

1991–2020 yillar bo'yicha ma'lumotlar chiziqli chiziqlar bilan ko'rsatilgan. Tanlangan ko'rinish sessiya davomida saqlanadi.

Kundalik

The tabKundalikbosilgan mintaqa uchun joriy yilning 1991 yildan beri kuzatilgan yillar va kelajak bilan solishtirganda kun sayin qanday rivojlanayotganini ko'rsatadi. Bu iqlim o'zgaruvchilari va ulardan olingan ko'plab ko'rsatkichlar, masalan, issiq kunlar, muzli kunlar, qurg'oqchilik davrlari yoki o'sish darajasi kunlari uchun taqdim etilgan.

Joriy yil(qora) ma'lumotlar mavjud bo'lgan oxirgi kungacha; yangi yakunlangan yilning yanvar oyining birinchi kunlari.
Qulaylik diapazoni kuzatilgan yillar (har bir kalendar kunning 10-dan 90-gacha foiziligi) va ularning o'rtacha qiymati.
Eng iliq va eng sovuq ikkita kuzatilgan yillar, o'zgaruvchiga qarab eng nam va eng quruq yoki eng ko'p va eng kam kunlarga ega bo'lgan yillar.
Kelajakvaqt chizig'i ssenariysida: davrning barcha model yillari o'rtachasi va iliq hamda sovuq model yili (90- va 10-foyiz). Davr afsonaning ostida tanlanadi. Ushbu chiziqlar dastlab yashirin bo'ladi.

Diyagramma ustidagi tugmalar o'rtasida almashtiradiMutlaq(kunlik qiymatlar),Yig'indili(1 yanvardan beri yig'indi) va haroratlar uchun,Yig'indili (−22 °C), 22 °C dan og'ishlar yig'indisi, sovutish talabining o'lchovi. Issiq kunlar kabi kunlar soni yig'iladi; har bir kun chegarani kesib o'tgan hudud ulushi bilan hisoblanadi. Qurg'oqchilik kabi davrlar uchun har bir kun o'sha kungacha bo'lgan eng uzun davrni ko'rsatadi. Afsona yozuviga bosish chiziqni yashiradi yoki ko'rsatadi; diagramma ustiga sichqoncha kursorini olib borganda o'sha kun va eng yaqin chiziq qiymatini ko'rsatadi.

Inmutaxassis rejimidiyagramma barcha kuzatilgan yillarni kulrang chiziqlar bilan qo'shimcha qiladi, kenglikdan yuqori va past bo'lgan eng ko'p kunlarga ega yillarni (10–90 %), joriy yil hozirgacha kenglikdan tashqarida bo'lgan kunlar sonini va uning barcha yillar orasidagi o'rnini ko'rsatadi.

Kuzatuvlar 2019 yilgacha W5E5 v2.0 dan, 2020 yildan boshlab esa Copernicus Iqlim O'zgarishi Xizmatining qayta tahlili (reanalysis) bo'lgan ERA5 dan olinadi. ERA5 har kuni taxminan olti kunlik kechikish bilan yangilanadi va W5E5 ga nisbatan tarafkashlikni tuzatish orqali moslashtiriladi, shunda so'nggi yillar kuzatuvlar seriyasini davom ettiradi va kelajak prognozlariga mos keladi. Kelajak ma'lumotlari xaritalardagi kabi bir xil model hisoblashlari asosida olinadi.

Ma'lumotlarni yuklab olish

Diagrammaning ostida ma'lumotlar, mintaqa, davr va afsonaning tavsifi hamda yuklab olish havolalari keltirilgan:SVG / CSVSVG grafikasi ko'rinishida ko'rsatilgan diagrammani (o'n yillik, oylik va iqlim diagrammasining ikkala ko'rinishi) yoki Jadvallar yorlig'ida jadvali CSV formatida beradi. Oylik yoki Iqlim diagrammasi yorlig'ida ikkinchi havola o'n ikki oylik qiymatlarni CSV formatida beradi. Hududlarning NetCDF fayllari (nc Region) barcha davrlar uchun sohadagi barcha o'zgaruvchilarni, jumladan oylik qiymatlarni o'z ichiga oladi (<o'zgaruvchi>-m01ga-m12);nc Tarmoqxaritadagi panjara bo'yicha taqsimlangan ma'lumotlardir.