WSTĘP DO GEOGRAFII FIZYCZNEJ SYSTEMOWY OBRAZ PRZYRODY - MODELE Wykład dla I roku Zaocznego Studium Geografii w roku akademickim 2007/8

Pojęcie modelu jest niejednoznaczne! LUDZIE I TWORZONE PRZEZ NICH MODELE OTACZAJĄCEGO ŚWIATA CO TO JEST MODEL? Pojęcie modelu jest niejednoznaczne! Zazwyczaj przez słowo model rozumie się: pewne „odwzorowanie” czy też „obraz” – „kopię” czegoś występującego w realnym świecie, lub pewien „wzorzec”, a czasami model jest utożsamiany z pewnym szeroko rozumianym „sposobem” działania. W naszych rozważaniach traktujemy model jako pewne „odwzorowanie”. Przez model systemu rozumie się przedstawienie interesujących nas istotnych właściwości rzeczywistego (lub tworzonego systemu) w dogodnej dla nas postaci.

Model systemu jest z reguły uproszczeniem rzeczywistości. LUDZIE I TWORZONE PRZEZ NICH MODELE OTACZAJĄCEGO ŚWIATA PODSTAWOWE CECHY MODELI Model systemu jest z reguły uproszczeniem rzeczywistości. Model systemu powinien zewnętrznie, w zakresie nas interesującym, zachowywać się podobnie jak system, aczkolwiek może mieć inną strukturę wewnętrzną. Modele systemów mają z reguły znacznie mniejszą ilość wejść i wyjść niż systemy rzeczywiste. Model systemu powinien cechować się łatwością wykorzystania zgodnie z przeznaczeniem.

LUDZIE I TWORZONE PRZEZ NICH MODELE OTACZAJĄCEGO ŚWIATA PRZEZNACZENIE MODELI (cele ich tworzenia) BADANIE – czyli model służy do wyjaśnienia zachowania się sytemu w określonych warunkach. PROGNOZOWANIE – czyli model służy do przewidywania zachowania się systemu w przyszłości. PROJEKTOWANIE – czyli model służy do optymalizacji struktury i parametrów projektowanego systemu. KIEROWANIE – czyli model służy do podejmowania decyzji w działającym systemie.

Matematyczne – w postaci układu zależności matematycznych. LUDZIE I TWORZONE PRZEZ NICH MODELE OTACZAJĄCEGO ŚWIATA TYPY MODELI (ze względu na ich konstrukcję) Koncepcyjne albo jakościowe – np. model Ptolemeusza systemu słonecznego lub model systemu motywacji pracownika do wydajnej pracy. Fizyczne – np. model koryta rzeki w skali laboratoryjnej, lub model samolotu testowany w tunelu aerodynamicznym. Analogowe – np. symulacja systemu sieci wodociągowej za pomocą złożonego układu elektrycznego, lub symulacja systemu sterowania za pomocą analizatora analogowego. Matematyczne – w postaci układu zależności matematycznych. Komputerowe – za pomocą odpowiedniego programu komputerowego. Modele takie budowane są z równań matematycznych, zależności statystycznych i reguł probabalistycznych. Ich specyfiką jest możliwość symulowania ewolucji systemu poprzez krokowe zmiany parametrów wyjściowych.

Model CZARNEJ SKRZYNKI LUDZIE I TWORZONE PRZEZ NICH MODELE OTACZAJĄCEGO ŚWIATA TYPY MODELI (ze względu na ich relacje do modelowanego systemu) Model Białej SKRZYNKI (White box) Model SZAREJ SKRZYNKI (Gray box) Model CZARNEJ SKRZYNKI (Black box)

System klima tyczny Ziemi

Struktura modelu GCM

Struktura modelu GCM

Rozdzielczość przestrzenna modelu

Modele klimatyczne przykłady równań matematycznych reprezentujących zjawiska atmosferyczne (cyrkulacja atmosferyczna, temperatura i wilgotność)

Walidacja symulacji

Walidacja symulacji: temperatura

Walidacja symulacji: opady

Symulacja pokrywy chmur – lata 90 XXw. … i rok 2000

Składowa zlodowaceń kontynentalnych Złożony model UVic Składowa zlodowaceń kontynentalnych Półkula północna Obraz symulowany Obraz rzeczywisty Półkula południowa Porównanie obserwowanego i symulowanego zasięgu i miąższości zlodowaceń kontynentalnych na półkuli północnej i południowej