Konstrukce lokálních projekcí změny klimatu pomocí statistického downscalingu

• Název práce v češtině: Konstrukce lokálních projekcí změny klimatu pomocí statistického downscalingu
• Název v anglickém jazyce: Constructing local climate change projections using statistical downscaling
• Klíčová slova: změna klimatu, projekce změny klimatu, klimatické modely, statistický downscaling
• Klíčová slova anglicky: climatic change, climate change projections, climate models, statistical downscaling
• Akademický rok vypsání: 2017/2018
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra fyzické geografie a geoekologie (31-330)
• Vedoucí / školitel: prof. RNDr. Radan Huth, DrSc.
• Řešitel: skrytý - zadáno vedoucím/školitelem
• Datum přihlášení: 06.10.2017
• Datum zadání: 06.10.2017

Předběžná náplň práce

Hlavními nástroji pro konstrukci projekcí změny klimatu jsou globální klimatické modely (GCMs); ty však nejsou schopny věrohodně simulovat klimatické podmínky v regionálním a lokálním měřítku. Jedním z běžně užívaných nástrojů, jak transformovat projekce z GCMs do menších měřítek, je statistický downscaling. Statistický downscaling spočívá v hledání statistických vztahů mezi proměnnými velkého měřítka, často ve volné atmosféře, jež GCMs dobře simulují, a lokálními hodnotami klimatických prvků (přízemní teplota, srážky, …), jež jsou důležité mj. pro vyhodnocení možných dopadů klimatické změny.
Dizertační práce má dva hlavní okruhy cílů. První okruh tvoří metodické aspekty statistického downscalingu, jež dosud nebyly uspokojivě vyřešeny. Jedná se např. o srovnání mezi „plošným“ a „sloupcovým“ přístupem (kde potenciální prediktory tvoří buď jedna proměnná v mnoha uzlových bodech – „plošný přístup“, nebo větší množství proměnných v jednom uzlovém bodě – „sloupcový přístup“) a srovnání různých přístupů k downscalingu extrémních hodnot. Druhým okruhem je vlastní konstrukce lokálních projekcí změny klimatu; zde se práce soustředí na srovnání statistického downscalingu s dynamickým downscalingem, tj. se simulacemi pomocí regionálních klimatických modelů, nebo na formulaci pravděpodobnostních scénářů změny klimatu pomocí ensemblu modelů statistického downscalingu, což je dosud neřešený (a nevyřešený) úkol. Cílovými proměnnými pro downscaling budou přízemní teplota vzduchu a srážky.
Práce se soustředí na Evropu s možným rozšířením v rámci existujících mezinárodních spoluprací např. na jihovýchod Jižní Ameriky. Pro kalibraci modelů statistického downscalingu budou využita pozorovaná staniční data (databáze ECA&D pro Evropu, GHCN pro celý svět), příp. data transformovaná do pravidelné sítě uzlových bodů (E-OBS pro Evropu, CRUTem pro celý svět) a data z atmosférických reanalýz (NCEP/NCAR, ERA-40, …). Pro konstrukci projekcí změny klimatu budou využity nejnovější integrace globálních klimatických modelů, dostupné buď veřejně, nebo prostřednictvím mezinárodních projektů, do jejichž rámce disertační práce spadá. Výběr konkrétních metod statistického downscalingu, vhodných prediktorů a dalších parametrů modelů bude proveden na základě rešerše odborné literatury.
Základní literatura
Benestad, R.E., Hanssen-Bauer, I., Chen, D., 2008: Empirical-Statistical Downscaling. World Scientific Publishing
Bürger, G., Murdock, T.Q., Werner, A.T., Sobie, S.R., 2012: Downscaling extremes - an intercomparison of multiple statistical methods for present climate. J. Climate,25, 4366-4388.
Fowler, H.J., Blenkinsop, S., Tebaldi, C., 2007: Linking climate change modelling to impacts studies: recent advances in downscaling techniques for hydrological modelling. Int. J. Climatol.,27, 1547-1578.
Huth, R., 2002: Statistical downscaling of daily temperature in central Europe. J. Climate,15, 1731-1742.
Huth, R., Mikšovský, J., Štěpánek, P., Belda, M., Farda, A., Chládová, Z., Pišoft, P., 2015: Comparative validation of statistical and dynamical downscaling models on a dense grid in central Europe: Temperature. Theor. Appl. Climatol.,120, 533-553.
Maraun, D. et al., 2010: Precipitation downscaling under climate change. Recent developments to bridge the gap between dynamical models and the end user. Rev. Geophys.,48, RG3003.
Maraun, D., Widmann, M., Gutierrez, J.M., Kotlarski, S., Chandler, R.E., Hertig, E., Wibig, J., Huth, R.,Wilcke, R.A.I., 2015: VALUE: A framework to validate downscaling approaches for climate change studies. Earth’s Future, 3, 1-14
Stocker T.F. a kol., 2013: Climate Change 2013. The Physical Science Basis. Working Group I Contribution to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press
Wilby, R.L., Dawson, C.W., 2013: The Statistical DownScaling Model: insights from one decade of application. Int. J. Climatol.,33, 1707-1719.