Paillard's Modell der Eiszeitzyklen
Paillard's Modell ist ein einfaches konzeptionelles Modell. Es geht darum,
aus dem Insolationsantrieb (genauer: der Sommer-Insolation bei 65N, als
Modell-Input) die globale Eismenge zu berechnen (Modelloutput), und dann
diese Zeitreihe mit der tatsächliche Vereisung (aus marinen delta-18O
Daten) zu vergleichen.
Paillards Ansatz besteht in der Annahme, daß das Klimasystem drei Zustände kennt: Interglazial (i) mit kaum Eis, schwaches Glazial (g) mit mittlerer Eismenge, volles Glazial (G) mit starker Vereisung.
Paillard definiert dann einfach einige Spielregeln, nach denen Übergänge zwischen diesen Zuständen passieren, je nachdem wie stark die Insolation ist und wieviel Eis vorhanden ist. Die überraschendste Regel dabei ist, daß man nicht von schwachem Glazial wieder in ein Interglazial zurück kann - erst wenn es volle Vereisung gab, kann es wieder warm werden! Das Modell zeigt, daß sich mit dieser Spielregel realistische Eiszeitzyklen ergeben - wieso eine solche Regel gelten sollte, was also die physikalischen Gründe dafür sind, kann ein solches Modell nicht zeigen. Dies ist noch umstritten.
Die genauere, volle Beschreibung des Modells findet sich in Paillards
Originalartikel in Nature (ca. 500 KB):
Paillard, D. The timing of Pleistocene glaciations
from a simple multiple-state climate model. Nature 391, 378-381 (1998).
Da das Modell so einfach ist, ist es in einem Spreadsheet (Microsoft
Excel) programmiert, dies könnt ihr hier runterladen und damit spielen
(ca. 300 KB):
Paillard's Modell als ge-zip-ter Excel
file
Oben im Sheet "model" sind in rot die Parameter angegeben, die kann
man variieren. Auf dem Sheet "figure" sieht man dann das Ergebnis gleich
als Grafik.
Was kann man damit probieren? Hier sind Didier's Tipps:
Well, all parameters can be changed.
Die Anfangsbedingungen sind unten (ebenfalls rot) angegeben.
Von oben nach unten ist die Zeit im Spreadsheet, von links nach rechts
schreitet die Berechnung voran - wenn man auf die jeweiligen Zellen klickt,
wird die Formel angezeigt, mit der sie berechnet sind.
Man kann die Rechnung nachvollziehen, wenn man sie mit den Formeln
im Nature-Artikel vergleicht! (Zwei Stunden Zeit muß man dazu wohl
investieren.)
There is just one "trick" for the spreadsheet to work properly:
You can:
- the 3 states (i_val=0; g_val=1; Gl_val=1.00000001) have to be
different (there are tests like: if (state == g_val then...)).
In particular, g_val is not strictly equal to Gl_val.
* change the initial condition to test the "locking" of the 100k
cycles on
insolation
* change the thresholds and time constants (or coefficients) to
test robustness
eg: changing "seuil2 = -0.75" into "seuil2 = -0.5" affects the future
without
changing the past, for low eccentricity forcing (cf. Fig. 14).
One interesting thing to note for student, is that "results" are
changing
in a "discreet" fashion when parameters are changed "continuously".
->There is only a "discreet" spectrum of possible results.
Cheers,
Didier
