Het Atmosfeer-Oceaan Modelsysteem van het IMAGE-model. Achtergrondrapport van het mondiale modelsysteem voor bepaling van concentraties, klimaatverandering en zeespiegelstijging

In this report, we describe the technical background of the Atmosphere Ocean System (AOS) of the Integrated Model to Assess the Global Environment (IMAGE, version 2.2). The AOS submodel elaborates the global concentrations of the most important greenhouse gases and ozone precursors, along with their direct and indirect effects on global-mean radiative forcing. These submodels are based on state-of-the-art approximations, as published by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) in its Third Assessment Report (TAR). That these simple submodels can adequately reproduce the global concentrations and forcings of more complex models in a very short runtime is also true for the simple climate submodel for calculating the consequences for the climate system and sea-level rise described in this report. We also elaborate on the scientific background and the most important features of the different submodels, comparing the results with other models and observations. Furthermore, we demonstrate that AOS adequately represents the 1970-1995 period for the main global indicators (concentrations, temperature increase and sea-level rise).Dit rapport beschrijft de technische achtergrond van het atmosfeer-oceaan systeem van het IMAGE-model (Integrated Model to Assess the Global Environment). Het atmosfeer-oceaan systeem van IMAGE modelleert de atmosferische concentraties van de meest belangrijke broeikasgassen en de directe en indirecte effecten van die gassen op de stralingsbalans. Deze submodellen zijn gebaseerd op state-of-the-art benaderingen van meer complexe modellen, zoals gepubliceerd in de Third Assessment Report van het IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change). Dit geldt ook voor het eenvoudige klimaatmodel, wat in dit rapport wordt beschreven en wat de mondiaal gemiddelde klimaatverandering en zeespiegelstijging berekent. Naast de belangrijkste kenmerken van de submodellen, wordt ook de meest relevante wetenschappelijke achtergrond geschetst. Eveneens worden voor een aantal mondiale indicatoren de resultaten vergeleken met observaties en resultaten van meer complexe modellen en wordt aangetoond voor deze indicatoren dat het atmosfeer-oceaan systeem in de periode 1970 - 1995 goed benadert. Elk hoofdstuk wordt afgesloten met projecties tot 2100 volgens de SRES scenario's van het IPCC, zoals die door het IMAGE team in 2001 zijn gepubliceerd

De Safe Landing analyse: Gebruikershandleiding

In vergelijking met de lange tijdshorizon van klimaatverandering is de tijdshorizon van beleidsmakers noodzakelijkerwijs veel korter. Ter ondersteuning van de lopende klimaatonderhandelingen is een methodologie ontwikkeld voor het koppelen van korte termijn besluiten over de beperking van de emissies van broeikasgassen aan doelstellingen voor bescherming van het klimaat op lange lange termijn: de Safe Landing analyse. Dit rapport geeft een beschrijving van het analyse-instrument dat die benadering gebruikt voor het bepalen van zogenaamde 'veilige emissie corridors'. Die corridors geven de hoeveelheden broeikasgas-emissies aan die verenigbaar zijn met bepaalde korte en lange termijn klimaatdoelen (bestaande uit maximale waarden voor indicatoren voor de gevolgen van klimaatverandering) en maximale snelheden voor de vermindering van de emissies van broeikasgassen (als een schatting van de technische en economische belemmeringen voor de vermindering van emissies op mondiale schaal). De berekeningsmethodiek van de Safe Landing analyse is gebaseerd op regressie analyses op de resultaten van het integrale klimaatmodel IMAGE 2 van het RIVM.In comparison with the long time horizon of climate change, the time horizon of climate policy-making is by necessity much shorter. To support current climate negotiations, a methodology has been developed to link long-term climate protection goals to decisions on short-term greenhouse gas emission controls: the Safe Landing Analysis. This report describes the tool based on this methodology which is used to calculate the so-called 'Safe Emission Corridors'. These corridors indicate the range of short term greenhouse gas emissions that are compatible with particular sets of specified short and long-term (2010 to 2100) climate goals (defined as limits for climate impact indicators) and maximum rates of emission reductions (as a proxy for economic and technological constraints for global emission control). The Safe Landing Analysis tool, based on regression analyses, uses results from the integrated climate change computer model, IMAGE 2, developed at RIVM.RIVM DGM NO

Het Atmosfeer-Oceaan Modelsysteem van het IMAGE-model. Achtergrondrapport van het mondiale modelsysteem voor bepaling van concentraties, klimaatverandering en zeespiegelstijging

Dit rapport beschrijft de technische achtergrond van het atmosfeer-oceaan systeem van het IMAGE-model (Integrated Model to Assess the Global Environment). Het atmosfeer-oceaan systeem van IMAGE modelleert de atmosferische concentraties van de meest belangrijke broeikasgassen en de directe en indirecte effecten van die gassen op de stralingsbalans. Deze submodellen zijn gebaseerd op state-of-the-art benaderingen van meer complexe modellen, zoals gepubliceerd in de Third Assessment Report van het IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change). Dit geldt ook voor het eenvoudige klimaatmodel, wat in dit rapport wordt beschreven en wat de mondiaal gemiddelde klimaatverandering en zeespiegelstijging berekent. Naast de belangrijkste kenmerken van de submodellen, wordt ook de meest relevante wetenschappelijke achtergrond geschetst. Eveneens worden voor een aantal mondiale indicatoren de resultaten vergeleken met observaties en resultaten van meer complexe modellen en wordt aangetoond voor deze indicatoren dat het atmosfeer-oceaan systeem in de periode 1970 - 1995 goed benadert. Elk hoofdstuk wordt afgesloten met projecties tot 2100 volgens de SRES scenario's van het IPCC, zoals die door het IMAGE team in 2001 zijn gepubliceerd.In this report, we describe the technical background of the Atmosphere Ocean System (AOS) of the Integrated Model to Assess the Global Environment (IMAGE, version 2.2). The AOS submodel elaborates the global concentrations of the most important greenhouse gases and ozone precursors, along with their direct and indirect effects on global-mean radiative forcing. These submodels are based on state-of-the-art approximations, as published by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) in its Third Assessment Report (TAR). That these simple submodels can adequately reproduce the global concentrations and forcings of more complex models in a very short runtime is also true for the simple climate submodel for calculating the consequences for the climate system and sea-level rise described in this report. We also elaborate on the scientific background and the most important features of the different submodels, comparing the results with other models and observations. Furthermore, we demonstrate that AOS adequately represents the 1970-1995 period for the main global indicators (concentrations, temperature increase and sea-level rise).VRO

Modelleren van land degradatie in IMAGE

Food security may be threatened by loss of soil productivity as a result of human-induced land degradation. Water erosion is the most important cause of land degradation, and its effects are irreversible. This report describes the IMAGE land degradation model developed for describing current and future global problems of water erosion at a 0.5 by 0.5 degree longitude and latitude resolution. The sensitivity to water erosion is computed from the terrain erodibility (based on soil and terrain characteristics), rainfall erosivity and land cover. Sensitivity is expressed in relative terms. The results can be used to identify regions where problems of water erosion may present under scenarios of population and economic growth, technological change and climate change.Achteruitgang van de kwaliteit van land voor landbouwproductie als gevolg van land degradatie kan een bedreiging vormen voor de voedselproductie. Erosie veroorzaakt door oppervlakkige afstroming van neerslag is wereldwijd de belangrijkste vorm van land degradatie, met irreversibele effecten. Dit rapport beschrijft het IMAGE land degradatie model waarmee huidige en toekomstige problemen van erosie door regenval kunnen worden beschreven met een ruimtelijke resolutie van 0.5 breedtegraad bij 0.5 lengtegraad. De gevoeligheid voor water erosie wordt berekend uit een aantal bodemhoedanigheden en relief, de intensiteit van regenval en de landbedekking. De relatieve gevoeligheid voor water erosie wordt uitgedrukt in een kwalitatieve index, omdat kwantificering van bodemverlies op de gewasproductiviteit van land op mondiale schaal niet mogelijk is. De resultaten kunnen worden gebruikt om gebieden te identificeren waar problemen van erosie op kunnen treden, op basis van scenario's van groeiende bevolking en economie, technologische vooruitgang en klimaatverandering

Modelleren van land degradatie in IMAGE

Achteruitgang van de kwaliteit van land voor landbouwproductie als gevolg van land degradatie kan een bedreiging vormen voor de voedselproductie. Erosie veroorzaakt door oppervlakkige afstroming van neerslag is wereldwijd de belangrijkste vorm van land degradatie, met irreversibele effecten. Dit rapport beschrijft het IMAGE land degradatie model waarmee huidige en toekomstige problemen van erosie door regenval kunnen worden beschreven met een ruimtelijke resolutie van 0.5 breedtegraad bij 0.5 lengtegraad. De gevoeligheid voor water erosie wordt berekend uit een aantal bodemhoedanigheden en relief, de intensiteit van regenval en de landbedekking. De relatieve gevoeligheid voor water erosie wordt uitgedrukt in een kwalitatieve index, omdat kwantificering van bodemverlies op de gewasproductiviteit van land op mondiale schaal niet mogelijk is. De resultaten kunnen worden gebruikt om gebieden te identificeren waar problemen van erosie op kunnen treden, op basis van scenario's van groeiende bevolking en economie, technologische vooruitgang en klimaatverandering.Food security may be threatened by loss of soil productivity as a result of human-induced land degradation. Water erosion is the most important cause of land degradation, and its effects are irreversible. This report describes the IMAGE land degradation model developed for describing current and future global problems of water erosion at a 0.5 by 0.5 degree longitude and latitude resolution. The sensitivity to water erosion is computed from the terrain erodibility (based on soil and terrain characteristics), rainfall erosivity and land cover. Sensitivity is expressed in relative terms. The results can be used to identify regions where problems of water erosion may present under scenarios of population and economic growth, technological change and climate change.UNEP VROM NO

Dokumentatie van een geografisch expliciet dynamisch model van de koolstof cyclus

Dit rapport is ook verschenen als NOP-rapport onder nummer 410100045 in 1995De afgelopen decennia is de CO2 concentratie in de atmosfeer gestegen. De verwachting is, dat zonder een drastische beperking van de CO2 emissie de mondiale concentratie van dit broeikasgas medio volgende eeuw verdubbeld zal zijn. Om de gevolgen hiervan te kunnen bepalen, is een goed begrip van de mondiale koolstof (C) cyclus noodzakelijk. De terrestrische biosfeer is hier een belangrijk onderdeel van. De biosfeer bevat veel koolstof en is gevoelig voor klimaatverandering. Een modelmatige benadering is de meest bruikbare methode om goed inzicht te krijgen in de complexe interacties tussen klimaat, land en de C cyclus. Het terrestrische C model, beschreven in dit rapport, is onderdeel van het IMAGE 2 model (Integrated Model to Assess the Greenhouse Effect) maar kan ook als zelfstandig model opereren. Het C cyclus model simuleert zowel de uitwisseling tussen de diverse componenten van de biosfeer als de uitwisseling tussen de biosfeer en de atmosfeer. Alle berekeningen vinden plaats binnen een geografisch expliciet raster met een resolutie van 0.5 graad. Netto primaire produktie (NPP) is de sturende variabele in het model en is afhankelijk van het type vegetatie en van verschillende milieufactoren. Actuele NPP verandert als response op een verhoogde atmosferische CO2 concentraties en klimaat. Deze gesimuleerde terugkoppelingen zijn: stimulering van de plantengroei en verbeterde watergebruik-efficientie door verhoogde atmosferische CO2 concentraties, en het effect van temperatuur en vochtbeschikbaarheid op plantengroei en op decompositie. De actuele NPP waarden veranderen daarnaast als vervolg van verschuivingen in landbedekking door klimaatverandering. In tegenstelling tot vele andere modellen, houdt dit C model er rekening mee dat een verandering van landbedekking een langzaam proces is, waarin gedurende een zekere periode een instabiele situatie kan ontstaan. Toepassingen van het model worden gepresenteerd en het belang van de terrestrische biosfeer voor de C cyclus worden geevalueerd. Een van de belangrijkste conclusies is dat de rol van de biosfeer in de mondiale C cyclus niet mag worden onderschat en dat grote verschillen optreden in de regionale response patronen. Door deze aanpak en het opnemen van de specifieke terugkoppeling processen is het mogelijk om een beter inzicht te krijgen in de regionale verschillen van de C cyclus van de terrestrische biosfeer. Daarnaast heeft het model de mogelijkheid om de gevolgen van klimaatverandering en verschillende mitigatie-mogelijkheden te evalueren.The CO2 concentration in the atmosphere has increased considerably during the last century. Without strong reductions of greenhouse gas emissions, the concentration will double from the pre-industrial level in the middle of next century. For a better understanding of its consequences a thorough understanding of the global C cycle is important. The terrestrial biosphere is a crucial part of the C cycle, because of its large C exchange capacity and the sensitivity of its fluxes for changes in environmental conditions. The terrestrial C cycle model, described in this report, is a component of the Integrated Model to Assess the Greenhouse Effect (IMAGE 2) but can also be used in a stand-alone mode. The model simulates major C fluxes between the terrestrial biosphere and the atmosphere, and determines C storage in different compartments of the terrestrial biosphere on a 0.5 x 0.5 degree grid. The driving factor is the net primary production (NPP) of ecosystems. The actual value of NPP depends on the land cover characteristics in each grid cell and on different local environmental conditions. Actual NPP is altered by CO2 fertilization (again dependent on climate and several local conditions), the effects of a changing temperature and moisture availability on net plant photosynthesis and soil decomposition, and an increase of the water use efficiency of plants under increased atmospheric CO2 concentration. Shifting vegetation zones as a response to climatic change can also influence the actual land cover and therefore the global C cycle. Applications of the model are presented and the importance of the terrestrial C cycle for the global C cycle is evaluated. A major conclusion is that this role cannot be neglected and that large regional differences in response patterns exist. The model has the possibility to create a better regional understanding of the terrestrial C cycle and has the capability to evaluate the consequences of different impact and mitigation scenarios.DGM/L