Eine Art globales numerisches Modell, das die grundlegenden Gleichungen der atmosphärischen und/oder ozeanischen Bewegung (Primitive Gleichungen oder Navier–Stokes-Approximationen) auf einer rotierenden Kugel löst, um großskalige Zirkulationsmuster und deren Entwicklung darzustellen.

Prinzip

Diskretisierung der Erhaltungsgleichungen für Impuls, Masse, Energie und Tracer auf einem globalen Gitter oder in einer spektralen Darstellung, Einbeziehung der Erdrotation und Topographie sowie zeitliche Integration zur Simulation planetarer Transporte und Dynamiken.

Demonstration

Ausführen eines atmosphärischen Generalzirkulationsmodells in grober Auflösung zur Reproduktion von Jets, Hadley-Zirkulation und Sturmspuren in mittleren Breiten sowie zur Bewertung ihrer Verschiebung unter anhaltenden Strahlungsantrieben.

Fehlanwendung

Die Ausgabe eines GCM auf Gitterzellenebene zu verwenden, um lokale Niederschlagsspitzen abzuleiten, ohne die nicht aufgelösten konvektiven Prozesse und subgrid-Variabilität zu berücksichtigen.

Konsequenz

Bei korrekter Anwendung liefert es mechanistische Einsichten in Reaktionen großskaliger Zirkulationen auf Forcings, verbessert das Verständnis von Telekonnektionen und stellt Basisklimazustände für weitere Downscaling- oder Auswirkungsstudien bereit.

Umkehrung

Der Austausch des dynamischen Kerns durch ein rein statistisches oder empirisches Modell, das die Bewegungsgleichungen nicht löst und daher Zirkulationsregime unter veränderten Forcings nicht zuverlässig darstellen kann.

Abgrenzung

Adressiert primär großskalige atmosphärische oder ozeanische Zirkulation mit globaler Abdeckung; schließt feinskalige regionale Prozesse aus, sofern sie nicht eingebettet oder heruntergerechnet werden, und beinhaltet typischerweise keine interaktiven biogeochemischen Kreisläufe, sofern nicht gekoppelt.

Semantische Spannung

Überlappung mit dem weiter gefassten Begriff Klimamodell besteht, aber GCM betont die dynamische Lösung der Zirkulationsgleichungen; Verwirrung entsteht, wenn nicht-dynamische Modelle als GCM bezeichnet werden.

Synthese

Ein Generalzirkulationsmodell ist ein globales dynamisches Modell, das die Kerngleichungen der Bewegung und Erhaltung löst, um planetar skalige atmosphärische oder ozeanische Zirkulation und deren Reaktion auf Forcings darzustellen.