The meta-IMAGE 2.1 model: an interactive tool to assess global climate change

Abstract

De afgelopen 5 jaar zijn binnen het RIVM rond geintegreerd, op simulatiemodellen gebaseerd internationaal milieu-onderzoek, twee geintegreerde assessment-modellen ontwikkeld, namelijk: IMAGE 2 en TARGETS. Beide modellen simuleren verschillende aspecten van mondiale veranderingen. In 1997 ging het project harmonisatie van deze modellen van start. Het voornaamste doel van dit project was een afstemming van het TARGETS mondiale kringlopen model (CYCLES) en het IMAGE 2 Terrestrische Milieu systeem (TES) en Atmosferisch Oceaan Systeem (AOS). Op basis van de ervaringen met beleidsmakers tijdens de reeks zogenaamde Delft Science Policy Dialogue workshops bleek er behoefte te bestaan naar een modelinstrumentarium dat de interactieve ontwikkeling en evaluatie van lange termijn emissiescenario's op het gebied van klimaatsverandering ondersteunt. Dit leidde tot vernieuwde doelstelling van het harmonisatieproject: de aanpassing van het CYCLES-model tot een soort van meta-IMAGE model, welke soortgelijke uitkomsten geeft als het originele IMAGE 2-model. Door een aangepaste modelparameterisatie, een verdergaande aggregatie van de ruimtelijke schaal van de terrestrische biosfeer en een vervanging van het oceaan-deelmodel in het CYCLES-model werd een dergelijk meta-IMAGE-model verkregen. Dit model heeft een executietijd van enkele seconden (ten opzichte van 40 seconden voor het CYCLES-model en ongeveer 12 uur voor het gehele IMAGE 2-model).

Over the last four years two integrated assessment models for global environmental change, IMAGE 2 and TARGETS have been operational at the National Institute of Public Health and the Environment (RIVM). Both models simulate different aspects of global change. A project of harmonization of these models was initiated in 1997. Its main objective was the harmonization of the IMAGE 2 Terrestrial Environment system (TES) and Atmosphere-Ocean System (AOS), with the TARGETS global biogeochemical cycles model (CYCLES). Prompted by the Delft science-policy dialogue workshops, researchers realized the need for an interactive assessment tool for scientists and policy-makers to be able to construct and evaluate emissions scenarios. Therefore the original objective of the project has been changed into developing a special version of the CYCLES model, the so-called meta-IMAGE 2.1 model, which gives model projections for the main climate indicators similar to IMAGE 2.1, but with a run-time of only a few seconds. For the development of the meta-IMAGE 2.1 model, the CYCLES model has been adapted as follows: (i) other values for some of the main model parameters, (ii) a replacement of the ocean submodel by a meta-equation, (iii) a further aggregation of the land-use classes, and (iv) the exclusion of the nitrogen cycle model. These adaptations lead to a new run time of about a few seconds (runtime of the CYCLES model is about 40 seconds, for IMAGE 2.1 about 12 hours).