แบบจำลองสภาพภูมิอากาศโลก(GCMs)เป็นแบบจำลองเชิงคณิตศาสตร์และสถิติเป็นการจำลองภูมิอากาศอันเนื่องมาจากการเปลี่ยนแปลงระดับก๊าซเรือนกระจกแบบจำลองสภาพภูมิอากาศโลกหรือเรียกอีกชื่อหนึ่งว่าแบบจำลองการหมุนเวียนอากาศทั่วไปเป็นการจำลองกระบวนการเคลื่อนตัวและการเปลี่ยนแปลงทางฟิสิกส์ของชั้นบรรยากาศมหาสมุทรน้ำแข็งและผืนดินเพื่อที่จะเข้าใจและคาดการณ์การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในอนาคตแบบจำลองสภาพภูมิอากาศโลกจะอธิบายสภาพภูมิอากาศโดยใช้ตารางกริด(grid cells) ที่มีลักษณะเป็นสามมิติ โดยมีความละเอียดในแกนนอน (horizontal resolution) อยู่ระหว่าง 100 ถึง 300 กิโลเมตรและมีความละเอียดในแกนตั้ง (vertical resolution) อยู่ระหว่าง 10 ชั้นถึง 20 ชั้น ในชั้นบรรยากาศและมากกว่า 30 ชั้นในชั้นมหาสมุทรทำให้แบบจำลองสภาพภูมิอากาศโลก จะมีลักษณะความละเอียดเชิงพื้นที่ค่อนข้างหยาบ ซึ่งจะส่งผลต่อการศึกษาและประเมินผลกระทบ ที่เกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
แบบจำลองสภาพภูมิอากาศโลกประกอบด้วย 3 องค์ประกอบคือ

CMIP เป็นโครงการรวบรวมแบบจำลองสภาพภูมิอากาศโลก(GCMs) ซึ่งเกิดจากความร่วมมือระหว่าง Working Group on Coupled Modelling (WGCM) ทั่วโลก มีวัตถุประสงค์ (1) เพื่อประเมินกลไกของแบบจำลองในส่วนที่เกี่ยวข้องกับวัฏจักรของคาร์บอนและเมฆ (2) เพื่อศึกษาความสามารถ ในการคาดการณ์ในช่วงทศวรรษ และ (3) เพื่อศึกษาถึงสาเหตุที่แต่ละแบบจำลองให้ผลการจำลองที่แตกต่างกันภายใต้เงื่อนไขที่คล้ายคลึงกัน ซึ่งในปัจจุบันอยู่ในเฟสที่ 5 (CMIP5) ใน CMIP 5  นี้จะเป็นการจำลองการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศภายใต้สภาวะการปล่อยก๊าซ CO2 เทียบเท่าในอัตราที่แตกต่างกัน(Representative Concentration Pathways) โดยใช้ข้อมูล Atmosphere ,Land Surface ,Ocean Sea Ice ,Aerosols ,Carbon Cycle ,Dynamic Vegetation ,Atmospheric Chemistry และ Land Ice ในการวิเคราะห์แบบจำลอง จึงทำให้แบบจำลองมีความซับซ้อนและมีความแม่นยำมากขึ้น 

รูปที่1.แสดงความแตกต่างของข้อมูลที่ใช้ใน CMIP5 และโครงการอื่นๆ

แบบจำลองสภาพภูมิอากาศโลก (GCMs) มีการพัฒนาขึ้นมาเรื่อยๆ โดยการเพิ่มข้อมูลในการวิเคราะห์ดังแสดงในรูปที่ 3 CMIP5 หรือ Fifth Assessment Report (AR5) ต่างจาก AR4 คือ มีการเพิ่มข้อมูล Land Ice เข้ามาในการวิเคราะห์แบบจำลอง

 

ภาพจำลองการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (Climate scenarios)

Representative Concentration Pathways 2.6 (RCP 2.6)

RCP 2.6 เป็นการจำลองแนวทางการปล่อยก๊าซCO2เทียบเท่าในอัตราต่ำ โดยมีมาตรการควบคุมการปล่อยก๊าซ CO2 เทียบเท่าและลดการปล่อยมลพิษตลอดเวลา โดย RCP 2.6 จะทำการจำลองการเพิ่มขึ้นของก๊าซ CO2 เทียบเท่าหรือทำการแผ่รังสี 3.1 วัตต์ต่อตาราง เมตรและค่อยๆ ลดลงเหลือ 2.6 วัตต์ต่อตารางเมตรจนสิ้นสุดปี ค.ศ. 2100 มีสมมุติฐานดังนี้
-ลดการใช้เชื้อเพลิงประเภทฟอลซิล
-การใช้พลังงานบนโลกในอัตราต่ำ
-เพิ่มอัตราการใช้พื้นที่ทำการเพาะปลูก โดยใช้พลังงานชีวภาพ
-การเลี้ยงปศุสัตว์มีประสิทธิภาพ

Representative Concentration Pathways 4.5 (RCP 4.5)

RCP8.5เป็นการจำลองแนวทางการปล่อยก๊าซCO2เทียบเท่าในอัตราสูงโดยจะเน้นการใช้พลังงานฟอสซิลเป็นหลักและไม่มีการกำหนดมาตรการและนโยบายควบคุมในการลดก๊าซCO2เทียบเท่าโดย RCP 8.5 จะทำการจำลองการเพิ่มขึ้นของก๊าซCO2เทียบเท่าหรือทำการแผ่รังสี 8.5 วัตต์ต่อตารางเมตร และมีสมุติฐานดังนี้
-เพิ่มอัตราการใช้พื้นที่ทำการเพาะปลูกและทุ่งหญ้าในการปศุสัตว์ ซึ่งจะเป็นแรงกระตุ้นในการเพิ่มขึ้นของประชากร
-อัตราการพัฒนาทางเทคโนโลยีอยู่ในระดับต่ำ
-พึ่งพาการใช้เชื้อเพลิงฟอลซิลอย่างหนัก
-มีการใช้พลังงานบนโลกในอัตราที่สูง
-ไม่มีมาตรการหรือนโยบายควบคุมในการลดก๊าซCO2เทียบเท่า

ข้อมูลสภาพภูมิอากาศในโครงการ CMIP5  ข้อมูลสภาพภูมิอากาศในโครงการ CMIP5 จะแบ่งเป็น 2 ช่วงข้อมูลคือ

-ข้อมูลในอดีต(Historical) จะเป็นข้อมูลระหว่างปี ค.ศ. 1850-2005

-ข้อมูลในอนาคต(Future:RCP2.6 RCP4.5 RCP8.5) จะเป็นข้อมูลระหว่างปี ค.ศ. 2005-2300

 

รูปที่ 2 Representative Concentration Pathways

 

- ตัวอย่างแบบจำลองสภาพภูมิอากาศในโครงการ CMIP5

สถาบัน	แบบจำลอง
Beijing Climate Center, China Meteorological Administration	BCC-CSM1.1
	BCC-CSM1.1(m)
Canadian Centre for Climate Modelling and Analysis	CanAM4
	CanCM4
	CanESM2
Met Office Hadley Centre (additional HadGEM2-ES realizations contributed by Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais)	HadCM3
	HadCM3Q
	HadGEM2-A
	HadGEM2-CC
Max Planck Institute for Meteorology (MPI-M)	MPI-ESM-LR
	MPI-ESM-MR
	MPI-ESM-P
Institute for Numerical Mathematics	INM-CM4
LASG, Institute of Atmospheric Physics, Chinese Academy of Sciences	FGOALS-gl
	FGOALS-s2