8.8.1. Tại sao cần tính phức tạp thấp
Trong lĩnh vực mô hình hóa, có một thang chia cấp độ phức tạp. Để đánh giá một mô hình, không nhất thiết phải xem xét độ phức tạp của nó mà quan trọng là phải xem mô hình đó giải quết được vấn đề gì phù hợp với độ phức tạp của nó và chất lượng mô phỏng.
Những mô hình toàn diện nhất là các AOGCM. Đây là những mô hình được thiết kế để thể hiện một cách tốt nhất các hệ thống và động lực của chúng, phục vụ cho những nghiên cứu thực tế nhất. Điểm hạn chế chính của các mô hình này là chi phí tính toán cao. Hiện nay, trừ các mô hình được dùng cho một hệ thống máy tính phân phối ở phạm vi vô cùng lớn, như là dự báo khí hậu, thì chỉ có một số ít thí nghiệm có quy mô nhiều thạp niên được tến hành với AOGCM, gây cản trở cho sự tìm tòi có tính hệ thống đối với các điều chưa rõ trong mô phỏng biến đổi khí hậu và ngăn cản các nghiên cứu vè biến đổi khí hậu dài hạn.
Ở đầu kia của thang cấp độ phức tạp là các mô hình khí hậu được gọi là đơn giản. Những mô hình khí hậu đơn giản tiên tiến nhất bao gồm các module cho phép tính toán theo một cách được thông số hóa cao về (1) lượng khí nhà kính trong khí quyển với một tương lai cho trước, (2) cưỡng bức bức xạ do phát thải khí nhà kính và các aerosol theo mô hình đề ra, (3) phản ứng của nhiệt độ bề mặt trung bình với cưỡng bức bức xạ mô phỏng và (4) sự dâng mực nước biển trung bình toàn cầu do tăng nhiệt độ nước biển và tan băng. Những mô hình này có hiệu quả về chi phí hơn là các AOGCM và có thể tận dụng để mô phỏng khí hậu tương lai theo các mức phát thải khí nhà kính khác nhau. Tính mờ từ các module có thể được nối lại, cho phép kết quả mô phỏng về mực nước biển được trình bày theo phân phối thống kê, một việc khó thực hiện bằng AOGCM vì quá tốn kém. Một đặc tính của các mô hình khí hậu đơn giản là độ nhạy cảm khí hậu và các đặc tính hệ thống phụ khác cần phải được xác định rõ dựa vào kết quả của AOGCM hoặc qua quan sát. Do đó, một mô hình đơn giản có thể được nâng cấp thành một AOGCM độc lập và được sử dụng làm công cụ để mở rộng kết quả. Các mô hình này chủ yếu đựoc dùng để kiểm tra các câu hỏi ở phạm vi toàn cầu.
Để vượt qua khoảng cách giữa các AOGCM và mô hình đơn giản, người ta đã phát triển EMIC. Khoảng cách này là khá lứon, nên có một lượng lớn các EMIC. Thông thường, EMIC dùng một thành phần khí quyển đơn giản hóa và ghép với một OGCM hoặc các thành phần đại dương và khí quyển đơn giản hóa. Mức độ đơn giản hóa các thành phần trong các EMIC là khác nhau.
EMIC (Mô hình Hệ thống Trái đất có độ Phức tạp Trung bình) là các mô hình có độ phân giải đã giảm bớt, tổng hợp hầu hết các quy trình có trong AOGCM, ở dạng được thông số hóa hơn. Chúng mô phỏng rõ ràng sự tương tác giữa các thành phần của hệ thống khí hậu. Tương tự như AOGCM, nhưng tương phản với mô hình đơn giản, số bậc tự do của EMIC nhiều số thông số có thể điều chỉnh đến vài bậc. Tuy nhiên, những mô hình này lại đủ đơn giản để có thể mô phỏng khí hậu trong vòng vài nghìn năm hoặc thậm chí cả chu kỳ băng hà (cỡ vài trăm nghìn năm), mặc dù không phải mọi EMIC đều phù hợp với mục đích này. Hơn nữa, như ác mô hình đơn giản, EMIC có thể tìm hiểu không gian thông số với độ hoàn thiện đến mức nào đó, vf do đó phù hợp để đánh giá tính mờ. EMIC còn có thể được sử dụng để xác định khoảng trống giai đoạn của khí hậu hay lịch sử khí hậu để xcs định các khoảng ngắt thời gian, cung cấp thêm hướng dẫn để nghiên cứu kỹ hơn bằng AOGCM. Ngoài ra, EMIC là một công cụ vô giá để hiểu về các quá trình và phản ứng quy mô lớn trong hệ thống khí hậu. tất nhiên là nếu áp dụng EMIC cho nghiên cứu có độ phân giải không gian và thời gian cao thì sẽ là không thích hợp. Ở phạmi vi rộng, hầu hết các EMIC cho kết quả tuơng đối tốt so với quan sát hoặc so với AOGCM. Do đó, có thể thấy rõ là có lợi nếu có một phạm vi rộng các mô hình với độ phức tạp khác nhau.