Удосконалення нових моделей клімату призвели до більшої невизначеності в майбутніх прогнозах клімату. Чи є недоліки клімату та погіршуються кліматичні моделі? Центр космічних польотів NASA Goddard
Перші кліматичні моделі були побудовані на фундаментальних законах фізики та хімії та призначені для вивчення кліматична система. Зараз використання кліматичних моделей нагрівається на місцях у публічному обговоренні нашого мінливого клімату.
Кліматичні моделі представляти фізичний світ, використовуючи ряд рівнянь, заснованих на цих відомих фізичних законах. Ці моделі є віртуальними лабораторіями; це інструменти, які дозволяють нам проводити експерименти, які ми не можемо провести в реальному світі.
Як і будь-яке наукове обладнання, кліматичні моделі ретельно розробляються та перевіряються. Ми базуємо свою впевненість у моделі на її здатності відтворювати сучасний клімат та спостережувані зміни, а також ключові періоди часу Минуле.
Отримання його правильно
Кліматичні моделі надійно відображають багато аспектів нашої кліматичної системи. Моделі відтворюють багато важливих природних кліматичних процесів, в тому числі сезонний та щодня температурні цикли, які ми переживаємо в реальному світі.
Кліматичні моделі також точно реагують на порушення, зовнішні для самої кліматичної системи. У 1992 році Вчені НАСА використовували вулканічне виверження вулкана Mt Pinatubo як тест для своєї моделі. Вони точно передбачили спостережуване кліматичне похолодання, яке відбулося в реальному світі на початку 1990-х у відповідь на ці вулканічні аерозолі.
Порівняння прогнозованої реакції кліматичної моделі на виверження вулкана Mt Pinatubo та спостережуване похолодання. Змінено з виверження гори Пінатубо: вплив на атмосферу та клімат (1996)
Моделі також фіксують спостерігається потепління 20 століття в глобальних температурах у відповідь на збільшення парникових газів. Насправді зробили вчені точний кліматична модель прогнози глобального потепління ще в 1975 році, ще до того, як сильне потепління стало очевидним у спостережних записах.
Прогнози кліматичної моделі, зроблені в 1975 році, порівняно зі спостереженнями. Модифіковано з Skeptical Science (www.skepticalscience.com/lessons-from-past-climate-predictions-broecker.html)
Експерименти у віртуальному світі
Ці віртуальні лабораторії також допомагають нам зрозуміти природу взаємодій між взаємопов'язаними компонентами землі. Ми можемо бачити, як зміни у поверхні землі від вирубки лісів та сільського господарства мають суттєвий вплив на клімат.
Ми також можемо вивчити реакцію кліматичної системи на великі занепокоєння або "насильство". Попередні дослідження Показувати що в океанських течіях та температурі повітря можуть виникати масштабні перебої у відповідь на ідеалізоване танення льодового покриву в Північній Атлантиці.
Моделі також дозволяють досліджувати майбутні зміни. Моделі проект істотне потепління температурних крайнощів протягом наступного століття, що допомагає нам оцінити потенціал для подальшого впливу на вразливі системи.
Дивлячись на велику картину
Незважаючи на ці успіхи моделювання, ми можемо ніколи відмінно опишіть наш складний, хаотичний фізичний світ із низкою рівнянь. Невеликі зміни можуть вплинути на кліматичну систему складними способами, і ми все ще розвиваємо своє теоретичне розуміння найскладніших аспектів кліматичної системи.
Наприклад, точне моделювання хмар залишається проблемою. Ми не знаємо точно як утворюються хмари, це означає, що ми не обов'язково знаємо, як найкраще представити хмарні процеси в кліматичній моделі. Необхідні наближення ми робимо при моделюванні хмарного формування може призвести до відмінностей між моделями та реальним світом, наприклад забагато стійкий дощ у моделях.
Наша впевненість у результатах моделі тісно пов'язана з просторовими та часовими масштабами. Для моделей глобального масштабу отримуються більш надійні результати дослідження довгострокових, ширших масштабів змін, ніж в конкретних місцях, в конкретний час.
Для всіх цих досліджень існує не одна найкраща модель клімату, а колекція моделей, які можна використовувати разом. Тим часом у нас є одне в єдиному наборі доступних спостережень за кліматом реального світу з усією притаманною йому хаотичною мінливістю. Для врахування цього хаотичного елемента ми оцінюємо порівняння середнього та діапазону групи моделей зі спостереженнями.
Коли ми використовуємо цей підхід і розглядаємо масштабні зміни протягом десятиліть і більше, кліматичні моделі є потужним інструментом, який дозволяє нам вирішувати питання про минулі, сучасні та майбутні кліматичні зміни.
Найсучасніший
Команда П'ятий звіт щодо оцінки МГЕЗК належить незабаром і включає оцінки останнє покоління кліматичних моделей. Здається, контрінтуїтивно, але рано результати припускають, що значні вдосконалення моделі, можливо, призвели до більш широкої, а не меншої невизначеності в майбутніх прогнозах клімату.
Залишки невизначеності не означають, що моделі погіршуються або що наше розуміння змін клімату стає менш зрозумілим. Насправді кліматичні моделі покращилися, імітуючи значну частину клімату, що спостерігається.
Ці майбутні невизначеності частково випливають із новіших моделей, які тепер включають в себе більшу кількість важливих, але складних процесів. Наприклад, зараз моделі можуть включати дрібні частинки промислового забруднення та взаємодії між кліматом, рослинністю та поверхнею землі.
Ми можемо люблять розвиток кліматичних моделей до природного відбору. Успішні моделі та їх компоненти процвітають, тоді як менш ефективні з часом відпадають і вимерли.
Наукові, а не політичні інструменти
Незважаючи на останні вдосконалення, кліматичні моделі стали грозою суперечки. Моделі є дедалі більше політизується і на основі модельних досліджень часто виникають гарячі відповіді про те, що кліматичні моделі хибні і їм не можна довіряти.
Ці очікування щодо вдосконалення моделі не виправдані; хоча впевненість моделей ніколи не досягається, ми впевнені у використанні кліматичних моделей.
Метеорологи Кнутсон і Тулея зауважимо, що "якби у нас були спостереження над майбутнім, ми, очевидно, довіримо б їм більше, ніж моделям, але, на жаль, спостереження за майбутнім наразі недоступні".
За відсутності кліматологів, що подорожують часом, моделі є неперевершеним інструментом для розуміння нашої мінливої кліматичної системи. Тобто кліматичні моделі є науковими інструментами. Ми повинні визнати їх такими і вважати їх суворим науковим, а не політичним скептицизмом.
Про авторів
Софі Льюїс, науковий співробітник, Університет Мельбурна та Сара Перкінс-Кіркпатрік, науковий співробітник післядипломної роботи, UNSW
Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.
Схожі книги:
Майбутнє, яке ми обираємо: виживання кліматичної кризи
Крістіана Фігерес і Том Ріветт-Карнак
Автори, які відіграли ключову роль у Паризької угоді про зміну клімату, пропонують ідеї та стратегії подолання кліматичної кризи, включаючи індивідуальні та колективні дії.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Нежитлова Земля: життя після потепління
Девід Уоллес-Уеллс
У цій книзі досліджуються потенційні наслідки нестримної зміни клімату, включаючи масове вимирання, дефіцит їжі та води та політичну нестабільність.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Міністерство майбутнього: роман
Кім Стенлі Робінсон
Цей роман уявляє світ найближчого майбутнього, що бореться з наслідками зміни клімату, і пропонує бачення того, як суспільство може змінитися, щоб подолати кризу.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Під білим небом: природа майбутнього
автор: Елізабет Колберт
Автор досліджує вплив людини на світ природи, включаючи зміну клімату, і потенціал технологічних рішень для вирішення екологічних проблем.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Недолік: Найбільш всеосяжний план, який пропонувався змінити глобальне потепління
під редакцією Пола Хокена
У цій книзі представлено комплексний план боротьби зі зміною клімату, включаючи рішення для багатьох секторів, таких як енергетика, сільське господарство та транспорт.
