Ulepszenia w nowszych modelach klimatycznych spowodowały większą niepewność w przyszłych prognozach klimatycznych. Czy modele klimatyczne są wadliwe i gorzej? Centrum Lotów Kosmicznych NASA Goddard
Pierwsze modele klimatyczne zbudowano na podstawie podstawowych praw fizyki i chemii przeznaczony do nauki system klimatyczny. Wykorzystanie modeli klimatycznych jest obecnie przedmiotem dyskusji publicznej w sprawie naszego zmieniającego się klimatu.
Modele klimatyczne reprezentować świat fizyczny przy użyciu szeregu równań opartych na tych znanych prawach fizycznych. Te modele są wirtualnymi laboratoriami; są to narzędzia, które pozwalają nam przeprowadzać eksperymenty, których nie możemy przeprowadzić w prawdziwym świecie.
Jak każdy sprzęt naukowy, modele klimatyczne są starannie opracowywane i sprawdzane. Nasze zaufanie do modelu opieramy na jego zdolności do odtworzenia obecnego klimatu i zaobserwowanych zmian, a także kluczowych okresów Przeszłość.
Wszystko dobrze
Modele klimatyczne niezawodnie wychwytują wiele aspektów naszego systemu klimatycznego. Modele odtwarzają wiele ważnych naturalnych procesów klimatycznych, w tym sezonowy i codziennie cykle temperaturowe, których doświadczamy w prawdziwym świecie.
Modele klimatyczne również precyzyjnie reagują na zakłócenia zewnętrzne w stosunku do samego systemu klimatycznego. W 1992 r Naukowcy z NASA wykorzystali erupcję wulkanu Mt Pinatubo jako test dla swojego modelu. Dokładnie przewidzieli obserwowane chłodzenie klimatu, które miało miejsce w prawdziwym świecie na początku lat 1990. w odpowiedzi na te aerozole wulkaniczne.
Porównanie przewidywanej reakcji modelu klimatu na erupcję wulkanu Mt Pinatubo i obserwowane chłodzenie. Zmodyfikowano z The Mount Pinatubo Eruption: Effects on the Atmosphere and Climate (1996)
Modele rejestrują również obserwowane ocieplenie w XX wieku w temperaturach globalnych w odpowiedzi na rosnące gazy cieplarniane. W rzeczywistości naukowcy zrobili dokładny model klimatyczny prognozy globalnego ocieplenia już w 1975 r., nawet zanim silne ocieplenie stało się widoczne w zapisach obserwacyjnych.
Prognozy modelu klimatu wykonane w 1975 r. W porównaniu do obserwacji. Zmodyfikowane na podstawie Sceptical Science (www.skepticalscience.com/lessons-from-past-climate-predictions-broecker.html)
Eksperymentowanie w wirtualnym świecie
Te wirtualne laboratoria pomagają nam również zrozumieć naturę interakcji między wzajemnie połączonymi składnikami ziemi. Widzimy jak zmiany na powierzchni ziemi od wylesiania i rolnictwo mają znaczący wpływ na klimat.
Możemy również zbadać reakcję systemu klimatycznego na duże zakłócenia lub „przemoc”. Poprzednie badania pokazać że zakłócenie na dużą skalę może wystąpić w prądach oceanicznych i temperaturach powietrza w odpowiedzi na wyidealizowane topnienie pokrywy lodowej na Północnym Atlantyku.
Modele pozwalają nam również badać przyszłe zmiany. Modele projekt znaczne ocieplenie w skrajnych temperaturach w ciągu następnego stulecia, co pomaga nam ocenić potencjał przyszłego wpływu na wrażliwe systemy.
Patrząc na duży obraz
Pomimo tych sukcesów w modelowaniu możemy nigdy doskonale opisz nasz złożony, chaotyczny świat fizyczny za pomocą szeregu równań. Małe zmiany mogą wpływać na system klimatyczny w skomplikowany sposób, a my wciąż rozwijamy nasze teoretyczne rozumienie najbardziej złożonych aspektów systemu klimatycznego.
Na przykład dokładne modelowanie chmur pozostaje wyzwaniem. Nie wiemy dokładnie jak powstają chmury, co oznacza, że niekoniecznie wiemy, jak najlepiej reprezentować procesy chmurowe w modelu klimatycznym. Niezbędne przybliżenia w modelowaniu tworzenie się chmur może prowadzić do różnic między modelami a światem rzeczywistym, takich jak zbyt wiele uporczywa mżawka w modelach.
Nasze zaufanie do wyników modelu jest ściśle powiązane ze skalami przestrzennymi i czasowymi. W przypadku modeli w skali globalnej uzyskuje się bardziej wiarygodne wyniki, badając długoterminowe zmiany w szerszej skali, niż w określonych lokalizacjach, w określonych porach.
Dla wszystkich tych badań nie ma jednego najlepszego modelu klimatu, ale zbiór modeli do wspólnego wykorzystania. Tymczasem mamy jedno w jednym zestawie dostępnych obserwacji klimatu świata rzeczywistego, z całą jego nieodłączną chaotyczną zmiennością. Aby uwzględnić ten chaotyczny element, oceniamy, jak średnia i zakres grupy modeli porównuje się do obserwacji.
Kiedy stosujemy to podejście i rozważamy zmiany na dużą skalę w ciągu dziesięcioleci lub dłużej, modele klimatyczne są potężnymi narzędziami, które pozwalają nam odpowiedzieć na pytania dotyczące przeszłych, obecnych i przyszłych zmian klimatu.
Stan sztuki
Połączenia Piąty raport oceniający IPCC zbliża się niedługo i obejmuje oceny najnowszej generacji modeli klimatycznych. Wydaje się to sprzeczne z intuicją, ale wcześnie wyniki sugerują, że znacząca poprawa modelu mogła spowodować szersze niż mniejsze niepewności w przyszłych prognozach klimatycznych.
Pozostałe niepewności nie wskazują, że modele się pogarszają ani że nasze rozumienie zmian klimatu staje się coraz mniej jasne. W rzeczywistości modele klimatyczne poprawiły się w symulacji większości obserwowanego klimatu.
Te przyszłe niepewności częściowo wynikają z nowszych modeli, które teraz obejmują większy zakres ważnych, ale złożonych procesów. Na przykład modele mogą teraz zawierać małe cząsteczki zanieczyszczeń przemysłowych i interakcje między klimatem, roślinnością i powierzchnią ziemi.
Możemy jak opracowanie modeli klimatycznych do doboru naturalnego. Modele, które odniosły sukces, kwitną, a mniej skuteczne ostatecznie odpadają i wygasają.
Narzędzia naukowe, a nie polityczne
Pomimo ostatnich ulepszeń modele klimatyczne stały się piorunującym sporem. Modele są coraz bardziej upolityczniony badania oparte na modelach często wywołują gorącą odpowiedź, że modele klimatyczne są wadliwe i nie można im ufać.
Te oczekiwania dotyczące doskonałości modelu są błędne; podczas gdy pewność modelu nigdy nie jest osiągalna, jesteśmy pewni, że używamy modeli klimatu.
Meteorolodzy Knutson i Tuleya zauważ, że „gdybyśmy mieli obserwacje przyszłości, oczywiście ufalibyśmy im bardziej niż modelom, ale niestety obserwacje przyszłości nie są obecnie dostępne”.
Wobec braku podróżujących w czasie klimatologów modele są niezrównanymi narzędziami do zrozumienia naszego zmieniającego się systemu klimatycznego. Oznacza to, że modele klimatyczne są narzędziami naukowymi. Powinniśmy uznać je za takie i traktować je z rygorystycznym sceptycyzmem naukowym, a nie politycznym.
O autorach
Sophie Lewis, postdoctoral Research Fellow, University of Melbourne oraz Sarah Perkins-Kirkpatrick, post doktorantka, UNSW
Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.
Powiązane książki:
Przyszłość, którą wybieramy: przetrwanie kryzysu klimatycznego
autorstwa Christiany Figueres i Toma Rivetta-Carnaca
Autorzy, którzy odegrali kluczową rolę w porozumieniu paryskim w sprawie zmian klimatu, przedstawiają spostrzeżenia i strategie radzenia sobie z kryzysem klimatycznym, w tym działania indywidualne i zbiorowe.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
Ziemia niezamieszkana: życie po ociepleniu
David Wallace-Wells
Ta książka bada potencjalne konsekwencje niekontrolowanych zmian klimatu, w tym masowe wymieranie, niedobór żywności i wody oraz niestabilność polityczną.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
Ministerstwo dla przyszłości: powieść
autorstwa Kima Stanleya Robinsona
Ta powieść przedstawia świat niedalekiej przyszłości zmagający się ze skutkami zmian klimatu i oferuje wizję tego, jak społeczeństwo może się zmienić, aby stawić czoła kryzysowi.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
Pod białym niebem: natura przyszłości
Elżbieta Kolbert
Autor bada wpływ człowieka na świat przyrody, w tym zmiany klimatyczne, oraz potencjał rozwiązań technologicznych w odpowiedzi na wyzwania środowiskowe.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
Awaria: najbardziej kompleksowy plan, jaki kiedykolwiek zaproponowano, aby odwrócić globalne ocieplenie
pod redakcją Paula Hawkena
Ta książka przedstawia kompleksowy plan przeciwdziałania zmianom klimatycznym, w tym rozwiązania z różnych sektorów, takich jak energetyka, rolnictwo i transport.
