Kas yra klimato modelis ir kodėl tai svarbu?

trys klimato modelių gaubliai Nacionalinis atmosferos tyrimų centras

Vos prieš kelerius metus tradicinė išmintis manė, kad negalima priskirti nė vieno ekstremalaus oro įvykio su klimato kaita. Tačiau dabar mokslininkai vis dažniau gali teigti ir daro tikimybę, kad žmogaus veiksmai sukėlė arba padidino konkrečias sausras ir uraganus.

Viena iš pagrindinių pokyčių priežasčių yra ta, kad klimato modeliavimo mokslas tampa vis galingesnis, nes technologijų, metodų ir dalijimosi duomenimis patobulinimai leidžia tyrėjams atlikti naujus eksperimentus arba tiesiog atlikti daug daugiau jų.

(Perskaitykite pridedamą istoriją: Kaip branduolinių ginklų tyrimai atskleidė naujas klimato grėsmes.)

Klimato modeliai yra sudėtingi kompiuteriniai modeliai, kurie apytiksliai apskaičiuoja, kaip planeta reaguoja į įvairias jėgas, pavyzdžiui, anglies dioksido antplūdžius. Jie suskaido vandenynus, paviršių ir atmosferą į 3-D dėžutes ir apskaičiuoja, kaip keičiasi sąlygos laike ir erdvėje.

Susijusi istorija

Lydintis pasakojimas Lawrence'o Livermore'o laboratorijos vis galingesni klimato modeliai Kaliforniją įspėjo.

Pagrindinis skaičiavimo galios padidėjimas paskatino daugelį patobulinimų. 1990 m. tos dėžės buvo apie 500 kvadratinių kilometrų. Kai kurių šiuolaikinių didžiausios raiškos modelių, įskaitant Energetikos departamento E3SM, Japonijos MRT ir Kinijos FGOALS, jų plotas yra mažesnis nei 25 kvadratiniai kilometrai. Skiriamoji geba tampa dar didesnė konkrečioms programoms, pvz., modeliuojant uraganus.

Be to, ankstyviausi klimato modeliai septintajame dešimtmetyje buvo orientuoti į atmosferą, tačiau dabar juose atsižvelgiama į žemės paviršius, jūros ledą, aerozolius, anglies ciklą, augmeniją ir atmosferos chemiją. Visai neseniai modeliai pradėjo įtraukti žmogaus elgesio pokyčius reaguojant į klimato kaitą, įskaitant migraciją ir miškų naikinimą.

Kitos modeliavimo pažangos buvo pasiektos dėl tris dešimtmečius trukusių pastangų pagal Pasaulio klimato tyrimų programą, žinomą kaip Susieto modelio palyginimo projektas (CMIP). Pagal šią programą mokslinių tyrimų institucijų prašoma atlikti bendrą eksperimentų rinkinį naudojant bendrą įvesties rinkinį ir viešai pasidalyti rezultatais.

Gautų duomenų petabaitai leido tyrėjams visame pasaulyje atlikti tyrimus, kurie gilinasi į konkrečias dominančias sritis, negaišdami savo laiko prie superkompiuterių.

Nacionalinis atmosferos tyrimų centras

Duomenų gausa taip pat leido mokslininkams palyginti įvairių modelių rezultatus tarpusavyje ir su iki šiol realiame pasaulyje pastebėtais klimato pokyčiais. Tai suteikė esminės įžvalgos apie tai, kurie modeliai veikia geriausiai, o kartais net atskleidė su mūsų stebėjimais susijusias problemas. Taip pat siūlomi atsiliepimai, leidžiantys institucijoms išbandyti naujas hipotezes, toliau tobulinti modelius ir pagerinti natūralių procesų supratimą, sako Noah Diffenbaugh, Stanfordo žemės sistemų mokslo profesorius.

Pažymėtina, kad MIT uraganų modeliuotojas Kerry Emanuel naudojo viešus duomenis iš septynių modelių, kad dešimtis tūkstančių kartų sufokusuotų uraganų modeliavimą, siekdamas apskaičiuoti tikimybę, kad uragano Harvey masto audra vėl nusileis Teksase. Išnagrinėjęs du 20 metų laikotarpius pagal įvairius šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisijų scenarijus, jis rasta kad tai, kas buvo 1 iš 100 metų įvykis XX amžiaus pabaigoje, bus 1 iš 5,5 metų įvykis šio amžiaus pabaigoje.

Tačiau nepaisant visų šių didžiulių patobulinimų, net 25 kvadratinių kilometrų dėžė vis dar yra per didelė, kad būtų galima užfiksuoti nedidelio masto procesus, tokius kaip atskirų debesų elgesys. Ir mokslininkai puikiai žino, kad modeliai nevisiškai atspindi sudėtingus natūralius procesus.

Štai kodėl jie paprastai kalba apie klimato kaitos scenarijų diapazonus ir kodėl įvykiai realiame pasaulyje retkarčiais gali įvykti už tų ribų.

Prognozėse vis dar yra daug neaiškumų, ir mus visus tai trikdo, sako Emanuelis.

paslėpti