Тврдат „Климатските модели не се сигурни
„Климатските модели се несигурни, во секој случај тие се бескорисни за сигурни прогнози или дури и за далекусежни политички одлуки.
Факт е: Компјутерските модели сега можат добро да го симулираат климатскиот систем на земјата
Истражувањата направија голем напредок во моделирањето на климатскиот систем во последните неколку децении. И покрај одредена нејасност, благодарение на сложените модели и моќните компјутери, одамна е можно сигурно да се реконструираат претходните климатски случувања и да се проектираат идните случувања. Квалитетот на моделите може да се види, на пример, ако се споредат претходните предвидувања со реалноста забележана подоцна.
Климатските модели се исклучително комплексни компјутерски програми. Тие се користат за симулирање на развојот и интеракциите помеѓу одделните компоненти на климатскиот систем на земјата - на пример, на атмосферата и океаните, на облаците, снежните маси и ледените маси или на различните геолошки, биолошки и хемиски процеси.
Првите, сè уште многу едноставни, климатски модели беа развиени во 60-тите години на минатиот век (види на пр. Манабе/Брајан 1969 година). Но, дури и овие груби модели излегоа со релативно точни резултати - гледано со денешното знаење: Манабе/Ветералд очекуваше зголемување на температурата за околу 2 ° C во 1967 година кога содржината на јаглерод диоксид во земјината атмосфера се зголеми двојно. Всушност, луѓето во меѓувреме ја зголемија концентрацијата на СО2 за околу 50 проценти во споредба со прединдустриските нивоа - а Земјата се загреа за скоро еден степен Целзиусов. (Тековните проценки на таканаречената „чувствителност на климата“ се меѓу 1,5 ° C и 4,5 ° C)
Со текот на децениите, се појавија сè пософистицирани модели. Најчести денес се од една страна „Земјини системи со средна сложеност“ (кратенка: ЕМИК), кои се намерно поедноставени и со кои можат да се симулираат подолги временски периоди (векови или милениуми). Покрај тоа, таканаречените „модели на глобална циркулација“ (кратенка: GCM) се користат за проектирање на климатските случувања во следните децении, кои репродуцираат одделни делови на климатскиот систем и нивната интеракција што е можно попрецизно. Но, и покрај целата сложеност, климатските модели природно остануваат поедноставени претстави на реалноста.
За примена на климатските модели, земјата е покриена со тродимензионална мрежа, индивидуалните параметри потоа се пресметуваат за секоја мрежна ќелија и размената со соседните ќелии. Благодарение на сè побрзите компјутери со високи перформанси, се повеќе и повеќе физички процеси може да се интегрираат во климатските модели. Особено, процесите во океаните сега можат да бидат претставени во моделите на многу подетален и природен начин.
Со цел да се намалат неизвесностите во резултатите, истражувачите обично користат различни модели или истиот модел се извршува во многу голем број. За резултатите од климатските модели, затоа обично се објавуваат средните вредности на многу пресметки, како и опсегот на добиените резултати. За да се нагласат границите на моделирањето на климата, истражувањето не зборува за климатски „прогнози“, туку за климатски „проекции“, бидејќи секоја симулација се заснова на одредени претпоставки за во иднина, на пример за емисиите на стакленички гасови. Овие не се предвидливи и секако можат да бидат под влијание на луѓето и нивното однесување.
Колку „добри“ се денешните климатски модели?
Петтиот извештај за проценка на IPCC од 2013/14 детално се занимава со ова прашање на повеќе од сто страници (том 1, глава 9). Јасен заклучок е (германски превод на СПМ, стр. 13):
„Моделите ги рефлектираат наб observedудуваните обрасци и трендови [на климата] во текот на многу децении на површинска температура на континентална скала, вклучувајќи го и зголеменото затоплување од средината на 20 век и ладењето веднаш по големите вулкански ерупции“.
Всушност, постојат две причини зад прашањето за квалитетот на климатските модели:
- Може ли климатските модели прецизно да го реконструираат минатото?
- И тие можат да дадат сигурни предвидувања?
На првото прашање е релативно лесно да се одговори, бидејќи во минатото може да се споредат резултатите од моделирањето со реално измерените температури. Слика 1 прикажува пресметки на моделот за просечната температура на земјата од средината на 19 век - и со и без човечко влијание. Јасно може да се види (во најгорниот дел од графиката) дека климатските модели можат да ги репродуцираат реално измерените температури (црна цик-цак крива) како интеракција на природни и антропогени влијанија.
Илустрација 1: Споредба помеѓу реалниот забележан развој на средната температура на земјата (секоја црна крива, комбинирана од три посебни множества податоци) и пресметките на климатскиот модел. Фините портокалови и синкави линии ги покажуваат резултатите од индивидуалните пресметки на моделот, задебелената црвена или сина крива соодветната просечна вредност. На горниот дел (а) моделите ги земаат предвид природните и човечките влијанија врз климата, во средината (б) само природните влијанија (на пр. Флуктуации на сончевата активност и вулканските ерупции), а на дното (в) се прикажани симулации за развој на температурата од 19 век кои ги земаат предвид само вештачките емисии на стакленички гасови. Реалните измерени вредности и резултатите од моделот се графички (а) јасно се совпаѓаат најдобро; и графиконот (в) покажува дека глобалното затоплување во изминатите децении ќе беше поголемо (црвени линии) отколку што беше реално (црна линија) без ефект на природни климатски влијанија, така што природните влијанија го загасија вештачкото затоплување донекаде. Извор: IPCC 2013, AR5, WG1, Поглавје 10, Слика 10.01 (извадок)
Петтиот извештај за проценка на IPCC содржи графика во која кореспонденцијата помеѓу компјутерските модели и реалните опсервации е прикажана одделно за одделните континенти и за температурите на воздухот, содржината на топлина во океаните и степенот на морскиот мраз (Слика 2).
Слика 2: Споредба на набудуваните и симулирани климатски промени врз основа на три индикатори од големи размери во атмосферата, криосферата и океанот: промени во температурите на површината на континенталното копно (кутии обележани со жолто), степенот на арктичкиот и морскиот мраз на Антарктикот во септември (бели кутии со црна рамка) Содржината на топлина во горниот океански слој во големите океански сливови (бели кутии со сини рамки). Прикажани се и средните глобални промени (трите графикони во долниот ред). Сите временски серии се десетгодишни просеци, кои се обележани во средината на деценијата. Црната линија ги покажува реално набудуваните температури, црвените изведени области резултатите од оние климатски модели кои ги земаат предвид природните и човечките фактори - преписката е очигледна. Извор: IPCC 2013, WG1, Слика SPM.6
Истото важи и за подолги временски периоди и гореспоменатите EMIC климатски модели, како што е прикажано, на пример, од студија која ги споредува податоците за температурата и резултатите од моделот назад до 850 година (Еби и сор. 2013). Поновите студии кои ги споредуваа набationalудувачките податоци за затоплувањето на океаните со резултатите од пресметките на моделите, го потврдија големиот договор (Ченг и сор. 2016, Глеклер и сор. 2016). Дури и привременото забавување на затоплувањето по 1998 година (понекогаш погрешно наречено „затоплување пауза“) не ја менува основната сигурност на денешните климатски модели - затоа што индивидуалните модели работат и во фази со брзо или бавно затоплување.
Дали компјутерските модели можат да ја предвидат идната клима?
Повремено, од критичарите на климатските истражувања се слуша дека научниците не можат дури и да го предвидат времето во следните неколку недели - како треба тоа да работи за климата за неколку децении? Ова (реторичко) прашање се заснова на недостаток на разлика помеѓу времето и климата: првото е всушност непредвидливо и тешко е да се предвиди за подолги временски периоди, додека второто е долгорочен просек на времето. Вистина е дека тешко може да се предвиди времето повеќе од две недели однапред - но во зима, на пример, може да се предвиди со многу висок степен на сигурност дека ќе биде потопло шест месеци подоцна.
Но, се разбира климатските проекции претставуваат голем број тешкотии. На пример, идната активност на сонцето е тешко да се предвиди, а краткорочните влијанија како вулканските ерупции е тешко да се предвидат. Сепак, начините на дејствување на најважните фактори кои влијаат на климата се одамна познати. На крајот на 1980-тите, американскиот климатолог Jamesејмс Хансен објави проценки за идниот развој на температурата (Хансен и сор. 1988). Овие рани пресметки веќе покажуваат - видете ја слика 3 - прилично добар договор со следните набудувања (Хансен и сор. 2006). И од тогаш, како што реков, климатските модели се значително подобрени.
Слика 3: Споредба на симулациите на глобалните температурни промени и последователните вистински набудувања - зелената, сината и виолетовата ја покажуваат глобалната температура на површината за различни сценарија на емисии на стакленички гасови кај луѓето, црвената и црната боја покажуваат две различни анализи на податоците за набvationудување; Извор: Хансен 2006 година
Најблиската корелација со подоцнежните реални измерени температури е прикажана со сценариото на Хансен Б. Тој некогаш сметаше дека ова е најверојатната варијанта, но подоцна таа всушност покажа најголема кореспонденција со емисиите на СО2 постигнати во реалноста. Постојат отстапувања од година во година - но овие се очекуваат. Непредвидливата природа на времето може да го отежне утврдувањето на влијанието на човекот, но целокупниот тренд е предвидлив.
Со ерупцијата на филипинскиот вулкан Пинатубо во 1991 година, се појави можност да се открие колку се точни предвидувањата дадени од моделите за ефектите на аеросолите на сулфат врз климата. Резултат: Моделите точно предвидоа привремено глобално ладење од околу 0,5 ° C што наскоро следеше по ерупцијата (види слика 4). Уште повеќе: повратните ефекти од сончевото зрачење и водена пареа, на пример, што се влеваа во моделите, исто така, беа потврдени квантитативно (Хансен 2007).
Слика 4: Всушност забележани и симулирани глобални температурни флуктуации по ерупцијата на Пинатубо - температурата забележана од метеоролошките станици е обележана со зелена боја, температурите на земјата и морето со сино. Просечниот резултат на моделирање е прикажан со црвена боја - падот на глобалната температура за околу 0,5 степени Целзиусови една година по ерупцијата е прилично точен, како и последователното постепено зголемување (цик-цак-краткорочните флуктуации е нормално); Извор: Хансен 2007 година
Со текот на годините, истражувачите беа во можност да го идентификуваат, изолираат и репродуцираат со климатските модели влијанието на природните фактори врз климатскиот систем (како што се вулканска активност или океанскиот феномен Ел Нињо) (Fyfe et al. 2010).
Колку сега се „добри“ климатските модели, јасно е прикажано на Интернет блогот RealClimate, кој го водат активни истражувачи за клима: резултатите од пресметките на моделите од минатото континуирано ги покажуваат температурите подоцна измерени во реалноста - резултатот може да го видите тука изглед: Кривите на вистинското затоплување се движат прилично точно во опсегот на флуктуации што моделите ги пресметале однапред.
Незадржливи во климатските прогнози
Едно тврдење што се правеше на моменти е дека климатските модели ги преувеличуваат ефектите од акумулацијата на СО2 во атмосферата. Во принцип, несигурноста може да се манифестира и во претерување и во недооцененост. Но, точно е дека моделите на климатскиот систем на Земјата имаат поголеми несигурности нагоре отколку надолу. Одговорни за ова не се намерите на климатските истражувачи кои ги програмираат овие модели - наместо тоа, како што објаснуваат американските атмосферски физичари Ро и Бејкер во есеј, тоа е „неизбежна последица“ на основните карактеристики на климатскиот систем (Roe/Baker 2007): Точниот степен на пораст на температурата со фиксно зголемување на стакленичките гасови многу силно зависи од различните процеси на повратни информации, а вкупниот ефект е засилувачки, има поголеми несигурности со горната граница на очекуваните температури отколку со долната граница.
Всушност имало и има резултати од модели во кои климатските промени се преценети - но исто така и цела низа се покажаа премногу конзервативни во ретроспектива, што значи дека реалноста дури ги надмина. На пример, Рамсторф и сор. 2012 година посочи дека нивото на морето се зголемило нагло од 90-тите години на минатиот век отколку што некогаш беа проектирани во извештаите за проценка на IPCC засновани врз пресметки на моделот (Слика 5). Според мерењата на сателитот, просечното зголемување помеѓу 1993 и 2010 година било 3,2 mm годишно, додека Третиот извештај за проценка на IPCC од 2001 година, на пример, очекува годишно зголемување од околу 2 mm.
Слика 5: Промена на нивото на морето - мерењата на нивото на плимата се прикажани во портокалова боја, сателитските податоци се достапни само од раните 1990-ти со црвена боја. Сината област ги прикажува проекциите на третиот извештај на IPCC од 2001 година (со сина линија како просек), зелените линии ги покажуваат горните и долните граници и средните вредности од четвртиот извештај за проценка на IPCC. Вистинскиот развој беше на горниот раб или над претходните проекции на моделот; Извор: Рамсторф и др. 2012 година
Топењето на арктичкиот морски мраз во текот на летните месеци беше исто така многу посилно и побрзо отколку што беше предвидено во климатските модели (Слика 6).
Слика 6: Промена во обемот на арктичкиот морски мраз, во секој случај за месец септември секоја година, во милиони квадратни километри - задебелената црвена линија го покажува реалниот развој од средината на 20 век, фините обоени линии ги покажуваат резултатите од 13 различни модели од Четвртиот IPCC- Извештај за статусот, задебелената црна линија значи тоа; Извор: IPCC/NSDC/Nasa/AWI
Колку точност може да очекувате воопшто?
Повремено се вели дека човештвото треба да чека со мерки за заштита на климата се додека резултатите од климатските модели не бидат целосно сигурни. Но, дури и со совршени модели, неизвесностите би останале заради фундаментално хаотичниот карактер на климатскиот систем. Да се симулираат сите суптилностите на климата е човечки невозможно - но моделите се веќе толку далеку што можат со сигурност да симулираат долгорочни климатски трендови.
Значи, ако сакате да почекате апсолутна сигурност во одговорот на сите прашања од климатските науки, никогаш не би можеле да сторите ништо. Меѓутоа, обично, луѓето веќе дејствуваат според одредени веројатности: Секој што знае со сигурност од 95 проценти дека сообраќајна несреќа ќе се случи на опасни места со прекумерна брзина (според IPCC, исто толку е сигурно дека луѓето се главната причина за глобалното затоплување), ќе нападне таму чувајте го ограничувањето на брзината. Патем, во политиката е нешто друго освен невообичаено да се донесуваат одлуки врз основа на несигурни факти: На пример, во преговорите за буџетот, политичарите се потпираат на проценки на данок кои не се сигурни за 95 проценти.