Kas pie velna ir klimata modelis un kāpēc tas ir svarīgi?

trīs klimata modeļu globusi Nacionālais atmosfēras pētījumu centrs

Tikai pirms dažiem gadiem tradicionālā gudrība uzskatīja, ka nevienu ārkārtēju laikapstākļu notikumu nevar attiecināt uz klimata pārmaiņām. Bet tagad zinātnieki arvien vairāk var un dara zināmu, ka cilvēku darbības izraisīja vai saasināja konkrētus sausumus un viesuļvētras.

Viens no galvenajiem pārmaiņu iemesliem ir tas, ka klimata modelēšanas zinātne kļūst arvien spēcīgāka, jo tehnoloģiju, metožu un datu koplietošanas uzlabojumi ļauj pētniekiem izveidot jaunus eksperimentus vai vienkārši veikt daudzus citus eksperimentus.

(Izlasiet pievienoto stāstu: Kā kodolieroču pētījumi atklāja jaunus klimata draudus.)

Klimata modeļi ir sarežģītas datorsimulācijas, kas aptuveni parāda, kā planēta reaģē uz dažādiem spēkiem, piemēram, oglekļa dioksīda uzplūdiem. Viņi sadala okeānus, virsmu un atmosfēru 3-D kastēs un aprēķina, kā mainās apstākļi laikā un telpā.

Saistīts stāsts

Pavadošais stāsts Lawrence Livermore Lab arvien jaudīgākie klimata modeļi ir izskanējuši nopietnu brīdinājumu Kalifornijai.

Pamata skaitļošanas jaudas pieaugums ir veicinājis daudzus uzlabojumus. 1990. gadā šīs kastes bija aptuveni 500 kvadrātkilometru. Dažiem mūsdienu augstākās izšķirtspējas modeļiem, tostarp Enerģētikas departamenta E3SM, Japānas MRI un Ķīnas FGOALS, tie ir mazāki par 25 kvadrātkilometriem. Izšķirtspēja kļūst vēl augstāka īpašiem lietojumiem, piemēram, viesuļvētru modelēšanai.

Turklāt senākie klimata modeļi 60. gados bija vērsti uz atmosfēru, bet tagad tajos ir ņemtas vērā zemes virsmas, jūras ledus, aerosoli, oglekļa cikls, veģetācija un atmosfēras ķīmija. Pavisam nesen modeļi ir sākuši iekļaut veidus, kā cilvēka uzvedība mainās, reaģējot uz klimata pārmaiņām, tostarp migrāciju un mežu izciršanu.

Citi modelēšanas sasniegumi ir notikuši trīs desmit gadu garumā Pasaules klimata pētniecības programmā, kas pazīstama kā Saistītā modeļa savstarpējās salīdzināšanas projekts (CMIP). Saskaņā ar šo programmu pētniecības iestādēm tiek lūgts veikt kopīgu eksperimentu kopumu ar kopīgu ievades kopu un publiski kopīgot rezultātus.

Iegūto datu petabaiti ir ļāvuši pētniekiem visā pasaulē veikt pētījumus, kas ienirt noteiktās interešu jomās, bez nepieciešamības nodrošināt savu laiku superdatoros.

Nacionālais atmosfēras pētījumu centrs

Datu pārpilnība ir arī ļāvusi zinātniekiem salīdzināt dažādu modeļu rezultātus savā starpā un ar līdz šim reālajā pasaulē novērotajām klimata izmaiņām. Tas ir sniedzis būtisku ieskatu par to, kuri modeļi darbojas vislabāk, un dažreiz tas ir pat atklājis problēmas ar mūsu novērojumiem. Tā piedāvā arī atgriezenisko saiti, kas ļauj iestādēm pārbaudīt jaunas hipotēzes, pilnveidot modeļus un uzlabot izpratni par dabiskajiem procesiem, saka Noah Diffenbaugh, Stenfordas zemes sistēmu zinātnes profesors.

Konkrēti, MIT viesuļvētru modelētājs Kerijs Emanuels izmantoja publiskos datus no septiņiem modeļiem, lai desmitiem tūkstošu reižu vadītu mērķtiecīgu viesuļvētras simulāciju, cenšoties aprēķināt izredzes, ka Teksasā atkal piezemēsies viesuļvētras Hārvijs mēroga vētra. Izpētot divus 20 gadu periodus dažādos siltumnīcefekta gāzu emisiju scenārijos, viņš atrasts ka tas, kas 20. gadsimta beigās bija notikums 1 gados 100 gados, šī gada beigās būs notikums 1 gados 5,5.

Bet visiem šiem milzīgajiem uzlabojumiem pat 25 kvadrātkilometru liela kaste joprojām ir pārāk liela, lai tvertu maza mēroga procesus, piemēram, atsevišķu mākoņu uzvedību. Un zinātnieki labi apzinās, ka modeļi neprecīzi atspoguļo sarežģītus dabiskos procesus.

Tāpēc viņi parasti runā par klimata pārmaiņu scenāriju diapazoniem un kāpēc notikumi reālajā pasaulē dažreiz var notikt ārpus šīm robežām.

Prognozēs joprojām ir daudz neskaidrību, un tas mūs visus traucē, saka Emanuels.

paslēpties