Климатические математические модели

Даже модели 1970-х годов точно предсказывали связь между выбросами парниковых газов и повышением температуры.

Среди сомневающихся в основной науке о климате есть любимый аргумент: модели климата переоценивают скорость, с которой нагревается Земля.

Эта претензия появляется снова и снова и часто основана на единичных примерах неопределенности или собранных данных. В последние годы были проведены различные исследования, в ходе которых были тщательно изучены отдельные климатические модели, - и в целом выяснилось, что они работают довольно хорошо.

Опубликованное недавно исследование подняло понимание на новый уровень. В исследовании всесторонне рассматриваются все модели глобального климата, опубликованные в период с 1970-х по 2007 год, включая модели, использованные в первых трех докладах Межправительственной группы экспертов по изменению климата.

«Это всегда признак того, что вы вступаете в хороший проект, когда ваша первая мысль: «Почему никто не делал этого раньше?» - сказал ведущий автор исследования Зик Хаусфатер, ученый-климатолог из Калифорнийского университета в Беркли, который работал с учеными Массачусетского технологического института Анри Дрейком и Тристаном Эбботтом и ученым НАСА Гэвином Шмидтом. «Никто на самом деле не обращался и не собирал все предсказания старой модели, которые были в литературе, отчасти потому, что климатические модели сильно изменились».

Большинство из этих моделей давно устарели, их заменили гораздо более продвинутые поколения. И все же большинство из них были правы в своих прогнозах относительно того, насколько сильно Земля нагреется из-за выброса парниковых газов. Четырнадцать из 17 моделей были признаны точными.

Новое исследование подчеркивает критически важный, но иногда упускаемый из виду пункт о том, как работают модели климата. Прогнозируемое ими количество потепления является прямым следствием выбросов парниковых газов, которые они предполагают в будущем. Точно прогнозировать выбросы углерода, как известно, сложно: это зависит от многих человеческих факторов, включая рост населения, экономический рост и изменение в энергопотреблении.

Исследование показывает, что многие из моделей, подвергшихся критике в прошлом, в конце концов, точно моделировали взаимосвязь между температурой и парниковыми газами - просто их предположения о будущих выбросах углерода не совпадали с выбросами, которые фактически были произведены в последующие годы.

Другими словами, если бы ученые вернулись и ввели точные уровни выбросов парниковых газов, которые фактически имели место, их прогнозы относительно будущего потепления были бы точными.

Одним из примеров является известная климатическая модель, разработанная исследователем НАСА Джеймсом Хансеном, чьи свидетельские показания в Конгрессе об изменении климата в 1980-х годах помогли вывести проблему в центр внимания общественности. Модель Хансена 1988 года в конечном итоге предсказывала потепление примерно на 50% больше в ближайшие десятилетия, чем на самом деле, что подкрепляет аргументы скептиков о том, что ученые преувеличивают проблему глобального потепления.

Хаусфатер и его коллеги отмечают, что проблема с моделью Хансена была не в ее физике. Модель предполагала более высокие выбросы метана и хлорфторуглеродов, являющихся мощными парниковыми газами, чем на самом деле. Отчасти это объясняется тем, что модель не учитывает будущего воздействия Монреальского протокола, международного соглашения о поэтапном отказе от использования хлорфторуглеродов в попытке обратить вспять озоновые дыры.

«Если бы вы вернулись и заново применили эту модель с фактическими уровнями CO2 в атмосфере и метаном и хлорфторуглеродами, вы бы получили значение, которое было бы неотличимо от потепления, которое мы действительно наблюдаем», - сказал Хаусфатер.

Впереди у новых поколений моделей климата еще немало проблем.

Прежде всего точные предположения о будущих выбросах парниковых газов все еще остаются проблемой. Ученые рассматривают его с помощью все более сложных наборов возможных сценариев выбросов в будущем, и это означает, что их моделирование включает в себя широкий спектр потенциальных траекторий.

Есть также много мелкомасштабных физических процессов на Земле, которые модели все еще пытаются запечатлеть. Например, облака трудно представить в глобальных климатических моделях, однако ученые считают, что они окажут значительное влияние на климат в будущем. То же самое относится и к поведению аэрозолей или их частиц в атмосфере.

По мере совершенствования моделей все большее внимание уделяется улучшению таких деталей.

Но новое исследование предполагает, что выводы, сделанные общими моделями о глобальном потеплении, были в основном точными на протяжении десятилетий. А это означает, что есть высокая уверенность в том, что новые, улучшенные модели также правильно понимают основы.