Modele klimatu: Jak możemy przewidzieć zmiany klimatyczne?

6 minut(y) czytania

Zaktualizowano dnia: 03 Mar 2021

Być może słyszeliście wiele o tym, że w najbliższej przyszłości temperatury na świecie gwałtownie wzrosną ze względu na zmiany klimatu. Ale skąd o tym wiemy?

Przepraszamy wszystkich czytających to miłośników samochodów, ale w tym rozdziale będziemy mówić o symulacjach klimatu Ziemi. Mimo to całkiem fajnie jest przewidywać przyszłość, true?

Image of Od prognoz do planu działania — Od prognoz do planu działania

Jak modele klimatu nam na to pozwalają?

Klimat jest systemem, w skład którego wchodzą atmosfera, oceany, lód, ląd oraz wszystkie istoty żyjące na Ziemi. Wzajemne relacje między tymi elementami sprawiają, że system klimatyczny stale się zmienia . Na przykład większość wody, której doświadczamy jako deszcz nad obszarami lądowymi, na których żyjemy, pochodzi tak naprawdę z odparowania powierzchni oceanów.

Zmiany klimatu mogą być także wymuszone przez zdarzenia, które nie są częścią naturalnego systemu klimatycznego, takie jak erupcje wulkanów lub zwiększone emisje CO₂. To tak zwane wymuszenia.

Image of System klimatyczny — System klimatyczny

Modele klimatu tworząprognozy, symulując wzajemne relacje między częściami systemu klimatycznego i zewnętrznymi wymuszeniami. W tym celu naukowcy muszą odtworzyć te procesy przy użyciu złożonych naukowych równań . Niektóre równania będą na przykład bazowały na równoważeniu energii ze Słońca z energią wchłanianą lub odbijaną przez Ziemię i chmury w atmosferze.

Image of Równowaga energii w atmosferze — Równowaga energii w atmosferze

Niektóre procesy (takie jak wpływ wzrostu drzewa na klimat albo sposób formowania się chmur) nadal są jednak dość niepewne i muszą być aproksymowane za pomocą równań. Historyczna dokumentacja klimatyczna jest następnie używana, żeby ulepszyć te przybliżone równania, które prognozują przyszły klimat.

Jeśli model klimatu może symulować historyczne klimaty, z większym prawdopodobieństwem będzie w stanie poprawnie symulować przyszłe klimaty.

Naukowcy badający klimat mogą prognozować przyszłe klimaty za pomocą modeli klimatu, włączając do równań możliwe scenariusze ilości emisji CO₂ oraz inne zmienne.

Skąd naukowcy biorą dane?

Istnieje wiele różnych sposobów szacowania, jaki był klimat nawet przed milionem lat. Na przykład, kiedy naukowcy obserwują przekrój poprzeczny niektórych pni drzew, mogą oszacować, jaki był klimat tysiące lat temu.

Image of Szacunki pogodowe na podstawie szerokości słoja — Szacunki pogodowe na podstawie szerokości słoja

Oszacowanie klimatu sprzed 1850 roku przynosi wiele korzyści. W tym okresie zaszły na przykład zmiany klimatyczne, które były znacznie większe i szybsze niż jakiekolwiek inne z ostatnich 170 lat. Użycie danych pochodzących z tak radykalnych, gwałtownych zmian z przeszłości może ulepszyć prognozy niespotykanych i ekstremalnych zmian klimatycznych, z którymi teraz się mierzymy.

Jak naukowcy wykorzystują te dane?

Naukowcy używają historycznych danych, żeby testować swoje modele. Pamiętaj, że jeśli model klimatu może symulować historyczne klimaty, z większym prawdopodobieństwem będzie w stanie poprawnie symulować przyszłe klimaty. Naukowcy napotykają jednak na trudności, ponieważ używanie danych, które nie są zbierane bezpośrednio (500 lat temu nie używano termometrów do mierzenia temperatur!), wiąże się z niepewnością.

Poza tym nawet jeśli dane historyczne są precyzyjne, zawsze pozostaje niepewność co do przyszłości. To, że model może tworzyć prognozy, które zgadzają się z historycznymi danymi, nie oznacza jeszcze automatycznie, że przyszłe prognozy będą precyzyjne !

Problemem jest też fakt, że prognozy i symulacje aspektów systemu klimatycznego będą mniej wiarygodne, jeśli nie ma wystarczająco dużo danych, albo jeśli procesy są zbyt złożone, żeby zostały dokładnie oddane . Dzieje się tak w przypadku prognoz opadów deszczu i śniegu, temperatur na dnie oceanu i prognoz odnośnie do antarktycznego lodu morskiego.

Naukowcy wciąż sprawdzają i ulepszają dokładność prognoz tworzonych przez ich modele. Duża część ich pracy bazuje na tym, jak dobrze modele przewidziałyby klimat od 1980 roku do teraz, gdyby zostały zastosowane w 1980.

Czy modele klimatu są dokładne?

Modele klimatu są wykorzystywane do dokładnych prognoz od 50 lat i w tym czasie znacznie je udoskonalono. Na przykład modele użyte w raporcie naukowym przygotowanym przez tysiące naukowców w 2013 roku poprawnie powieliły rzeczywiste temperatury powierzchniowe na świecie ze skutecznością 99%!

Image of Skuteczność 99% — Skuteczność 99%

Modele nigdy nie mogą być w 100% precyzyjne. Żeby tak się stało, naukowcy musieliby zrozumieć i zasymulować każdy aspekt systemu klimatycznego oraz wiedzieć dokładnie, jak każdy z nas zachowa się w przyszłości. Bez szklanej kuli jest to oczywiście dość trudne !

Jeśli modele klimatu nie są w 100% dokładne, to dlaczego ich potrzebujemy?

Pomimo niepewności prognoz opartych na modelach klimatu, i tak są one niezwykle użyteczne. Kluczowe jest zrozumienie, że naukowcy badający klimat nie potrzebują przewidywać przyszłości, żeby pomóc decydentom; wykorzystując kilka różnych, dobrze przemyślanych scenariuszy reakcji ludzi na zmiany klimatu (od niepodejmowania żadnych działań po podejmowanie mnóstwa działań), twórcy modeli klimatu mogą dać decydentom wyobrażenie o zakresie możliwych zmian klimatu które są efektem różnych planów działania .

Image of Prognozy oparte na przepisach — Prognozy oparte na przepisach

Dlatego modele klimatu mogą zapewniać decydentom informacje i dowody, dzięki którym są w stanie podejmować świadome decyzje o przyszłych działaniach w zakresie środowiska . Na przykład emisje gazów cieplarnianych zwiększą temperatury w przyszłości i wpłyną na przyszłe wzorce pogodowe. Modeli można używać, żeby przewidzieć, jak ludzkie działania, takie jak zwiększone emisje, wpłyną na klimat, i jak szybko emisje CO₂ muszą się obniżyć, żeby ograniczyć ocieplenie do konkretnego poziomu , na przykład kluczowej granicy 1,5°C.

Mogą także naświetlić opóźnione efekty – tzn. nawet jeśli przestalibyśmy dzisiaj uwalniać emisje, gazy cieplarniane, które już uwolniliśmy, będą powodować ocieplenie jeszcze przez co najmniej kilka dziesięcioleci.

Podsumowanie

Wszystkie modele klimatu mają ograniczenia, ale właściwie wykorzystywane mogą mieć istotny wkład w przeciwdziałanie zmianom klimatycznym.

Następny rozdział