Modele klimatu: Jak możemy przewidzieć zmiany klimatyczne?

12 minute read

Zaktualizowano Wed Mar 03 2021

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

Wszystko zależy od modeli klimatu. Jak więc uważasz, co mają na myśli naukowcy, mówiąc o „modelu klimatu”?


Przepraszam was wszystkich kochających samochody czytelników, ale w tym rozdziale będziemy mówić o symulacjach klimatu. To powiedziawszy, fajnie jest móc przewidywać przyszłość, prawda?

Od prognoz do działań w zakresie polityki klimatycznej

Jak pozwalają nam na to modele klimatu?

Klimat to system obejmujący atmosferę, oceany, lód, ląd i wszystkie żywe istoty na Ziemi. Interakcje między tymi różnymi elementami powodują, że system klimatyczny cały czas się zmienia. Na przykład woda, która tworzy deszcz na lądzie, mogła wyparować z oceanu.

Klimat może być również zmuszony do zmiany przez zdarzenia, które nie są częścią naturalnego systemu klimatycznego, takie jak erupcje wulkanów lub zwiększone emisje CO₂. Są to tak zwane wymuszenia.

System klimatyczny

Modele klimatyczne tworzą przewidywania przez symulację interakcji między częściami systemu klimatycznego a wymuszeniami zewnętrznymi. Aby to zrobić, naukowcy muszą przedstawić te procesy za pomocą złożonych równań. Na przykład, niektóre równania będą oparte na równoważeniu energii pochodzącej od Słońca z energią pochłoniętą lub odbitą przez Ziemię i chmury 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?

Nasze pojęcie o historii systemu klimatycznego sięgającej do około 1850 roku pochodzi z danych zapisywanych przez ludzi. Skąd jednak wiemy, jak wyglądały jego aspekty (temperatury, poziomy mórz, stężenia CO₂) przedtem?


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.

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%!

Skuteczność 99%

Obecnie modele mogą tworzyć prognozy w oparciu o wiele aspektów systemu klimatycznego. Czy uważasz, że kiedykolwiek będzie możliwe stworzenie modelu idealnego?


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.

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