气候模型:我们可以如何预测气候变化?

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更新于: 2021年1月28日 18:39:30 GMT

你可能听说过很多关于在不久的将来,由于气候变化,全球气温将急剧上升的事情。但我们是如何知道呢?

对于热爱汽车的读者来说,很抱歉,但本章中我们实际上会讨论地球气候 模拟。然而,能够预测未来还是相当酷的,不是吗?

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对政策行动的预测

气候模型是如何让我们做到这一点的?

气候是一个包括大气、海洋、冰、陆地和地球上所有生物的系统。这些不同元素之间的相互作用意味着气候系统不断变化。例如,我们生活在陆地上的大部分雨水实际上来源于海洋表面的蒸发

气候也可能因不属于自然气候系统的事件而被迫改变,如火山爆发或增加二氧化碳排放量。这些被称为强迫

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气候系统

气候模型通过模拟部分气候系统与外部强迫之间的相互作用来做出预测。要做到这一点,科学家必须用复杂的科学 方程式来表示这些过程。例如,一些方程是关于来自太阳的能量与大气中地球和云层吸收或反射的能量的守恒。

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大气能量守恒(na, pa)

然而,一些过程(如树木如何影响气候 或云如何形成) 仍然是相当不确定的,必须用近似方程式。过去的气候记录被用来改进这些预测未来气候的近似方程

如果一个气候模型可以模拟过去的气候,那么它们就更有可能正确模拟未来的气候

气候科学家利用气候模型对未来气候进行预测,将CO₂排放量和其他变量的可能情况放入方程式中

科学家从哪里获得数据?

有许多不同的方法来估计一百万年前的气候情况。例如,当科学家看到某些树干的横断面时,他们可以估计出几千年前的气候是什么样的

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环宽天气预测

估计1850年以前的气候有很多用处。例如,这段时期的气候变化比过去170年的任何时期都要大得多 和快得多。当过去的某段气候发生剧烈变化时,使用这段时间的数据可以改善对我们目前所面临的不寻常的、极端气候变化的预测

科学家如何使用这种数据?

科学家使用历史数据来测试他们的模型。记住,如果一个气候模型可以模拟过去的气候,那么它就更有可能正确地模拟未来的气候。然而,科学家们面临着挑战,因为使用不是直接收集的数据(科学家们在500年前没有使用 温度计来测量空气温度!)意味着存在一些不确定性

此外,即使历史数据是准确的,对于未来会发生什么总是存在不确定性。仅仅因为一个模型可以做出与历史数据一致的预测,并不意味着未来的预测将是准确的

还有一个问题是,如果没有足够的数据,或者气候过程太复杂而不能准确地表示,那么对气候系统各个方面的预测和模拟就会变得不那么可靠。这就是降雨、降雪、深海温度和南极海冰预测的情况

科学家们一直在检查和提高他们的模型预测的准确性,而这很大程度上是基于这些模型预测的准确性,比如如果1980年运行的话,从1980年到今天的气候。

气候模型准确吗?

气候模型已经被用来对过去50年进行精确的预测,并且在这段时间内取得了显著的进步。例如,在2013年数千名科学家撰写的一份科学报告中使用的模型,以99%的成功率再现 了准确的全球表面温度!

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99%的成功率

模型永远不可能100%精确。要做到这一点,科学家需要了解和模拟气候系统的每一个方面,并确切地知道我们每个人在未来将如何行动。没有水晶球,这显然是相当困难的!

如果模型不能100%正确,那我们为什么要使用他们。

尽管气候模型预测有一些不确定性,但它们仍然非常有用。需要意识到的关键一点是, 气候科学家不需要预测未来来帮助政策制定者;通过使用几种考虑周全的人类应对气候变化的不同假设情景(从什么都不做到做大量工作),气候模型可以给决策者提供一个关于不同政策行动可能导致的一系列气候变化的概念。

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基于政策的预测

因此,气候模型可以为决策者提供信息和证据,开始对未来的环境行动做出明智的决定。例如,温室气体的排放会增加未来的温度并影响未来的天气模式。模型可以用来预测人类活动(如增加的排放)将如何影响气候,以及CO₂排放量需要按照什么速度减少,以将变暖限制在特定水平,例如关键限制在1.5°C。

他们也可以强调延迟效应——即使我们今天停止排放,我们已经排放的温室气体将在至少几十年内继续导致变暖

结论

所有的气候模型都有局限性,但如果使用得当,它们可以为应对气候变化做出重要贡献。

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