You are hereАргумент скептиков: можно ли доверять климатическим моделям? (Средний уровень)

Аргумент скептиков: можно ли доверять климатическим моделям? (Средний уровень)


By tookitook - Posted on 10 Апрель 2011

Аргумент скептиков:

 Модели очень плохо описывают облака, пыль, химию и биологию полей, ферм и лесов. Они полны подгоночных коэффициентов, настроенных так чтобы модели более-менее согласовывались c наблюдениями. Но нет никаких оснований полагать, что те же подгоночные коэффициенты обеспечат правильное поведение моделей в ситуации с другой химией, например в мире с увеличенным содержанием CO2 (]]>Freeman Dyson]]>)

Что говорит наука:

Несмотря на то что у климатических моделей есть погрешности, они успешно воспроизводят прошлое и способны делать предсказания, впоследствии подтверждавшиеся наблюдениями.

Попробуем ответить на два главных вопроса: могут ли климатические модели достоверно реконструировать климат прошлого и могут ли они успешно предсказывать климат будущего? Для ответа на первый вопрос посмотрим на график из обзора IPCC — результаты моделирования приземной температуры воздуха с 1800г. учитывающие и не учитывающие воздействие человека на климатическую систему. Модели не могут предсказать глобальное потепление, если не будут учитывать повышение концентрации СО2. Невозможно создать модель общей циркуляции атмосферы, которая объяснила бы поведение климатической системы в последние 100 лет, не учитывая потепления от увеличения концентрации СО2.

Результаты моделирования среднгодовой глобальной температуры поверхности Земли. Сравнение результатов моделирования и наблюдений (a) Природные воздействия: изменения солнечной активности и вулканической активности; (b) Антропогенные воздействия: парниковые газы, сульфатный аэрозоль; (c) Антропогенные и природные воздействия совместно.

Предсказание/оценка возможного будущего.

Обычные аргументы скептиков: ученые не могут предсказать погоду даже на следующую неделю, как они могут знать как изменится климат через несколько лет. Можно объяснить скептицизм непониманием различия между погодой — хаотичной и непредсказуемой и климатом — средней погодой за длительный период времени. Мы не можем точно предсказать как упадет монетка (орел или решка), но мы можем предсказать вероятность этих событий, статистически обработав результаты многих экспериментов. Говоря о погоде, предсказать совершенно точно траекторию движения урагана невозможно, но средняя температура и количество осадков над районом, где он пройдет останется тем же, независимо от его точной траектории.

Разнообразные трудности возникают, когда мы хотим предсказать климат в будущем. Не ясно, например, как будет вести себя солнце. Быстрые колебания климата, например Эль-Ниньо или извержения вулкана трудно смоделировать. Однако главные причины изменения климата сейчас хорошо известны. В 1988 г. Джеймс Хансен смоделироват тенденцию изменения глобальной температуры (]]>Hansen 1988]]>). Эти прогнозы хорошо согласуются с тем что мы наблюдаем сегодня (]]>Hansen 2006]]>).

 

 

Глобальная температура поверхности Земли для различных вариантов развития событий (A,B,C) в сравнении с анализом данных наблюдений (]]>Hansen 2006]]>).

 

Сценарий B (наиболее вероятный с точки зрения выбросов СО2) очень хорошо подтверждают наблюдения. Хансен переоценил будущий уровень содержания СО2 на 5-10%, соответствие было бы еще точнее, если бы его модель содержала реальную концентрацию СО2. Колебания от года к году можно объяснить хаотичностью изменений погоды, она вносит шум в сигнал отклика климатической системы, тогда как тенденция хорошо предсказуема.

В 1991г. произошло извержение вулкана Пинатубо, это извержение дало возможность увидеть насколько успешно модели могут прогнозировать реакцию климатической системы на увеличение содержания сульфатного аэрозоля в атмосфере. Модели действительно успешно спрогнозировали глобальное похолодание примерно на 0,5°C вскоре после извержения, наблюдения подтвердили этот факт (]]>Hansen 2007]]>).

 

Данные наблюдений и смоделированые изменения глобальной температуры в связи с извержением Пинатубо. Зеленым — температура, по данным метеостанций, синим — температура поверхности океанов и суши, красным — средняя температура по результатам моделирования (]]>Hansen 2007]]>).

 


Неопределенность в прогнозах климата.

Существует ошибочное представление, что модели преувеличивают эффект увеличения концентрации СО2. Нужно сказать, что теоретически модели могут как преувеличивать чувствительность климатической системы к увеличению CO2, так и преуменьшать ее. Фактически же, в системе с общим положительным балансом обратных связей, такой как климатическая система, ]]>погрешность в определении реакции системы будет сдвинута в сторону более сильной реакции]]> (]]>Roe 2007]]>). То есть более сильные реакции системы будут предсказываться хуже. По этой причине, как показывают последние наблюдения, многие из прогнозов IPCC недооценивали ответ климатической системы.

Спутниковые наблюдения и данные наземных измерений уровня моря показывают, что уровень моря поднимается быстрее, чем по оценкам IPCC. В среднем подъем моря с 1993-2008 г. измеренный со спутников оказался 3,4 мм в год, по данным IPCC наиболее вероятен был подъем 1,9 мм в год за тот же период. Наблюдения показали, что ближе к реальности оказалась верхняя граница прогноза (]]>Copenhagen Diagnosis 2009]]>).

 

Изменение уровня моря. Данные постов наблюдений за уровнем показаны красным, спутниковые данные — синим. Серая заливка обозначает оценки данные в третьем отчете IPCC (]]>Copenhagen Diagnosis 2009]]>).

Похожее происходит с прогнозом летнего таяния Арктического морского льда. Он тает быстрее, чем ожидали. Площадь растаявшего льда в 2007-09 годах была на 40% больше, чем средня спрогнозированая климатическими моделями IPCC AR4. Толщина льда в Арктике также уменьшилась за несколько последних десятилетий.

Красная линия — данные наблюдений распространения Арктического морского льда в сентябре в млн.кв. км. Толстая черная линия — среднее модельное по 13 моделям IPCC AR4. Прерывистая черная линия представляет разброс результатов модельных симуляцийМинимум 2009 года составил 5,10 млн.кв.км., это третий минимум за всю историю наблюдений и эта площадь меньше, чем худший сценарий по оценке IPCC (]]>Copenhagen Diagnosis 2009]]>).

 

Достаточно ли мы знаем, чтобы действовать?

Скептики говорят, что не нужно торопиться уменьшать выбросы СО2, до тех пор пока модели не достигнут 100% точности. Если ждать этого, то вряд ли мы начнем когда-либо действовать. Модели постоянно развиваются, в них включают все больше физических процессов, увеличивается их разрешение вместе с увеличением мощности компьютеров. Сложная, нелинейная природа климата дает основание предполагать, что модели постоянно будут совершенствоваться. Главное, мы знаем достаточно, чтобы действовать. Модели достигли того уровня, когда можно успешно прогнозироваать длительные тенденции изменений, скоро с более совершенными моделями возможно будет предсказывать более хаотичные кратковременные изменения. Множество доказательств( данные моделей и наблюдений) говорят о том, что глобальная температура увеличится на 3°Cс удвоением содержания СО2 (]]>Knutti & Hegerl 2008]]>).

Модели не должны быть совершенно точными, чтобы дать достоверный прогноз тенденций изменения климата и основных последствий этих изменений, а такой прогноз у нас уже есть. Если с вероятностью 90% вы знаете, что попадете в аварию, то не сядете за руль или хотя бы пристегнетесь ремнем безопасности. Заключение IPCC таково: вероятность того, что деятельность человека вызывает глобальное потепление — более 90%. Ждать 100% уверенности, чтобы начать действовать — неоправданная безответственность.

Источник: ]]>http://www.skepticalscience.com/climate-models-intermediate.htm]]>

Перевод: Елена Румянцева