Hvad fanden er en klimamodel - og hvorfor betyder det noget?

tre klimamodelkloder Det Nationale Center for Atmosfærisk Forskning

For blot et par år siden holdt den konventionelle visdom fast, at man ikke kunne tilskrive klimaforandringer nogen enkelt ekstrem vejrbegivenhed. Men nu kan og gør forskere i stigende grad sandsynligheden for, at menneskelige handlinger forårsagede eller forværrede specifikke tørker og orkaner.

En stor grund til ændringen er, at videnskaben om klimamodellering bliver stadig mere kraftfuld, da forbedringer i teknologi, teknikker og datadeling giver forskere mulighed for at opsætte nye eksperimenter eller blot køre mange flere af dem.

(Læs den medfølgende historie: Hvordan atomvåbenforskning afslørede nye klimatrusler.)

Klimamodeller er sofistikerede computersimuleringer, der tilnærmer, hvordan planeten reagerer på forskellige kræfter, såsom stigninger i kuldioxid. De nedbryder oceanerne, overfladen og atmosfæren i 3D-bokse og beregner, hvordan skiftende forhold sporer på tværs af tid og rum.

Relateret historie

Medfølgende Historie Lawrence Livermore Labs stadig stærkere klimamodeller har lydt en skarp advarsel for Californien.

Grundlæggende gevinster i computerkraft har drevet mange af forbedringerne. Disse kasser var omkring 500 kvadratkilometer i 1990. For nogle af nutidens højeste opløsningsmodeller, herunder Energiministeriets E3SM, Japans MRI og Kinas FGOALS, er de under 25 kvadratkilometer. Opløsningen bliver stadig højere for specifikke applikationer, såsom modellering af orkaner.

Derudover var de tidligste klimamodeller i 1960'erne fokuseret på atmosfæren, men nu tager de højde for landoverflader, havisen, aerosoler, kulstofkredsløbet, vegetation og atmosfærisk kemi. For nylig er modeller begyndt at inkorporere måder, hvorpå menneskelig adfærd ændrer sig som reaktion på klimaændringer, herunder migration og skovrydning.

Andre modelleringsfremskridt er sket som et resultat af en tre årtiers indsats under World Climate Research Programme, kendt som Koblet Model Intercomparison Project (CMIP). Under dette program bliver forskningsinstitutioner bedt om at udføre et fælles sæt eksperimenter med et fælles sæt input og dele resultaterne offentligt.

Petabytes af resulterende data har gjort det muligt for forskere over hele verden at udføre undersøgelser, der dykker ned i specifikke interesseområder uden at skulle sikre deres egen tid på supercomputere.

Det Nationale Center for Atmosfærisk Forskning

Overfloden af ​​data har også gjort det muligt for forskere at sammenligne resultaterne af forskellige modeller med hinanden og mod klimaændringer observeret i den virkelige verden til dato. Det har givet afgørende indsigt i, hvilke modeller der fungerer bedst, og nogle gange har det endda afsløret problemer med vores observationer. Det er også tilbudt feedback, der har givet institutioner mulighed for at teste nye hypoteser, yderligere forfine modeller og forbedre deres forståelse af naturlige processer, siger Noah Diffenbaugh, professor i jordsystemvidenskab ved Stanford.

Især brugte MITs orkanmodeller Kerry Emanuel offentlige data fra syv modeller til at køre en fokuseret orkansimulering titusindvis af gange i et forsøg på at beregne oddsene for, at en storm på størrelse med orkanen Harvey vil lande på Texas igen. Ved at undersøge to 20-årige perioder på tværs af en række scenarier for drivhusgasemissioner, fundet at det, der var en 1-i-100-års begivenhed i slutningen af ​​det 20. århundrede, vil være en 1-i-5,5-års begivenhed ved udgangen af ​​denne.

Men på trods af alle disse enorme forbedringer er selv en 25 kvadratkilometer kasse stadig alt for stor til at fange småskalaprocesser som individuelle skyers opførsel. Og videnskabsmænd er godt klar over, at modellerne ikke perfekt repræsenterer komplekse naturlige processer.

Det er derfor, de generelt taler om intervaller i klimaændringsscenarier, og hvorfor begivenheder i den virkelige verden stadig lejlighedsvis kan forekomme uden for disse grænser.

Der er stadig meget usikkerhed i fremskrivningerne, og det er vi alle generet af, siger Emanuel.

skjule