В обществе растет осознание того, что изменение климата повлияет на общество не только изменением средних температур и осадков в 21ст веке, но и возникновением более выраженных экстремальных событий и, в более общем плане, естественной изменчивости в системе Земля. Такие изменения могут также иметь серьезные последствия для уязвимых экосистем как в наземных, так и в морских средах обитания. Научное исследование прогнозируемых будущих изменений климата и изменчивости экосистем описано в новом исследовании, опубликованном в журнале Earth System Dynamics, которое представляет собой результат широкого сотрудничества между Центром физики климата IBS (ICCP) в Пусанском национальном университете на юге страны. Корея и проект Community Earth System Model (CESM) в Национальном центре атмосферных исследований (NCAR) в США.
Команда провела серию из 100 симуляций глобальной системы Земли в период с 1850 по 2100 год, работая со сценарием «обычного бизнеса» для относительно сильных выбросов парниковых газов в течение 21stвека. Прогонам давались разные начальные условия, и благодаря эффекту бабочки они смогли представить широкий диапазон возможных состояний климата за 1850-2100 годы, что позволило провести сложный анализ изменений в изменчивости системы Земли с течением времени. Номинальное разрешение модели в один градус (~ 100 км) в сочетании с набором прогонов из 100 элементов представляет собой беспрецедентный набор технических проблем, которые необходимо решить, прежде чем перейти к цели оценки того, как на изменчивость климата влияют устойчивые антропогенные изменения климатической системы.«Мы решили эти проблемы, используя суперкомпьютер Aleph IBS/ICCP, один из самых быстрых суперкомпьютеров в Корее», - говорит доктор Сун-Сон Ли из ICCP, соавтор исследования, которая провела моделирование вместе со своим коллегой из NCAR доктором Нэн. Розенблюм. Для проекта было использовано примерно 80 миллионов часов суперкомпьютерного времени, и примерно 5 петабайт дискового пространства (примерно 5000 обычных жестких дисков) требовалось для хранения выходных данных модели.
Основной вывод исследования заключается в том, что влияние изменения климата проявляется почти во всех аспектах изменчивости климата, начиная от экстремальных температур и осадков над сушей и заканчивая увеличением числа пожаров в Калифорнии и изменениями амплитуды цветения для фитопланктона в северной части Атлантического океана. Каждое из этих изменений оказывает важное влияние на устойчивое управление ресурсами. Например, случаи экстремальных осадков в течение 21st века (между 2000-2009 и 2090-2099 гг.) указывают на то, что ожидается, что экстремальные явления станут более обычным явлением во многих регионах. Эти прогнозируемые изменения экстремальных осадков на самом деле отражают вездесущность изменений экстремальных значений в будущем по широкому диапазону климатических и экосистемных переменных, что имеет важные последствия для будущих стратегий адаптации.
Помимо крупномасштабных изменений экстремальных явлений, наше исследование также выявило крупномасштабные изменения в структуре сезонного цикла на протяжении 21ст века, свидетельствующие о увеличение продолжительности вегетационного периода в континентальных регионах к северу от 50° северной широты», - говорит доктор Кит Роджерс из ICCP, первый автор исследования и один из руководителей проекта большого ансамбля CESM2. Во многом благодаря среднему потеплению и вытекающим из этого изменениям сроков отступления и наступления зимнего снежного покрова к концу 21ст века прогнозируется увеличение продолжительности вегетационного периода на три недели..
В совокупности компьютерное моделирование показывает, что по всей нашей планете мы можем ожидать широкомасштабных изменений в изменчивости климата, варьирующихся во временных масштабах от синоптических штормов до сезонов, от Эль-Ниньо до десятилетий. Доктор Гокхан Данабасоглу, соавтор исследования и один из руководителей проекта, говорит, что «важным шагом вперед будет более полное определение потенциальных социальных последствий и информирование о последствиях для стратегий адаптации». Это более широкое исследование уже послужило мотивом для ряда более специализированных научных исследований с использованием огромного объема результатов моделирования, охватывающих темы от воздействия на морскую экосистему до гидрологических изменений, влияющих на водоснабжение.
Национальный центр атмосферных исследований спонсируется Национальным научным фондом США и управляется Университетской корпорацией атмосферных исследований.