Равновесная чувствительность климата - насколько климат Земли чувствителен к изменениям содержания углекислого газа в атмосфере - может недооцениваться в отдельных климатических моделях, по мнению группы ученых-климатологов.
«Вероятностные оценки свойств климатической системы часто основаны на сравнении моделируемой модели с наблюдаемыми записями температуры и оценкой внутренней изменчивости климата», - сообщают исследователи в Geophysical Research Letters. Если внутренняя изменчивость климата неверна, то вероятностные оценки будут неверными, и прогнозы климата могут оказаться неточными.
«Мы наблюдаем за температурными изменениями в тропиках и в умеренном северном полушарии в более высоких широтах», - сказал Крис Э. Форест, профессор климатической динамики в Пенсильванском университете. «Мы сосредоточены на простых одиночных уравнениях и используем анализ временных рядов, потому что для того, чтобы это сработало, нам нужно сделать тысячи прогонов моделей».
Требование о тысячах прогонов модели также требует больших вычислительных мощностей, а Форест является сотрудником Пенсильванского государственного института вычислительной техники и наук о данных.
Важно, как изменяется реакция климата на изменения содержания углекислого газа в атмосфере, поскольку углекислый газ, являясь улавливающим тепло парниковым газом, вызывает потепление атмосферы и Земли.
«В целом у нас есть два варианта: мы можем адаптироваться или начать сокращать выбросы», - сказал Форест. «Нам придется лучше делать долгосрочные прогнозы, потому что усиление потепления поднимет океаны из-за таяния льдов. Мы уже видим результаты потепления в посевах, здоровье и доступности воды. Все эти риски уже определяют наши решения, наш выбор. Мы должны уметь планировать на следующие 20 или 50 лет».
Форест и его команда хотят сделать заявление о том, что мы можем ожидать через 50 лет.
Этот тип предсказания не прост, потому что Земля не нагревается с одинаковой скоростью по всему земному шару. То, что происходит в тропиках, совсем не то, что происходит в северных широтах.
Исследователи использовали модель системы Земли Массачусетского технологического института для проверки чувствительности вероятностных распределений трех свойств климатической системы, включая равновесную чувствительность климата. Они включали результаты 25 различных моделей системы Земля, каждая из которых настроена по-своему.
«Каждая группа моделирования должна определить, какие критерии они используют для оценки качества модели, и это часто неясно», - сказал Форест. «В одном случае облачная обратная связь может быть выше, в другом могут учитываться другие компоненты».
Не все модели работают одинаковое время в целях калибровки или на этапе настройки. Большинство из них тестируются с интервалом от 200 до 300 лет, и лишь несколько групп выполнили моделирование для более чем 1000 лет. Все результаты отдельных моделей различаются, и ни одна модель не охватывает весь диапазон внутренней изменчивости..
Исследователи взяли оценку внутренней изменчивости климата из этих 25 моделей и сравнили наблюдаемое изменение климата за исторический период с моделированием МЭСМ. Затем они использовали результаты аналогичных комбинированных внутренних оценок изменчивости климата в той же модели системы Земля.
Они обнаружили, что неопределенность отдельных моделей обычно приводит к ненадежной узкой оценке чувствительности климата, в то время как объединение неопределенностей нескольких моделей обеспечивает более широкое распределение.
Исследователи хотят использовать эти новые результаты и посмотреть на сценарии Межправительственной группы экспертов по изменению климата и увидеть полную неопределенность, которая заложена в этих оценках будущего климата.
«Мы хотели бы иметь возможность спросить, что произойдет, если мы ничего не будем делать, чего мы можем ожидать», - сказал Форест. «Насколько эффективны сценарии, чтобы заставить нас достичь целевых показателей в 1,5 или 2 градуса Цельсия (2,7 или 3,6 градуса по Фаренгейту) для максимального потепления?»
Это исследование поддержали Министерство энергетики США и Национальный научный фонд.