Глобальное потепление и апокалипсис. Почему не так страшен климат, как его малюют
Климатические модели, которые помогают ученым—климатологам прогнозировать будущее, выглядят слишком апокалиптическими
Автор журнала Science Пол Вузен в своей статье объясняет, в чем минусы климатических моделей, и как благодаря этому будущее планеты кажется хуже, чем может быть.
Уже в следующем месяце с опозданием на год из—за пандемии Межправительственная группа экспертов ООН по вопросам изменения климата (МГЭИК) опубликует свою первый объемный доклад с оценкой антропогенного глобального потепления с 2013 г. Доклад, первая часть которого будет опубликована 9 августа, расскажет о мире, столь резко изменившемся за 8 лет — о мире, средняя температура в котором выросла на 0,3 градуса по Цельсию — почти до 1,3 градуса по Цельсию, если сравнивать с доиндустриальным показателем. Климат стал более суровым, уровень моря заметно вырос, а горные ледники и полярные льды тают. И многие годы полумер страны под давлением общественности и корпораций, похоже, готовы сократить выбросы углерода.
Однако климатические модели, которые помогают ученым—климатологам прогнозировать будущее, выглядят слишком апокалиптическими. Показанные самыми популярными моделями темпы потепления большинство ученых, в том числе и сами создатели моделей, считают невероятно быстрыми. В преддверии доклада ООН ученые попытались понять, что пошло не так и как превратить модели, которые в других отношениях более эффективны и заслуживают доверия, чем старые модели, в полезный гайд для политиков. "За последний год стало ясно, что нам этого избежать не удастся", — говорит директор Института космических исследований имени Годдарда NASA Гэвин Шмидт.
Перед публикацией каждого доклада МГЭИК мировые центры моделирования климата разрабатывают набор сценариев на будущее, рассчитывая, как различные варианты глобальных выбросов повлияют на климат. Эти необработанные результаты, скомпилированные в Проекте взаимного сравнения связанных моделей углеродного цикла (CMIP), затем публикуются непосредственно в отчете МГЭИК. Как отметил ведущий разработчик климатических моделей, новый глава CMIP Жан-Франсуа Ламарк, результаты используются в дальнейшем, поскольку другим ученым они нужны для оценки воздействия изменения климата, а страховым компаниям и финансовым учреждениям — чтобы прогнозировать последствия для экономики и инфраструктуры, экономисты же рассчитывают реальную стоимость выбросов углерода. "Они нужны не для того, чтобы строить замки из песка", — добавил он.
Некогда большинство моделей прогнозировали "чувствительность к изменению климата" — потепление при двукратном увеличении содержания углекислого газа (CO2) в атмосфере по сравнению с доиндустриальным периодом — в пределах от 2 до 4,5 градуса по Цельсию. В опубликованной в прошлом году нашумевшей статьей, в которой по большей части авторы опирались не на модели, а на задокументированные факторы, включая текущие тенденции потепления, отмечалось, что вероятная чувствительность к изменению климата вырастет на 2,6—3,9 градуса по Цельсию. Однако большинство новых моделей ведущих научных центров прогнозируют потепление на уровне 5 градусов по Цельсию.
Модели также противоречат ранним данным о климате. Например, ученые использовали новую модель NCAR для моделирования самой холодной точки последнего ледникового периода, который был 20 тыс. лет тому назад. Согласно палеоклиматической картинке, по сравнению с доиндустриальным периодом Земля остыла почти на 6 градусов по Цельсию, однако модель, опирающаяся на низкие уровни CO2 в ледниковый период, показала, что температура упала очень резко — почти вдвое, что говорит о слишком высокой чувствительности к повышению и снижению уровня CO2. "Что явно противоречит геологическим данным, — говорит палеоклиматолог из Университета Аризоны и соавтор работы, опубликованной в Geophysical Research Letters Джессика Тирни. — Это в корне неверно".
Нужно еще разобраться, почему создатели моделей сосредоточились на карте облаков, что уже давно является неверным для отслеживания изменения климата. Эти модели не могут в полной мере отобразить облака, потому исходят из физики и мониторинга свойств и поведения облаков. В старых моделях кристаллы льда находились в низких облаках в средних широтах южной части Тихого океана и в других регионах, что, вроде как, подтверждалось спутниковым наблюдением, Кристаллы льда отражают меньше солнечного света, чем капли воды, поэтому по мере того, как облака нагреваются, а лед тает, они отражают больше света и способствуют снижению температуры. Новые модели опираются на более реалистичные облака с большим содержанием холодной воды, что приводит к динамике иного характера — проникновению сухого воздуха сверху и ослаблению турбулентности — облака становятся более разреженными.
Эта корректива позволила ученым обнаружить еще одну ошибку, чему раньше мешала ошибочная гипотеза об охлаждении. Согласно исследованию Тимоти Майерса, ученого-исследователя облаков из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса, как в старой, так и в новой модели климата, неоднородные кучевые облака, которые образуются в тропиках, из—за потепления уменьшаются, благодаря чему тепла становится больше, чем предполагают спутниковые наблюдения. "Несмотря на то, что одна характеристика изменения климата стала более реалистичной, выявлена иная — ошибочная", — говорит Майерс.
Но к тому моменту, как разработчиками моделей была обнаружена эта ошибка, уже были запущены суперкомпьютеры, а доклад МГЭИК был почти закончен. И, да, большинство новых моделей в остальном очень хорошо прогнозируют изменения климата — лучше, чем предыдущие. "Вам следует использовать эти модели, с учетом того, что они могут; не зацикливаясь на их чувствительности к изменению климата", — говорит Шмидт.
Поэтому МГЭИК, вероятно, использует реальные данные — фактическое повышение температуры за последние несколько десятилетий. В ряде статей уже пояснялось, как такой подход может позволить уменьшить неопределенность в прогнозах вдвое. В 2100 г., при наихудшем сценарии, с прогнозируемых по сравнению с уровнями 1986–2005 гг. 5 градусов по Цельсию цифра может снизиться до 4,2 градусов. Это хорошая новость для разработчиков моделей, но также явный и тревожный сигнал о том, что глобальное потепление продлится достаточно долго, — говорит климатолог из Национального центра метеорологических исследований Франции Орельен Рибе. "Наблюдения теперь дают четкое представление о том, каким будет изменение климата", — добавил он.
В отчете МГЭИК также, вероятно, будут представлены оценки воздействия на регионы разных температур — при плюс 2, 3 и 4 градусах, вместо выводов о том, как быстро мы будем ощущать повышение температуры. Этот метод хорошо зарекомендовал себя в промежуточном отчете МГЭИК 2018 г. о воздействии потепления на 1,5 градуса по Цельсию.
Создатели климатических моделей надеются, что следующие прогнозы будут уже лучше. По словам Ламарка, при их создании они могут протестировать новые модели на основе палеоклимата, а не только истории потепления. Он также предполагает, что процесс разработки может быть эффективнее с увеличением сроков — с обновлением прогнозов каждые десять лет или около того, а не с текущим интервалом между отчетами в 7 лет. И было бы полезно разделить процесс моделирования на две части: одно направление касается научных экспериментов (когда как раз и нужен широкий диапазон чувствительности к изменению климата); другое — на предоставлении наилучшей оценки политическим лидерам. "Очень нелегко совместить эти два подхода", — говорит Ламарк.
По мнению климатолога Анджелина Пендерграсс из Университета Корнелла, которая помогала разработать один из методов оценки моделей по их точности и независимости, могут помочь и ученые, которые используют модели для составления полезных прогнозов. "Это серьезная задача — найти баланс между фундаментальной наукой и инструментами, с которыми мне приходилось работать", — говорит она.
Клаудиа Тебальди, климатолог из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории, считает, что руководящим органам и независимым ученым следует в меньше степени обращать внимание на экстремальные прогнозы роста температуры, показанные недавними моделями. Убедить их в этом будет непросто. "На практике такое не очень хорошо реализуется, — говорит она. — Людям, которые хотят создать какую-то проекцию водного бассейна на Западе, это будет сложно понять".
Уже есть немало научных статей, основанных на наихудших сценариях CMIP на 2100 год. Однако, по словам Шмидта, пора изменить эту тенденцию. "Ведь в конечно итоге вы получаете безумно пугающие — и неверные цифры даже на ближайшую перспективу", — пояснил он.
