Глобальне потепління і апокаліпсис. Чому не такий страшний клімат, як його малюють

Автор журналу Science Пол Вузен в своїй статті пояснює, в чому мінуси кліматичних моделей і як завдяки цьому майбутнє планети здається гірше, ніж може бути.

Уже в наступному місяці з запізненням на рік через пандемію Міжурядова група експертів ООН з питань зміни клімату (МГЕЗК) опублікує свою першу об'ємну доповідь з оцінкою антропогенного глобального потепління з 2013 р. Доповідь, перша частина якої буде опублікована 9 серпня, розповість про світ, який настільки різко змінився за 8 років, — про світ, середня температура в якому виросла на 0,3 градуса за Цельсієм — майже до 1,3 градуса за Цельсієм, якщо порівнювати з доіндустріальним показником. Клімат став більш суворим, рівень моря помітно зріс, а гірські льодовики і полярні льоди тануть. І через багато років півзаходів країни під тиском громадськості і корпорацій, схоже, готові скоротити викиди вуглецю.

Однак кліматичні моделі, які допомагають вченим-кліматологам прогнозувати майбутнє, виглядають занадто апокаліптичними. Показані найпопулярнішими моделями темпи потепління більшість вчених, в тому числі і самі творці моделей, вважають неймовірно швидкими. Напередодні доповіді ООН вчені спробували зрозуміти, що пішло не так і як перетворити моделі, які в інших відношеннях більш ефективні і заслуговують довіри, ніж старі моделі, в корисний гайд для політиків. "За останній рік стало ясно, що нам цього уникнути не вдасться", — говорить директор Інституту космічних досліджень імені Годдарда NASA Гевін Шмідт.

Перед публікацією кожної доповіді МГЕЗК світові центри моделювання клімату розробляють набір сценаріїв на майбутнє, розраховуючи, як різні варіанти глобальних викидів вплинуть на клімат. Ці необроблені результати, скомпільовані в Проєкті взаємного порівняння пов'язаних моделей вуглецевого циклу (CMIP), потім публікуються безпосередньо в звіті МГЕЗК. Як зазначив провідний розробник кліматичних моделей, новий голова CMIP Жан-Франсуа Ламарк, результати використовуються в подальшому, оскільки іншим вченим вони потрібні для оцінки впливу зміни клімату, а страховим компаніям і фінансовим установам — щоб прогнозувати наслідки для економіки і інфраструктури, економісти ж розраховують реальну вартість викидів вуглецю. "Вони потрібні не для того, щоб будувати замки з піску", — додав він.

Колись більшість моделей прогнозували "чутливість до зміни клімату" — потепління при дворазовому збільшенні вмісту вуглекислого газу (CO2) в атмосфері в порівнянні з доіндустріальним періодом — в межах від 2 до 4,5 градуса за Цельсієм. В опублікованій в минулому році нашумілій статті, в якій здебільшого автори спиралися не на моделі, а на задокументовані фактори, включаючи поточні тенденції потепління, зазначалося, що ймовірна чутливість до зміни клімату виросте на 2,6-3,9 градуса за Цельсієм. Однак більшість нових моделей провідних наукових центрів прогнозують потепління на рівні 5 градусів за Цельсієм.

Моделі також суперечать раннім даним про клімат. Наприклад, вчені використовували нову модель NCAR для моделювання найхолоднішої точки останнього льодовикового періоду, який був 20 тис. років тому. Згідно з палеокліматичним зображенням, в порівнянні з доіндустріальним періодом Земля охолола майже на 6 градусів за Цельсієм, проте модель, яка спирається на низькі рівні CO2 в льодовиковий період, показала, що температура впала дуже різко — майже вдвічі, що говорить про дуже високу чутливість до підвищення і зниження рівня CO2. "Що явно суперечить геологічним даним, — говорить палеокліматолог з Університету Аризони і співавтор роботи, опублікованій в Geophysical Research Letters, Джессіка Тірні. — Це в корені невірно".

Потрібно ще розібратися, чому творці моделей зосередилися на мапі хмар, що вже давно є невірним для відстеження зміни клімату. Ці моделі не можуть в повній мірі відобразити хмари, тому виходять з фізики і моніторингу властивостей і поведінки хмар. У старих моделях кристали льоду перебували в низьких хмарах в середніх широтах південної частини Тихого океану і в інших регіонах, що, начебто, підтверджувалося супутниковим спостереженням. Кристали льоду відображають менше сонячного світла, ніж краплі води, тому в міру того, як хмари нагріваються, а лід тане, вони відображають більше світла і сприяють зниженню температури. Нові моделі спираються на більш реалістичні хмари з великим вмістом холодної води, що призводить до динаміки іншого характеру — проникненню сухого повітря зверху і ослаблення турбулентності — хмари стають більш розрідженими.

Ця коректива дозволила вченим виявити ще одну помилку, чому раніше заважала хибна гіпотеза про охолодження. Згідно з дослідженням Тімоті Маєрса, вченого-дослідника хмар з Ліверморської національної лабораторії Лоуренса, як в старій, так і в новій моделі клімату неоднорідні купчасті хмари, які утворюються в тропіках, через потепління зменшуються, завдяки чому тепла стає більше, ніж припускають супутникові спостереження. "Не дивлячись на те, що одна характеристика зміни клімату стала більш реалістичною, виявлена інша — помилкова", — говорить Маєрс.

Але до того моменту, як розробниками моделей була виявлена ця помилка, вже були запущені суперкомп'ютери, а доповідь МГЕЗК була майже закінчена. І, так, більшість нових моделей в іншому дуже добре прогнозують зміни клімату — краще, ніж попередні. "Вам слід використовувати ці моделі, з урахуванням того, що вони можуть; не зациклюючись на їх чутливості до зміни клімату", — говорить Шмідт.

Тому МГЕЗК, ймовірно, використовує реальні дані — фактичне підвищення температури за останні кілька десятиліть. У ряді статей вже пояснювалося, як такий підхід може дозволити зменшити невизначеність у прогнозах вдвічі. У 2100 р., при найгіршому сценарії, з прогнозованих в порівнянні з рівнями 1986-2005 рр. 5 градусів за Цельсієм цифра може знизитися до 4,2 градусів. Це гарна новина для розробників моделей, але також явний і тривожний сигнал про те, що глобальне потепління триватиме досить довго, — каже кліматолог з Національного центру метеорологічних досліджень Франції Орельєн Рібе. "Спостереження тепер дають чітке уявлення про те, якою буде зміна клімату", — додав він.

У звіті МГЕЗК також, ймовірно, будуть представлені оцінки впливу на регіони різних температур — при плюс 2, 3 і 4 градусах, замість висновків про те, як швидко ми будемо відчувати підвищення температури. Цей метод добре зарекомендував себе в проміжному звіті МГЕЗК 2018 р. про вплив потепління на 1,5 градуса за Цельсієм.

Творці кліматичних моделей сподіваються, що такі прогнози будуть вже краще. За словами Ламарка, при їх створенні вони можуть протестувати нові моделі на основі палеоклімата, а не тільки історії потепління. Він також припускає, що процес розробки може бути ефективніше зі збільшенням термінів — з оновленням прогнозів кожні десять років або близько того, а не з поточним інтервалом між звітами в 7 років. І було б корисно розділити процес моделювання на дві частини: один напрямок стосується наукових експериментів (коли якраз і потрібен широкий діапазон чутливості до зміни клімату); інший — на надання найкращої оцінки політичним лідерам. "Дуже нелегко поєднати ці два підходи", — говорить Ламарк.

На думку кліматолога Анджеліни Пендерграсс з Університету Корнелла, яка допомагала розробити один з методів оцінки моделей по їх точності і незалежності, можуть допомогти і вчені, які використовують моделі для складання корисних прогнозів. "Це серйозне завдання — знайти баланс між фундаментальною наукою і інструментами, з якими мені доводилося працювати", — говорить вона.

Клаудіа Тебальді, кліматолог з Тихоокеанської північно-західної національної лабораторії, вважає, що керівним органам та незалежним вченим слід меншою мірою звертати увагу на екстремальні прогнози зростання температури, показані недавніми моделями. Переконати їх у цьому буде непросто. "На практиці таке не дуже добре реалізується, — говорить вона. — Людям, які хочуть створити якусь проєкцію водного басейну на Заході, це буде складно зрозуміти".

Уже є чимало наукових статей, заснованих на найгірших сценаріях CMIP на 2100 рік. Однак, за словами Шмідта, пора змінити цю тенденцію. "Адже в остаточному підсумку ви отримуєте шалено лякаючі — і невірні цифри навіть на найближчу перспективу", — пояснив він.