През 2003 г. смъртоносна топлинна вълна удари Европа, която ще въведе нова ера в климатичните науки. Само през юли и август температурите над 115 ° F отнеха близо 70 000 живота. Въпреки че средните глобални температури се увеличават с постоянен клип от средата на 20 век, силни топлинни вълни са били документирани от време на време преди това. За учените от климата това означаваше, че приписването на топлинната вълна към глобалното затопляне би било почти невъзможно.
Свързано съдържание
- Поръчката прави градовете лесни за навигация - може също да ги направи по-горещи
- Как се развиват крайбрежните градове, за да се справят с екстремния дъжд
- Климатичните промени и треската причиняват един дял от бум на омари в Мейн
- Как националните паркове играят играта „Какво става“, за да се подготвят за изменението на климата
Затова, когато екип от британски изследователи използваха данни за околната среда и моделиране на модели, за да установят статистическа връзка между изменението на климата и топлинната вълна, те получиха внимание.
Въпреки че не можаха да докажат, че глобалното затопляне е „причинило“ скърбището, учените твърдят, че затоплянето от човешки емисии е удвоило риска от екстремни метеорологични събития. Публикувано в Nature, тяхното първо по рода си изследване даде началото на новото поле на „науката за атрибуция“, което използва наблюдения и модели, за да раздразни факторите, които водят до екстремни климатични събития.
През годините след това по-добрите модели и повече данни помогнаха на климатолозите да станат много по-добри при прогнозирането на екстремно време. Но колко уверено могат учените да причислят тези екстремни метеорологични събития към антропогенните климатични промени? Ще успеят ли някога окончателно да кажат, че нашите емисии са причинили специфична суша, торнадо или топлинна вълна?
Ние поставяме тези въпроси на трима експерти, които използват данни за околната среда и техники за моделиране, за да изучават екстремни климатични условия и глобални климатични промени.
За да е ясно, учените могат и твърдят, че антропогенните промени в климата имат широкообхватни глобални ефекти, от топене на ледени шапки и покачване на морското равнище до увеличаване на валежите. „Много доказателства показват, че човешките дейности, особено емисиите на парникови газове, са главно отговорни за последните наблюдавани климатични промени“, се казва в доклада на федералния климат, публикуван под формата на проект през януари, и публикуван от New York Times миналата седмица.
Благодарение на напредъка в суперкомпютрирането и обединяването на стотици климатични модели, разработени от изследователи по целия свят, те също са по-статистически уверени от всякога, когато твърдят, че интензивни бури, суши и рекордни топлинни вълни се случват с повишена честота заради хората. „Преди десет години не бихме могли да го направим“, казва Кен Кункел, климатолог от държавния университет в Северна Каролина, който също работи с Националната администрация за океанизация и атмосфера.
Но дразненето отделни метеорологични събития е по-трудно. Историята на планетата е осеяна с неочаквани, продължителни топлинни вълни и внезапни вредни бури далеч преди хората да започнат да изпомпват парникови газове. „Голямото предизвикателство е, че подобни екстремни събития винаги са се случвали“, казва Кункел, чиято работа се фокусира върху тежки бури, които причиняват значителни щети в САЩ, но той казва: „Можете ли да кажете:„ Това събитие беше причинено от глобалното затопляне ? Не.'"
Трудността да се изолира виновник зад екстремното време е подобно на диагностичното предизвикателство, пред което са изправени лекарите, казва Ноа Дифенбоу, учен по земна система от университета в Станфорд. Само защото един пациент се възстановява от рак, след като приеме определено лекарство, например, не е достатъчно доказателство за лекарите широко да предписват това вещество като лек за рак. Вместо това лекарството трябва да премине през стотици повторени експерименти върху множество популации, преди лекарите да са достатъчно уверени, че работи.
Както в медицината, така и в областта на климата, „позицията по подразбиране е нулевата хипотеза: че всяко събитие се е случило случайно“, казва Дифенбо. „Имаме много голямо доказателство за отхвърляне на тази нулева хипотеза“.
Но за разлика от медицината, когато става въпрос за Земята, ние нямаме способността да правим клинични изпитвания на стотици или хиляди подобни планети, за да преобърнем тази нулева хипотеза. Имаме само една планета и една времева линия. Затова учените трябваше да проявят творчество в намирането на начини да наблюдават други възможни реалности.
За провеждане на планетарни експерименти - еквивалент на клиничните изпитвания в медицината - те използват компютърни модели, които имитират променливите на Земята и завъртат копчетата. „С помощта на моделни симулации вие по същество имате големи популации, които можете да разгледате“, казва Дифенбо. "Ето откъде идват моделите, които ни позволяват да имаме повече Земи за разглеждане."
Климатичният модел работи, като разделя атмосферата и повърхността на Земята в мрежа, като линиите на ширина и дължина на земното кълбо. „Моделът трябва да раздели пространството на парчета“, казва Адам Шлосер, старши изследовател в Центъра за наука за глобалните промени. Колкото по-малки са парчетата, толкова по-прецизен ще бъде моделът.
Тези климатични модели работят добре, когато става въпрос за улавяне на мащабни модели. "Те са доста добри в симулирането на глобалната температура", казва Дифенбо. Но екстремните метеорологични събития са по-предизвикателни, тъй като са редки, локализирани и породени от въртяща се смес от фактори на околната среда. В момента повечето климатични модели работят на Доста груб мащаб поради ограниченията на супер изчислителната мощност, казва Шлосер.
Това е част от причината, че моделирането на екстремни събития като топлинни вълни е по-лесно от моделирането, да речем, на отделни бури или торнадо. Топлинните вълни се случват в огромни географски региони, които грубите модели могат лесно да уловят. „Когато видите новини за ловци на торнадо, те разглеждат метеорологичните събития, които са с размерите на малък град. Климатичният модел не може да се сведе до тази резолюция “, казва Шлосер.
Все още, поне. Компютрите стават все по-бързи, а климатолозите измислят начини да смачкат повече данни, за да засилят своите прогнозни способности. „Ние анализираме всяка променлива, която евентуално бихме могли да получим”, казва Шлосер. Все пак остават предизвикателства, когато става въпрос за изграждането на достатъчно доказателства, за да се предявят претенции с повишена вероятност. Както казва Дифенбо: „Науката е силно консервативна.“
Нарастващата и понякога тревожна честота на наводнения, суши, топлинни вълни и силни бури може да има сребърна облицовка: Те предоставят множество данни за изследователите, които да включат в своите модели. С други думи, те правят по-ясни връзките между настъпването на локализирани екстремни събития и антропогенните промени в климата.
Нещата, които чувате, че метеорологът споменава за най-близките новини - скоростта на вятъра, фронтовете на налягането, температурата, влажността, нестабилността в атмосферата - са съставки в готварската книга за екстремно време.
„Можем да използваме тези сигнални знаци като рецепта - всеки път, когато видите тези съставки да се съберат, ще бъдете в среда за буря“, казва Шлосер. „Това са видовете неща, които използваме и които успяха да направят добър скок в увереността ни в моделния консенсус къде ще се случи всичко това в бъдеще.“
Дифенбо се съгласява. Що се отнася до прогнозирането на конкретни метеорологични събития, „ние се преместихме много бързо от това да кажем„ ние не правим това “, както нашата публична позиция, към някои смели пионери, които се опитват да го направят, до сега редица групи работят усилено.“
Както показва последният доклад за климата, сега изследователите имат по-голямо доверие, когато правят твърдения за ролята на антропогенните промени в климата за увеличаване на екстремните метеорологични събития. „Консенсусът става все по-силен и по-силен“, казва Шлосер. „Всъщност няма значение в коя посока върви, просто искаме да сме уверени в това.“
И все пак предизвикателствата на дразненето на причините за нещо толкова сложно като времето също илюстрират начините, по които изменението на климата е за разлика от всяка друга област на науката. „Би било хубаво да имате 100 Земя, така че можете да завъртите копчетата и да увеличите това или да намалите това и да видите какво ще се случи“, казва Кункел. „Ние нямаме това. Живеем на нашия експеримент. "
Той прави пауза и добавя: „за съжаление“.
