В 2003 году в Европе обрушилась смертельная жара, которая открыла новую эру науки о климате. Только в июле и августе температура свыше 115 ° F унесла почти 70 000 жизней. Тем не менее, в то время как средние глобальные температуры стабильно увеличивались с середины 20-го века, до этого время от времени регистрировались сильные волны тепла. Для климатологов это означало, что приписать волну жары глобальному потеплению будет почти невозможно.
Связанный контент
- Порядок делает города более удобными для навигации - они также могут сделать их более горячими
- Как прибрежные города развиваются, чтобы справиться с экстремальным дождем
- Изменение климата и треска вызывают чертову бум от омаров в штате Мэн
- Как национальные парки играют в игру «что если», чтобы подготовиться к изменению климата
Поэтому, когда группа британских исследователей использовала данные об окружающей среде и моделирование для установления статистической связи между изменением климата и периодом сильной жары, они привлекли внимание.
Хотя они не могли доказать, что глобальное потепление «вызвало» ожога, ученые утверждают, что потепление от выбросов человека удвоило риск экстремальных погодных явлений. Опубликованное в журнале Nature, их первое в своем роде исследование открыло новую область «науки об атрибуции», которая использует наблюдения и модели для выявления факторов, приводящих к экстремальным климатическим явлениям.
За прошедшие годы лучшие модели и больше данных помогли климатологам намного лучше прогнозировать экстремальные погодные условия. Но насколько уверенно ученые могут отнести эти экстремальные погодные явления к антропогенному изменению климата? Смогут ли они когда-нибудь окончательно сказать, что наши выбросы вызвали определенную засуху, торнадо или волну жары?
Мы задаем эти вопросы трем экспертам, которые используют данные об окружающей среде и методы моделирования для изучения экстремальных погодных условий и глобального изменения климата.
Чтобы было ясно, ученые могут и действительно утверждают, что антропогенное изменение климата имеет широкий глобальный эффект: от таяния ледяных шапок и повышения уровня моря до увеличения количества осадков. «Многие факты свидетельствуют о том, что человеческая деятельность, особенно выбросы парниковых газов, в первую очередь ответственны за недавнее наблюдаемое изменение климата», - говорится в федеральном отчете об изменении климата, опубликованном в виде проекта в январе и обнародованном « Нью-Йорк Таймс» на прошлой неделе.
Благодаря достижениям в области суперкомпьютеров и объединения сотен климатических моделей, разработанных исследователями по всему миру, они также более статистически уверены, чем когда-либо, в том, что интенсивные штормы, засухи и рекордные тепловые волны происходят с большей частотой из-за людей. «Десять лет назад мы не смогли бы этого сделать», - говорит Кен Кункель, специалист по климату в Университете штата Северная Каролина, который также работает с Национальным управлением по океану и атмосфере.
Но дразнить отдельные погодные события сложнее. История планеты усеяна неожиданными, продолжительными волнами тепла и внезапными разрушительными штормами задолго до того, как люди начали откачивать парниковые газы. «Большая проблема заключается в том, что такого рода экстремальные события всегда происходили», - говорит Кункель, чья работа сосредоточена на сильных штормах, которые наносят значительный ущерб в США. Но он говорит: «Можете ли вы сказать:« Это событие было вызвано глобальным потеплением ? Нет.»
По словам Ноа Диффенбау, ученого в Стэнфордском университете, Ноа Диффенбау (Nah Diffenbaugh), ученый, изучающий систему Земли в Стэнфордском университете, считает, что сложность изоляции виновника экстремальной погоды подобна диагностической проблеме, с которой сталкиваются врачи. Например, только потому, что один пациент выздоравливает от рака после приема определенного лекарства, недостаточно доказательств того, что врачи широко прописывают это вещество как лекарство от рака. Вместо этого препарат должен пройти сотни повторяющихся экспериментов на нескольких группах населения, прежде чем врачи будут достаточно уверены, что он работает.
Как в медицине, так и в науке о климате «позиция по умолчанию - нулевая гипотеза: каждое событие произошло случайно, - говорит Диффенбау. - У нас очень много доказательств, чтобы отвергнуть эту нулевую гипотезу».
Но в отличие от медицины, когда дело доходит до Земли, у нас нет возможности проводить клинические испытания на сотнях или тысячах подобных планет, чтобы опровергнуть эту нулевую гипотезу. У нас есть только одна планета и одна временная шкала. Поэтому ученым пришлось проявить творческий подход в поиске способов наблюдать другие возможные реалии.
Для проведения планетарных экспериментов - эквивалента клинических испытаний в медицине - они используют компьютерные модели, которые имитируют переменные на Земле, и поворачивают ручки. «При моделировании модели вы, по сути, имеете большие группы населения, на которые вы можете посмотреть», - говорит Диффенбау. «Именно здесь появляются модели, они позволяют нам смотреть на большее количество Земли».
Климатическая модель работает путем разделения атмосферы и поверхности Земли на сетку, подобную линиям широты и долготы на земном шаре. «Модель должна разбивать пространство на куски», - говорит Адам Шлоссер, старший научный сотрудник Центра наук о глобальных изменениях. Чем меньше куски, тем точнее будет модель.
Эти климатические модели хорошо работают, когда дело доходит до съемки крупномасштабных моделей. Они «весьма хороши в моделировании температуры в глобальном масштабе», - говорит Диффенбау. Но экстремальные погодные явления являются более сложными, потому что они редки, локализованы и вызваны вихревой смесью факторов окружающей среды. В настоящее время большинство климатических моделей работают на Шлоссер говорит, что это довольно грубый масштаб из-за ограничений сверхвысоких вычислительных мощностей.
Это одна из причин того, что моделирование экстремальных явлений, таких как волны тепла, проще, чем моделирование, скажем, отдельных штормов или торнадо. Тепловые волны случаются в огромных географических регионах, которые могут легко охватить грубые модели. «Когда вы видите новости об охотниках на торнадо, они смотрят на погодные явления размером с небольшой город. Климатическая модель не может принять это решение », - говорит Шлоссер.
По крайней мере, пока. Компьютеры становятся все быстрее, и ученые-климатологи ищут способы получения большего объема данных, чтобы усилить свои предсказательные способности. «Мы анализируем каждую переменную, на которую могли бы попасть», - говорит Шлоссер. Тем не менее, проблемы остаются, когда дело доходит до создания достаточного количества доказательств, чтобы утверждать о повышенной вероятности. Как говорит Диффенбо: «Наука очень консервативна».
Увеличивающаяся и иногда вызывающая тревогу частота наводнений, засух, тепловых волн и сильных штормов может иметь серебряную подкладку: они предоставляют исследователям множество данных для подключения к своим моделям. Другими словами, они делают связь между возникновением локальных экстремальных явлений и антропогенным изменением климата более ясной.
То, что метеоролог упоминает в новостях: скорость ветра, перепады давления, температура, влажность, нестабильность в атмосфере - все это ингредиенты в поваренной книге экстремальной погоды.
«Мы можем использовать эти контрольные знаки в качестве рецепта - каждый раз, когда вы видите, что эти ингредиенты собираются вместе, вы попадете в среду для шторма», - говорит Шлоссер. «Это именно те вещи, которые мы использовали, и они смогли сделать хороший скачок в нашей уверенности в модельном консенсусе, в котором все это происходит в будущем».
Диффенбо соглашается. Когда дело доходит до предсказания конкретных погодных явлений, «мы очень быстро перешли от выражения« мы не делаем этого »в качестве нашей публичной позиции к некоторым смелым пионерам, пытающимся это сделать, к целому ряду групп, которые усердно работают».
Как показывает недавний климатический отчет, исследователи теперь с большей уверенностью заявляют о роли антропогенного изменения климата в усилении экстремальных погодных явлений. «Консенсус становится все сильнее и сильнее», - говорит Шлоссер. «Неважно, в каком направлении он идет, мы просто хотим быть уверены в этом».
Тем не менее, проблемы выявления причин чего-то столь сложного, как погода, также иллюстрируют то, чем изменение климата не похоже ни на одну из областей науки. «Было бы неплохо иметь 100 Земель, чтобы вы могли поворачивать ручки и увеличивать или уменьшать их и смотреть, что происходит», - говорит Кункель. «У нас этого нет. Мы живем в нашем эксперименте.
Он делает паузу и добавляет: «к сожалению».
