Det er ingen tidsreisende klimatologer: hvorfor vi bruker klimamodeller
Forbedringer i nyere klimamodeller har resultert i større usikkerheter i fremtidige klimaprognoser. Er klimamodeller feil og blir verre?
NASA Goddard Space Flight Center 

De første klimamodellene ble bygget på grunnleggende lover for fysikk og kjemi og designet for å studere klimasystemet. Nå er bruken av klimamodeller oppvarmet i den offentlige diskusjonen om klimaendringene våre.

Klimamodeller representere den fysiske verden ved å bruke en serie ligninger basert på disse kjente fysiske lovene. Disse modellene er virtuelle laboratorier; dette er verktøyene som lar oss utføre eksperimenter som vi ikke kan utføre i den virkelige verden.

Som ethvert vitenskapelig utstyr, er klimamodeller nøye utviklet og kontrollert. Vi baserer vår tillit til en modell på dens evne til å reprodusere dagens klima og observerte endringer og også viktige tidsperioder for Past.

Få det riktig

Klimamodeller fanger pålitelig mange aspekter av klimasystemet vårt. Modeller gjengir mange viktige naturlige klimaprosesser, inkludert sesongmessige og daglig temperatursykluser som vi opplever i den virkelige verden.


innerself abonnere grafikk


Klimamodeller reagerer også nøyaktig på forstyrrelser utenfor selve klimasystemet. I 1992 NASA-forskere brukte vulkanutbruddet Mt Pinatubo som en test for deres modell. De spådde nøyaktig den observerte klimakjøling som utspilte seg i den virkelige verden på begynnelsen av 1990-tallet som svar på disse vulkanske aerosolene.

Sammenligning av antatt respons på klimamodellen på vulkanutbruddet i Pinatubo og observert avkjøling.
Sammenligning av antatt respons på klimamodellen på vulkanutbruddet i Pinatubo og observert avkjøling.
Modified from Mount Pinatubo Eruption: Effects on the Atmosphere and Climate (1996)

Modeller fanger også opp den observerte oppvarmingen fra det 20. århundre i globale temperaturer som svar på økende klimagasser. Faktisk lagde forskere nøyaktig klimamodell spådommer av global oppvarming allerede i 1975, selv før sterk oppvarming ble tydelig i observasjonsregister.

Spådommer om klimamodell i 1975, sammenlignet med observasjoner. Modifisert fra skeptisk vitenskap
Forutsigelser om klimamodeller laget i 1975, sammenlignet med observasjoner.
Modifisert fra skeptisk vitenskap (www.skepticalscience.com/lessons-from-past-climate-predictions-broecker.html)

Eksperimentere i den virtuelle verdenen

Disse virtuelle laboratoriene hjelper oss også med å forstå arten av interaksjoner mellom de sammenkoblede komponentene på jorden. Vi kan se hvordan endringer i landoverflaten fra avskoging og jordbruk har betydelige effekter på klimaet.

Vi kan også undersøke responsen fra klimasystemet på store forstyrrelser, eller "tvang". Tidligere studier Vis at storstilt forstyrrelse kan forekomme i havstrømmene og lufttemperaturene som svar på idealisert isavsmelting i Nord-Atlanteren.

Modeller lar oss også undersøke fremtidige endringer. modeller prosjekt en betydelig oppvarming av ekstreme temperaturer i løpet av det neste århundre, noe som hjelper oss å vurdere potensialet for fremtidig innvirkning på sårbare systemer.

Ser på det store bildet

Til tross for disse suksessene med modellering, kan vi det aldri perfekt beskrive vår komplekse, kaotiske fysiske verden med en serie ligninger. Små endringer kan påvirke klimasystemet på kompliserte måter, og vi utvikler fortsatt vår teoretiske forståelse av de mest komplekse aspektene ved klimasystemet.

For eksempel er nøyaktig modellering av skyer en utfordring. Vi vet ikke nøyaktig hvordan skyer dannes, noe som betyr at vi ikke nødvendigvis vet hvordan vi best representerer skyprosesser i en klimamodell. Det nødvendige tilnærmelser vi lager i modellering av skyformasjon kan føre til forskjeller mellom modeller og den virkelige verden, som for mye vedvarende duskregn i modellene.

Vår tillit til modellresultater er nært knyttet til romlige og tidsmessige skalaer. For modeller i global skala oppnås mer robuste resultater for å undersøke endringer på lang sikt, større skala, enn på bestemte steder, til bestemte tidspunkter.

For alle disse studiene er det ingen eneste beste klimamodell, men en samling modeller som skal brukes sammen. I mellomtiden har vi en i ett sett med tilgjengelige observasjoner av den virkelige verden klima, med all dens iboende kaotiske variabilitet. For å redegjøre for dette kaotiske elementet vurderer vi hvordan gjennomsnittet og omfanget av en gruppe modeller sammenligner med observasjoner.

Når vi bruker denne tilnærmingen og vurderer store endringer over flere tiår eller mer, er klimamodeller kraftige verktøy som lar oss ta opp spørsmål om fortid, nåtid og fremtidig klimaendring.

Det nyeste

De IPCCs femte vurderingsrapport kommer snart og inkluderer evalueringer av siste generasjon av klimamodeller. Det virker motintuitivt, men tidlig resultater antyder at betydelige modellforbedringer kan ha resultert i større, i stedet for mindre, usikkerheter i fremtidige klimaprognoser.

Gjenværende usikkerhet indikerer ikke at modellene blir verre eller at vår forståelse av klimaendringer blir mindre tydelig. Faktisk har klimamodeller blitt bedre i å simulere mye av det observerte klimaet.

Disse fremtidige usikkerhetene stammer delvis fra de nyere modellene som nå inneholder et større utvalg av viktige, men komplekse prosesser. For eksempel kan modeller nå inkludere små partikler av industriell forurensning og interaksjoner mellom klima, vegetasjon og landoverflaten.

Vi kan forkjærlighet utviklingen av klimamodeller til naturlig utvalg. Vellykkede modeller og komponentene deres trives, mens mindre effektive etter hvert faller av og blir utdødd.

Vitenskapelige, ikke politiske, verktøy

Til tross for nyere forbedringer, har klimamodeller blitt en lynstreng for strid. Modeller er stadig mer politisert og modellbaserte studier fremkaller ofte opphetede svar på at klimamodeller er feil og ikke kan stole på.

Disse forventningene til modell perfeksjon er feilplassert; Mens modellvisshet aldri er oppnåelig, er vi sikre på vår bruk av klimamodeller.

meteorologer Knutson og Tuleya Legg merke til at "hvis vi hadde observasjoner av fremtiden, ville vi åpenbart stole på dem mer enn modeller, men dessverre er observasjoner av fremtiden ikke tilgjengelig på dette tidspunktet."

I mangel av tidsreisende klimatologer er modeller enestående verktøy for å forstå vårt endrede klimasystem. Det vil si at klimamodeller er vitenskapelige verktøy. Vi bør anerkjenne dem som sådan og betrakte dem med streng vitenskapelig, ikke politisk, skepsis.

Om forfatterneDen Conversation

Sophie Lewis, postdoktorgradsstipendiat, University of Melbourne og Sarah Perkins-Kirkpatrick, stipendiat etter doktorgradsforskning, UNSW

Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.

bryte

Relaterte bøker:

Fremtiden vi velger: Overleve klimakrisen

av Christiana Figueres og Tom Rivett-Carnac

Forfatterne, som spilte nøkkelroller i Parisavtalen om klimaendringer, tilbyr innsikt og strategier for å håndtere klimakrisen, inkludert individuell og kollektiv handling.

Klikk for mer info eller for å bestille

Den ubeboelige jorden: Livet etter oppvarmingen

av David Wallace-Wells

Denne boken utforsker de potensielle konsekvensene av ukontrollerte klimaendringer, inkludert masseutryddelse, mat- og vannmangel og politisk ustabilitet.

Klikk for mer info eller for å bestille

Fremtidsdepartementet: En roman

av Kim Stanley Robinson

Denne romanen forestiller en nær fremtidig verden som kjemper med virkningene av klimaendringer og tilbyr en visjon for hvordan samfunnet kan endre seg for å møte krisen.

Klikk for mer info eller for å bestille

Under a White Sky: The Nature of the Future

av Elizabeth Kolbert

Forfatteren utforsker menneskets påvirkning på naturen, inkludert klimaendringer, og potensialet for teknologiske løsninger for å møte miljøutfordringer.

Klikk for mer info eller for å bestille

Drawdown: Den mest omfattende planen som noen gang har foreslått å reversere global oppvarming

redigert av Paul Hawken

Denne boken presenterer en omfattende plan for å håndtere klimaendringer, inkludert løsninger fra en rekke sektorer som energi, landbruk og transport.

Klikk for mer info eller for å bestille