«Мы призываем сообщество разработчиков климатических моделей обратить внимание на прошлое и активно привлекать его к предсказанию будущего», – сказала Джессика Тирни, ведущий автор статьи и доцент кафедры геонаук в Университете Аризоны. "Если ваша модель может точно имитировать прошлый климат, она, вероятно, будет намного лучше справляться с правильными сценариями будущего."
По мере того, как становится доступным все больше и больше информации о климате в далекой истории Земли, уходящей в прошлое на многие миллионы лет до появления человека, климат прошлого становится все более актуальным для улучшения нашего понимания того, как ключевые элементы климатической системы зависят от уровней парниковых газов. авторы исследования. В отличие от исторических данных о климате, которые обычно насчитывают всего столетие или два – всего лишь мгновение ока в истории климата планеты – палеоклиматы охватывают значительно более широкий диапазон климатических условий, которые могут использоваться в климатических моделях в отличие от исторических данных. Эти периоды в прошлом Земли охватывают широкий диапазон температур, характера осадков и распределения ледяного покрова.
«Прошлый климат следует использовать для оценки и точной настройки климатических моделей», – сказал Тирни. "Взгляд в прошлое, чтобы сообщить о будущем, может помочь уменьшить неопределенности, связанные с прогнозами изменений температуры, ледяных щитов и круговорота воды."
Обычно ученые-климатологи оценивают свои модели с использованием данных из исторических метеорологических данных, таких как спутниковые измерения, температура поверхности моря, скорость ветра, облачность и другие параметры. Затем алгоритмы модели корректируются и настраиваются до тех пор, пока их прогнозы не будут совпадать с наблюдаемыми климатическими записями.
Таким образом, если компьютерное моделирование создает исторически точный климат на основе наблюдений, сделанных в течение этого времени, считается, что он пригоден для прогнозирования будущего климата с разумной точностью.
«Мы обнаружили, что многие модели очень хорошо работают с историческим климатом, но не так хорошо с климатом из геологического прошлого Земли», – сказал Тирни.
Одна из причин расхождений заключается в различиях в том, как модели вычисляют влияние облаков, что является одной из серьезных проблем в моделировании климата, сказал Тирни.
Такие различия приводят к тому, что разные модели расходятся друг с другом с точки зрения того, что климатологи называют чувствительностью климата: мера того, насколько сильно климат Земли реагирует на удвоение выбросов парниковых газов.
По словам Тирни, некоторые модели последнего поколения, которые используются для следующего доклада Межправительственной группы экспертов по изменению климата или МГЭИК, имеют более высокую чувствительность к климату, чем предыдущие версии.
«Это означает, что если вы удвоите выбросы углекислого газа, они вызовут большее глобальное потепление, чем их предыдущие аналоги, поэтому возникает вопрос: насколько мы уверены в этих очень чувствительных новых моделях??"
Между отчетами МГЭИК, которые обычно выпускаются каждые восемь лет, климатические модели обновляются на основе данных последних исследований.
"Модели становятся более сложными и в теории становятся лучше, но что это значит??"Тирни сказал. "Вы хотите знать, что произойдет в будущем, поэтому вы хотите иметь возможность доверять модели в отношении того, что происходит в ответ на более высокие уровни углекислого газа."
Хотя в сообществе климатологов нет споров о том, что потребление ископаемого топлива людьми подталкивает Землю к более теплому состоянию, для которого нет исторических прецедентов, разные модели дают разные прогнозы. Некоторые прогнозируют повышение температуры на 6 градусов по Цельсию к концу века.
Тирни сказал, что хотя в атмосфере Земли концентрация углекислого газа намного выше сегодняшнего уровня, составляющего около 400 частей на миллион, в геологических данных нет времени, которое соответствовало бы скорости, с которой люди вносят свой вклад в выбросы парниковых газов.
В статье авторы применили климатические модели к нескольким известным прошлым экстремальным климатическим явлениям из геологических данных. По словам Тирни, самый недавний теплый климат, позволяющий заглянуть в будущее, произошел около 50 миллионов лет назад в эпоху эоцена. В то время глобальный уровень углекислого газа составлял 1000 частей на миллион, и не было больших ледяных щитов.
«Если мы не сократим выбросы, к 2100 году мы выйдем на уровень CO2, подобный эоцену», – сказал Тирни.
Авторы обсуждают изменение климата вплоть до мелового периода, около 90 миллионов лет назад, когда на Земле еще правили динозавры. Этот период показывает, что климат может стать еще теплее – сценарий, который Тирни описал как «еще более пугающий», с уровнем углекислого газа до 2000 частей на миллион и океаном, теплым, как ванна.
«Ключ – CO2», – сказал Тирни. "Всякий раз, когда мы видим свидетельства теплого климата в геологической летописи, уровень CO2 также высок."
По словам авторов, одни модели намного лучше других воспроизводят климат, наблюдаемый в геологической летописи, что подчеркивает необходимость проверки климатических моделей на палеоклиматических условиях.
В частности, теплый климат прошлого, такой как эоцен, подчеркивает роль облаков в повышении температуры при повышенных уровнях углекислого газа.
«Мы призываем климатическое сообщество тестировать модели на палеоклиматах на раннем этапе, пока модели разрабатываются, а не после, что, как правило, является текущей практикой», – сказал Тирни. «Такие, казалось бы, мелкие вещи, как облака, во многом влияют на энергетический баланс Земли и могут повлиять на температуру, которую ваша модель создает в 2100 году."