هیچ یک از اقلیم شناسان در سفر با زمان وجود ندارد: چرا ما از مدل های آب و هوایی استفاده می کنیم
پیشرفت در مدل های جدید آب و هوایی منجر به عدم اطمینان بیشتر در پیش بینی های آب و هوایی آینده شده است. آیا مدل های اقلیمی دارای نقص و بدتر شدن هستند؟
مرکز پرواز فضایی ناسا گودارد 

اولین مدل های اقلیمی بر اساس قوانین اساسی فیزیک و شیمی و طراحی شده برای مطالعه سیستم آب و هوا در حال حاضر ، استفاده از مدل های آب و هوایی در بحث عمومی در مورد تغییر وضعیت آب و هوا گرم می شود.

مدل های آب و هوایی نشان دادن دنیای فیزیکی با استفاده از یک سری معادلات مبتنی بر این قوانین بدنی شناخته شده. این مدل ها آزمایشگاه های مجازی هستند. اینها ابزاری هستند که به ما امکان می دهند آزمایش هایی را انجام دهیم که در دنیای واقعی نمی توانیم انجام دهیم.

مانند هر تجهیزات علمی ، مدل های آب و هوایی با دقت توسعه یافته و بررسی می شوند. ما اعتماد به نفس خود را در الگویی بر توانایی آن برای بازتولید آب و هوای فعلی و تغییرات مشاهده شده و همچنین دوره های زمانی کلیدی پایه گذاری می کنیم گذشته.

درست انجام دادن

مدل های اقلیمی با اطمینان بسیاری از جنبه های سیستم آب و هوایی ما را ضبط می کنند. مدل ها بسیاری از فرایندهای مهم آب و هوای طبیعی ، از جمله این محصول را تولید می کنند فصلی و روزانه چرخه دما که ما در دنیای واقعی تجربه می کنیم.


گرافیک اشتراک درونی


مدل های آب و هوایی همچنین با دقت به اختلالات بیرونی سیستم خود اقلیم پاسخ می دهند. در سال 1992 دانشمندان ناسا از فوران آتشفشانی Mt Pinatubo به عنوان آزمایشی برای مدل خود استفاده کرد. آنها با دقت خنک کننده آب و هوا را مشاهده کردند که در اوایل دهه 1990 در پاسخ به این آئروسلهای آتشفشانی در دنیای واقعی بازی کردند.

مقایسه پاسخ مدل پیش بینی شده از آب و هوا به فوران آتشفشانی کوه پیناتوبو و خنک کننده مشاهده شده.
مقایسه پاسخ مدل پیش بینی شده از آب و هوا به فوران آتشفشانی کوه پیناتوبو و خنک کننده مشاهده شده.
اصلاح شده از فوران کوه پیناتوبو: تأثیرات بر اتمسفر و آب و هوا (1996)

مدل ها همچنین در پاسخ به افزایش گازهای گلخانه ای ، گرمای مشاهده شده قرن بیستم در دمای جهانی را ضبط می کنند. در واقع ، دانشمندان ساخته اند دقیق مدل آب و هوا پیش بینی گرم شدن در مقیاس جهانی از اوایل سال 1975 ، حتی قبل از اینکه گرم شدن شدید در سوابق مشاهده ای مشهود باشد.

پیش بینی مدل آب و هوا در مقایسه با مشاهدات در سال 1975 انجام شده است. اصلاح شده از علوم شکاک
پیش بینی های مدل آب و هوا که در سال 1975 انجام شد ، در مقایسه با مشاهدات.
اصلاح شده از علوم شکاک (www.skepticalscience.com/lessons-for-cast-climed-broecker.html)

آزمایش در دنیای مجازی

این آزمایشگاههای مجازی همچنین به ما کمک می کنند ماهیت تعامل بین اجزای بهم پیوسته زمین را درک کنیم. ما می توانیم ببینیم چگونه تغییرات در سطح اراضی حاصل از جنگل زدایی و کشاورزی تأثیر قابل توجهی بر آب و هوا دارد.

ما همچنین می توانیم پاسخ سیستم آب و هوا را به آشفتگی های بزرگ یا "اجبار" ها بررسی کنیم. مطالات گذشته نشان که در پاسخ به ذوب ورقه یخ ایده آل در اقیانوس اطلس شمالی ، اختلالات در مقیاس بزرگ می تواند در جریان های اقیانوس و دمای هوا رخ دهد.

مدل ها همچنین به ما امکان می دهند تغییرات آینده را بررسی کنیم. مدل ها پروژه گرم شدن قابل توجه در افراط گرما در طول قرن آینده ، که به ما کمک می کند تا پتانسیل تأثیرات بعدی در سیستم های آسیب پذیر را ارزیابی کنیم.

در حال دیدن تصویر بزرگ

با وجود این موفقیت های مدل سازی ، ما می توانیم هرگز کاملا دنیای فیزیکی پیچیده و پر هرج و مرج ما را با یک سری معادلات شرح دهید. تغییرات کوچک می تواند به روشهای پیچیده ای بر سیستم آب و هوا تأثیر بگذارد و ما هنوز در حال درک درک نظری خود از پیچیده ترین جنبه های سیستم آب و هوا هستیم.

به عنوان مثال ، مدل سازی دقیق ابرها یک چالش است. ما نمی دانیم کاملا ابرها چگونه شکل می گیرند ، این بدان معناست که ما لزوما نمی دانیم چگونه به بهترین نحو نمایانگر فرآیندهای ابر در یک مدل آب و هوا باشیم. ضروری تقریبها ما در مدل سازی ایجاد ابر می تواند به تفاوت بین مدل ها و دنیای واقعی منجر شود ، مانند خیلی زیاد دراز کشیدن مداوم در مدل ها.

اعتماد به نفس ما در نتایج مدل از نزدیک با مقیاسهای مکانی و زمانی مرتبط است. برای مدلهای در مقیاس جهانی ، نتایج محکم تر با بررسی تغییرات بلند مدت و گسترده در مقیاس وسیعتر ، نسبت به مکانهای خاص ، در زمانهای خاص ، بدست می آید.

برای همه این مطالعات ، بهترین مدل اقلیمی تنها مجموعه ای از مدل ها برای استفاده در کنار هم وجود ندارد. در همین حال ، ما با یک تنوع از مشاهدات موجود در مورد شرایط واقعی جهان ، دارای همه تنوع آشفتگی ذاتی آن هستیم. برای به حساب آوردن این عنصر پر هرج و مرج ، ما ارزیابی می کنیم که چگونه میانگین و دامنه گروهی از مدل ها با مشاهدات مقایسه می شود.

هنگامی که ما از این رویکرد استفاده می کنیم و تغییرات گسترده ای را در طول چند دهه یا بیشتر در نظر می گیریم ، مدل های اقلیمی ابزاری قدرتمند هستند که به ما امکان می دهند تا سؤالات مربوط به تغییرات آب و هوایی گذشته ، حال و آینده را مطرح کنیم.

وضعیت هنر

La پنجمین گزارش ارزیابی IPCC بزودی موعد مقرر است و ارزیابی های مربوط به آن را نیز شامل می شود آخرین نسل مدل های آب و هوایی به نظر می رسد ضد شهود اما زود است نتایج نشان می دهد که پیشرفت های قابل توجه مدل ممکن است منجر به عدم قطعیت های گسترده تر ، و نه کوچکتر در پیش بینی های آب و هوایی آینده شود.

عدم قطعیت نشان نمی دهد که مدلها در حال بدتر شدن هستند یا درک ما از تغییر اوضاع کمتر روشن می شود. در واقع ، مدل های آب و هوایی در شبیه سازی بخش اعظم آب و هوای مشاهده شده بهبود یافته اند.

این عدم قطعیتهای آینده تا حدودی ناشی از مدلهای جدیدتر است که اکنون دامنه بیشتری از فرآیندهای مهم اما پیچیده را در بر می گیرند. به عنوان مثال ، اکنون ممکن است مدل ها شامل ذرات کوچکی از آلودگی صنعتی و تعامل بین آب و هوا ، پوشش گیاهی و سطح زمین باشند.

ما می توانیم مثل توسعه مدل های اقلیمی به انتخاب طبیعی. مدل های موفق و مؤلفه های آنها شکوفا می شوند ، در حالی که مدل های کمتری درنهایت از بین می روند و منقرض می شوند.

ابزارهای علمی ، نه سیاسی

با وجود پیشرفت های اخیر ، مدل های آب و هوا به یک میله صاعقه مشاجره تبدیل شده اند. مدل ها هستند به طور فزاینده ای سیاسی می شود و مطالعات مبتنی بر مدل اغلب پاسخهای داغ را القا می کنند که مدل های اقلیمی دارای نقص هستند و نمی توان به آنها اعتماد کرد.

این انتظارات از کمال مدل نادرست است. در حالی که اطمینان مدل هرگز قابل دستیابی نیست ، ما در استفاده خود از مدل های اقلیمی اطمینان داریم.

هواشناسی ناتسون و تولیا توجه داشته باشید که "اگر مشاهداتی در مورد آینده داشتیم ، بدیهی است که بیشتر از مدل ها به آنها اعتماد خواهیم کرد ، اما متأسفانه مشاهدات آینده در حال حاضر در دسترس نیست".

در صورت عدم وجود اقلیم شناسان مسافرتی در زمان ، مدل ها ابزاری بی نظیر برای درک سیستم تغییر وضعیت آب و هوا هستند. یعنی مدل های اقلیمی ابزاری علمی هستند. ما باید آنها را چنین تشخیص دهیم و آنها را با شک و تردید جدی علمی و نه سیاسی در نظر بگیریم.

درباره نویسندهگفتگو

سوفی لوئیس ، همکار تحقیقاتی بعد از دکترا ، دانشگاه ملبورن و سارا پرکینز-کرکپاتریک ، همکار پژوهشی پس از دکترا ، UNSW

این مقاله از مجله منتشر شده است گفتگو تحت مجوز Creative Commons دفعات بازدید: مقاله.

شکستن

کتاب های مرتبط:

آینده ما انتخاب می کنیم: زنده ماندن از بحران آب و هوا

توسط کریستیانا فیگرس و تام ریوت-کارناک

نویسندگان، که نقش های کلیدی در توافق نامه پاریس در مورد تغییرات آب و هوا داشتند، بینش ها و استراتژی هایی را برای رسیدگی به بحران آب و هوا، از جمله اقدامات فردی و جمعی ارائه می دهند.

برای اطلاعات بیشتر یا سفارش کلیک کنید

زمین غیرقابل سکونت: زندگی پس از گرم شدن

توسط دیوید والاس ولز

این کتاب پیامدهای بالقوه تغییرات آب و هوایی کنترل نشده، از جمله انقراض دسته جمعی، کمبود غذا و آب، و بی ثباتی سیاسی را بررسی می کند.

برای اطلاعات بیشتر یا سفارش کلیک کنید

وزارت آینده: یک رمان

توسط کیم استنلی رابینسون

این رمان دنیایی نزدیک به آینده را تصور می کند که با تأثیرات تغییرات آب و هوایی دست و پنجه نرم می کند و چشم اندازی را ارائه می دهد که چگونه جامعه ممکن است برای مقابله با بحران تغییر کند.

برای اطلاعات بیشتر یا سفارش کلیک کنید

زیر آسمان سفید: طبیعت آینده

توسط الیزابت کلبرت

نویسنده تأثیر انسان بر جهان طبیعی، از جمله تغییرات آب و هوا، و پتانسیل راه حل های فناورانه برای مقابله با چالش های زیست محیطی را بررسی می کند.

برای اطلاعات بیشتر یا سفارش کلیک کنید

رها کردن: برنامه جامع تر که تا کنون پیشنهاد معکوس گرم شدن جهانی شده است

ویرایش شده توسط پل هاوکن

این کتاب یک طرح جامع برای پرداختن به تغییرات آب و هوا، شامل راه‌حل‌هایی از طیف وسیعی از بخش‌ها مانند انرژی، کشاورزی و حمل‌ونقل ارائه می‌کند.

برای اطلاعات بیشتر یا سفارش کلیک کنید