Czy modele klimatyczne są wiarygodne?

Nie jesteśmy w stanie przewidzieć dokładnego przebiegu temperatur na przestrzeni kolejnych 100 lat, a mimo to obecne modele mogą dać nam obraz przyszłości.

Nie dysponujemy zapasową planetą, by przeprowadzić odważne symulacje, ani wehikułem czasu, by zerknąć w gorącą przyszłość. Jeszcze nie jesteśmy w stanie przewidzieć dokładnych temperatur w 100-letniej perspektywie. Mimo to nie musimy czekać na doskonalsze modele. Dlaczego?

Klimat jest wielce skomplikowanym systemem a naszych obserwacji w żadnym wypadku nie można uznać za kompletne. To duży feler, ale też pole do popisu dla tych, którzy udoskonalają i szacują wartość modeli klimatycznych. Kiedy więc pojawia się nowy czynnik, nowy parametr, po prostu uwzględnia się go w kolejnych modelowaniach, stale dążąc do perfekcji.

Warto wiedzieć, że istnieją prognozy w dziedzinie klimatu, które okazały się prawdziwe.

Zacznijmy od pioniera nauk o klimacie. Ponad 100 lat temu, w 1896, Svante Arrhenius przepowiedział, że wywołane przez człowieka emisje dwutlenku węgla przyczynią się do ocieplenia klimatu. Posłużył się znacznie prostszym modelem, niż stosowany obecnie sprzężony model AOGCM, przewidujący zarówno ruch wód oceanicznych jak i powietrza, oraz wzajemne oddziaływania pomiędzy oceanem i atmosferą.

Nie obyło się bez błędów - Arrhenius dwukrotnie przeszacował wrażliwość klimatu na wzrost stężenia CO2, a jednocześnie wyraźnie nie doszacował stopnia ocieplenia, zakładając, że CO2 będzie rosło bardzo powoli (jakże mógł przewidzieć emisje, które przyniesie „węglożerna” gospodarka przyszłości!). Tak, czy owak należy to traktować jako imponujące osiągnięcie wczesnej fazy prognoz klimatycznych.

Przesuwając wskazówki zegara daleko w przyszłość, do roku 1988, przypomnimy słynne prognozy Jamesa Hansena z Instytutu Goddarda przy NASA (NASA GISS), który przewidział, że temperatury będą rosły na przestrzeni kolejnych 12 lat, z możliwością krótkiego okresu ochłodzenia wywołanego erupcją wulkanu. Przedstawił te prognozy w trakcie przełomowego wystąpienia przed Senatem USA, które stało się kamieniem milowym dyskusji o klimacie, oficjalnym otwarciem debaty publicznej nt. zagrożeń zw. z globalnym ociepleniem. 12 lat później okazało się, że Hansen miał rację, korekcie uległa jedynie szacowana data erupcji wulkanicznej - Mount Pinatubo pozwolił sobie wybuchnąć w nieco innym terminie.

Inne potwierdzenia skuteczności modeli? Prawda jest brutalna – każdy kolejny rok wyższych i wyższych średnich temperatur globalnych to dowód na wiarygodność modeli klimatycznych, które przecież ostrzegają, że ocieplenie będzie postępować, dopóki rosnąć będzie stężenie CO2.

Istnieją inne istotne prognozy dotyczące globalnego ocieplenia, które, niestety, znalazły swoje potwierdzenie:

• Ociepleniu przy powierzchni ziemi powinno towarzyszyć ochłodzenie stratosfery, co rzeczywiście zostało potwierdzone obserwacyjnie.

• Obok ocieplenia przy powierzchni ziemi, modele przez lata przewidywały ocieplenie dolnej, środkowej oraz wyższej troposfery, mimo, że nie potwierdzały tego odczyty satelitarne. Okazało się jednak, że w analizach satelitarnych roiło się od błędów, a przewidywane przez modele ocieplenie stało się faktem!

• Modele przewidują ocieplenie wód powierzchniowych oceanów i rzeczywiście ma to miejsce.

• Modele przewidują zachwianie równowagi energetycznej pomiędzy światłem słonecznym docierającym na Ziemię, a promieniowaniem odbitym w kosmos. Rzeczywiście, stwierdzono to zjawisko.

• Modele przewidują gwałtowne i krótkie ochłodzenie, rzędu kilku dziesiątych stopnia, w przypadku dużej erupcji wulkanu – potwierdził to wybuch Mount Pinatubo.

• Modele przewidują intensywniejsze ocieplenie w rejonie Arktyki, co zgadza się z obserwacjami.

A wracając do globalnych temperatur, od których zaczęliśmy naszą wyliczankę - modele przewidują nieprzerwane i przyspieszające ocieplenie przy powierzchni ziemi i jak dotąd mają rację.

W pętli czasu

Na ironię zakrawa fakt, że jedynie czas może zweryfikować prognozy długofalowe, te zaś wskazują, że konsekwencje niepowstrzymanych zmian klimatu będą tak poważne, że nie ma czasu do stracenia. Działania musimy podjąć już teraz, na powyższych spełnionych prognozach opierając przekonanie, że postępujemy słusznie i racjonalnie.

Dla tych, którzy nadal nie pokładają ufności w modelach, mamy kolejny argument. Istnieje inny sposób szacowania wiarygodności modeli w dłuższych skalach czasowych, zwany „hindcasting”. Zaczynamy modelowanie w jakimś punkcie w przeszłości (dajmy na to, na początku XX wieku) i przeprowadzamy symulację, wprowadzając rzeczywiście zaobserwowane dane dotyczące gazów cieplarnianych, aerozoli, aktywności słońca i wulkanów oraz albedo. Wyniki modelowania możemy porównać z rzeczywistymi obserwacjami. Takie symulacje przeprowadzono wiele razy, łatwo też sprawdzić, jak sprawowały się testowane modele.

Czy w roku 1900, wyposażeni w takie modele, zaufalibyśmy prognozie temperatur na rok 2000? Czy politycy w roku 1900 posłuchaliby ostrzeżeń naukowców wyposażonych w taką wiedzę? Z pewnością tak.

Fot: flickr