Использование "слишком горячих" климатических моделей преувеличивает последствия глобального потепления

Согласно одному исследованию, арктические осадки станут преобладающими в 2060-х годах, что на десятилетия раньше, чем ожидалось. Другое утверждает, что загрязнение воздуха в результате лесных пожаров на западе США может утроиться к 2100 году. В третьем говорится, что массовое вымирание океана может произойти всего через несколько столетий.

Все три исследования, опубликованные в прошлом году, опираются на прогнозы будущего, сделанные некоторыми из мировых климатических моделей нового поколения. Но даже создатели моделей признают, что многие из этих моделей имеют серьезную проблему: они предсказывают будущее, которое слишком быстро становится слишком жарким. Хотя создатели моделей адаптируются к этой реальности, исследователи, использующие прогнозы моделей для оценки последствий изменения климата, еще не последовали их примеру. Это привело к параду результатов "быстрее, чем ожидалось", что, как опасаются некоторые исследователи, грозит подорвать доверие к науке о климате.

Ученые должны быть более разборчивыми в том, как они используют результаты моделей, утверждает группа климатологов в комментарии, опубликованном сегодня в журнале Nature. Исследователи больше не должны просто использовать среднее значение всех прогнозов климатических моделей, что может привести к тому, что глобальная температура к 2100 году будет на 0,7°C теплее, чем по оценкам Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК). "Нам нужно использовать несколько иной подход", - говорит Зик Хаусфазер, руководитель климатических исследований в компании Stripe, предоставляющей платежные услуги, и ведущий автор комментария. "Мы должны отойти от наивной идеи модельной демократии". Вместо этого он и его коллеги призывают к меритократии моделей, отдавая предпочтение иногда результатам моделей, известных более реалистичными темпами потепления.

В целом, климатические модели остаются невероятно успешными исследовательскими инструментами, и ничто в этом "слишком горячем" поколении не лишает климатическую науку ее основ, говорит Кейт Марвел, климатолог из Института космических исследований имени Годдарда НАСА и соавтор комментария. Парниковый эффект продолжает нагревать планету. Лед тает, моря поднимаются, а засухи в некоторых районах становятся все более частыми. Но модели не совершенны, говорит Марвел. "Они не являются хрустальными шарами".

Проблема слишком горячих моделей возникла в 2019 году в рамках Проекта по сопоставлению моделей (CMIP), который объединяет результаты мировых моделей в преддверии основных докладов МГЭИК, выходящих каждые 7 или 8 лет. В предыдущих раундах CMIP большинство моделей прогнозировали "чувствительность климата" - потепление, ожидаемое при удвоении содержания углекислого газа в атмосфере по сравнению с доиндустриальными временами - от 2°C до 4,5°C. Но для раунда CMIP6 2019 года чувствительность 10 из 55 моделей превысила 5°C, что является резким отклонением. Полученные результаты также расходятся со знаменательным исследованием, в котором не учитывались результаты глобального моделирования, а вместо этого использовались данные палеоклимата и наблюдений для определения чувствительности климата Земли. Оно показало, что значение находится где-то между 2,6°C и 3,9°C. Расхождение в оценках чувствительности является "отрезвляющим примером сложности климатической системы", - говорит Кристофер Филд, климатолог из Стэнфордского университета, специализирующийся на изучении последствий.

С тех пор исследователи отследили причины слишком горячих моделей, в число которых входят модели, разработанные Национальным центром атмосферных исследований, Министерством энергетики США, Метрополитен-офисом Великобритании и Министерством окружающей среды и изменения климата Канады. Они часто связаны с тем, как модели отображают облака; одним из результатов этого стало чрезмерное прогнозируемое потепление в тропиках.

Тем не менее, многие из этих моделей отображают мир лучше, чем их предшественники, и центры, которые их создали, открыто диагностировали проблему, говорит Марвел. "Это заслуживает похвалы". Но пройдут годы, прежде чем центры смогут подготовить новые прогнозы для широкого использования.

МГЭИК попыталась компенсировать эту проблему в прошлом году, когда опубликовала первый доклад рабочей группы, посвященный физическим основам изменения климата. IPCC оценила модели по их способности отражать прошлые исторические температуры. Затем она использовала искусные модели для составления официальных прогнозов "оценки потепления" для различных сценариев выбросов ископаемого топлива. Когда дело дошло до изучения будущих изменений на Земле, МГЭИК представила результаты всех моделей в зависимости от степени потепления: 1,5°C, 2°C, 3°C. Это позволило использовать полезную информацию из "горячих" моделей, даже если они достигнут этих пороговых значений слишком быстро.

Хотя IPCC справилась с этой задачей, она не очень хорошо рассказала всем о реальной проблеме, говорит Хаусфатер, который сам является соавтором IPCC. "Большое количество наших коллег понятия не имели, что МГЭИК этим занимается", - говорит он. И с тех пор десятки опубликованных исследований использовали прогнозы, основанные на необработанном среднем значении всех моделей CMIP6. Результаты, как они отмечают, часто оказываются "хуже", чем прогнозы МГЭИК, и это привлекло внимание тех, кто не знает о проблемах, лежащих в основе этих моделей. "Это не потому, что кто-то действует недобросовестно", - говорит Марвел. "Это просто потому, что нет руководства".

По мнению Хаусфазера и его соавторов, исследователи воздействия на климат должны подражать тем шагам, которые предприняла IPCC. Во-первых, они должны избегать сомнительных сценариев, основанных на времени, и вместо этого подчеркивать последствия конкретных уровней глобального потепления, независимо от даты достижения этих уровней. Они также должны использовать собственные прогнозы МГЭИК по "оценке потепления" в отношении того, когда эти уровни потепления могут возникнуть. А для исследований, в которых важны детали траектории потепления, они могут использовать отдельные модели, которые отражают потепление с относительной точностью, например, модели, разработанные НАСА и Национальным управлением океанических и атмосферных исследований, среди многих других.

"Я согласна почти со всем, что говорят и предлагают авторы", - говорит Клаудия Тебальди, климатолог из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли и один из руководителей разработки сценариев климатических прогнозов CMIP. Однако, по ее словам, рекомендации могут недооценивать желание политиков получить информацию с привязкой ко времени, которая, по ее опыту, почти всегда запрашивается. А некоторые климатические последствия, например, повышение уровня моря, изменяются в зависимости от времени, затраченного на достижение уровня потепления, а не только от абсолютной величины потепления.

Исследователи должны подумать о том, чтобы пойти еще дальше и изучить, есть ли у определенных моделей, например, большие региональные перекосы, говорит Рето Кнутти, климатолог из ETH Zürich, который уже более десяти лет призывает к "меритократии моделей". Поскольку все больше градостроителей и сторонних ученых обращаются к этим прогнозам, они должны сначала обязательно проконсультироваться с экспертом по климатическим моделям. "Учитывая, что эти результаты определяют адаптацию к климату и инвестиции в миллиарды долларов, это кажется достойным усилием", - говорит Кнутти.