Những cải tiến trong các mô hình khí hậu mới hơn đã dẫn đến sự không chắc chắn lớn hơn trong các dự báo khí hậu trong tương lai. Là mô hình khí hậu thiếu sót và ngày càng tồi tệ? Trung tâm bay không gian Goddard của NASA
Các mô hình khí hậu đầu tiên được xây dựng dựa trên các định luật cơ bản của vật lý và hóa học và được thiết kế để học hệ thống khí hậu. Bây giờ, việc sử dụng các mô hình khí hậu là nền tảng nóng trong cuộc thảo luận công khai về sự thay đổi khí hậu của chúng ta.
Mô hình khí hậu đại diện thế giới vật lý sử dụng một loạt các phương trình dựa trên các định luật vật lý đã biết này. Những mô hình này là các phòng thí nghiệm ảo; đây là những công cụ cho phép chúng tôi thực hiện các thí nghiệm mà chúng tôi không thể tiến hành trong thế giới thực.
Giống như bất kỳ thiết bị khoa học nào, các mô hình khí hậu được phát triển và kiểm tra cẩn thận. Chúng tôi tin tưởng vào một mô hình dựa trên khả năng tái tạo khí hậu hiện tại và quan sát những thay đổi cũng như các khoảng thời gian chính của qua.
Bắt nó ngay
Các mô hình khí hậu đáng tin cậy nắm bắt nhiều khía cạnh của hệ thống khí hậu của chúng ta. Mô hình tái tạo nhiều quá trình khí hậu tự nhiên quan trọng, bao gồm theo mùa và tiền thưởng chu kỳ nhiệt độ mà chúng ta trải nghiệm trong thế giới thực.
Các mô hình khí hậu cũng đáp ứng chính xác các nhiễu loạn bên ngoài hệ thống khí hậu. Năm 1992 Các nhà khoa học NASA đã sử dụng vụ phun trào núi lửa Mt Pinatubo như một thử nghiệm cho mô hình của họ. Họ dự đoán chính xác sự làm mát khí hậu quan sát được diễn ra trong thế giới thực vào đầu những năm 1990 để đáp ứng với các sol khí núi lửa này.
So sánh phản ứng của mô hình khí hậu dự đoán với vụ phun trào núi lửa Mt Pinatubo và làm mát được quan sát. Được sửa đổi từ vụ phun trào núi Pinatubo: Ảnh hưởng đến khí quyển và khí hậu (1996)
Các mô hình cũng ghi lại sự nóng lên của thế kỷ 20 được quan sát ở nhiệt độ toàn cầu để đối phó với sự gia tăng khí nhà kính. Trên thực tế, các nhà khoa học đã thực hiện chính xác mô hình khí hậu dự đoán về sự nóng lên ở quy mô toàn cầu vào đầu năm 1975, ngay cả trước khi sự nóng lên mạnh mẽ trở nên rõ ràng trong các ghi chép quan sát.
Dự đoán mô hình khí hậu được thực hiện vào năm 1975, so với các quan sát. Được sửa đổi từ Khoa học hoài nghi (www.skepticalscience.com/lessons-from-past-climate-predictions-broecker.html)
Thử nghiệm trong thế giới ảo
Những phòng thí nghiệm ảo này cũng giúp chúng ta hiểu bản chất của sự tương tác giữa các thành phần liên kết với nhau của trái đất. Chúng ta có thể thấy như thế nào thay đổi trên bề mặt đất từ nạn phá rừng và nông nghiệp có ảnh hưởng đáng kể đến khí hậu.
Chúng ta cũng có thể kiểm tra phản ứng của hệ thống khí hậu đối với những xáo trộn lớn, hay là cưỡng bức trên sàn gỗ. Các nghiên cứu trước đây hiển thị rằng sự gián đoạn quy mô lớn có thể xảy ra trong các dòng hải lưu và nhiệt độ không khí để đối phó với sự tan chảy của dải băng lý tưởng hóa ở Bắc Đại Tây Dương.
Mô hình cũng cho phép chúng tôi điều tra những thay đổi trong tương lai. Mô hình dự án sự nóng lên đáng kể ở các thái cực nhiệt độ trong thế kỷ tới, giúp chúng ta đánh giá tiềm năng tác động trong tương lai đối với các hệ thống dễ bị tổn thương.
Nhìn vào bức tranh lớn
Mặc dù những thành công mô hình này, chúng ta có thể không bao giờ hoàn hảo mô tả thế giới vật lý phức tạp, hỗn loạn của chúng ta với một loạt các phương trình. Những thay đổi nhỏ có thể ảnh hưởng đến hệ thống khí hậu theo những cách phức tạp và chúng tôi vẫn đang phát triển sự hiểu biết lý thuyết về các khía cạnh phức tạp nhất của hệ thống khí hậu.
Ví dụ, mô hình chính xác các đám mây vẫn là một thách thức. Chúng tôi không biết chính xác đám mây hình thành như thế nào, điều đó có nghĩa là chúng ta không nhất thiết phải biết cách biểu diễn các quá trình đám mây tốt nhất trong mô hình khí hậu. Sự cần thiết xấp xỉ chúng tôi thực hiện mô hình hóa sự hình thành đám mây có thể dẫn đến sự khác biệt giữa các mô hình và thế giới thực, chẳng hạn như quá nhiều mưa phùn dai dẳng trong các mô hình.
Sự tự tin của chúng tôi về kết quả mô hình được liên kết chặt chẽ với quy mô không gian và thời gian. Đối với các mô hình quy mô toàn cầu, thu được kết quả mạnh mẽ hơn khi điều tra các thay đổi dài hơn, quy mô rộng hơn, tại các địa điểm cụ thể, tại các thời điểm cụ thể.
Đối với tất cả các nghiên cứu này, không có mô hình khí hậu tốt nhất duy nhất mà là một tập hợp các mô hình để sử dụng cùng nhau. Trong khi đó, chúng ta có một trong một loạt các quan sát có sẵn về khí hậu thế giới thực, với tất cả sự biến đổi hỗn loạn vốn có của nó. Để giải thích cho yếu tố hỗn loạn này, chúng tôi đánh giá mức trung bình và phạm vi của một nhóm các mô hình so với các quan sát.
Khi chúng tôi sử dụng phương pháp này và chúng tôi xem xét các thay đổi quy mô lớn trong nhiều thập kỷ trở lên, mô hình khí hậu là công cụ mạnh mẽ cho phép chúng tôi giải quyết các câu hỏi về thay đổi khí hậu trong quá khứ, hiện tại và tương lai.
Trạng thái của nghệ thuật
Sản phẩm Báo cáo đánh giá thứ năm của IPCC là do sớm và bao gồm các đánh giá của thế hệ mới nhất của các mô hình khí hậu. Có vẻ phản trực giác, nhưng sớm các kết quả đề xuất rằng những cải tiến đáng kể về mô hình có thể đã dẫn đến sự không chắc chắn rộng hơn thay vì nhỏ hơn trong các dự báo khí hậu trong tương lai.
Những sự không chắc chắn còn lại không cho thấy các mô hình đang trở nên tồi tệ hơn hoặc sự hiểu biết của chúng ta về biến đổi khí hậu đang trở nên ít rõ ràng hơn. Trên thực tế, các mô hình khí hậu đã được cải thiện trong việc mô phỏng phần lớn khí hậu quan sát được.
Những sự không chắc chắn trong tương lai này một phần xuất phát từ các mô hình mới hơn hiện đang kết hợp một loạt các quy trình quan trọng nhưng phức tạp hơn. Ví dụ, các mô hình hiện có thể bao gồm các hạt ô nhiễm công nghiệp nhỏ và sự tương tác giữa khí hậu, thảm thực vật và bề mặt đất.
Chúng ta có thể như sự phát triển của các mô hình khí hậu để chọn lọc tự nhiên. Các mô hình thành công và các thành phần của chúng phát triển mạnh, trong khi các mô hình kém hiệu quả hơn cuối cùng bị loại bỏ và bị tuyệt chủng.
Khoa học, không chính trị, công cụ
Mặc dù có những cải tiến gần đây, các mô hình khí hậu đã trở thành một tia sét gây tranh cãi. Mô hình là ngày càng chính trị hóa và các nghiên cứu dựa trên mô hình thường gợi ra những phản ứng nóng bỏng rằng các mô hình khí hậu là thiếu sót và không thể tin cậy được.
Những kỳ vọng về sự hoàn hảo của mô hình được đặt không đúng chỗ; trong khi sự chắc chắn của mô hình là không bao giờ đạt được, chúng tôi tự tin trong việc sử dụng các mô hình khí hậu.
Nhà khí tượng học Knutson và Tuleya lưu ý rằng, nếu chúng ta có những quan sát về tương lai, rõ ràng chúng ta sẽ tin tưởng chúng hơn các mô hình, nhưng thật không may, những quan sát về tương lai không có sẵn tại thời điểm này.
Trong trường hợp không có các nhà khí hậu du hành thời gian, các mô hình là công cụ vô song để hiểu hệ thống khí hậu thay đổi của chúng ta. Đó là, mô hình khí hậu là công cụ khoa học. Chúng ta nên công nhận chúng như vậy và xem xét chúng với khoa học nghiêm ngặt, không chính trị, hoài nghi.
Về các tác giả
Sophie Lewis, Nghiên cứu sinh sau tiến sĩ, University of Melbourne và Sarah Perkins-Kirkpatrick, Nghiên cứu sinh tiến sĩ, UNSW
Bài viết này được tái bản từ Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc ban đầu bài viết.
Sách liên quan:
Tương lai chúng ta chọn: Sống sót qua Khủng hoảng Khí hậu
của Christiana Figueres và Tom Rivett-Carnac
Các tác giả, những người đóng vai trò quan trọng trong Thỏa thuận Paris về biến đổi khí hậu, đưa ra những hiểu biết sâu sắc và chiến lược để giải quyết khủng hoảng khí hậu, bao gồm cả hành động cá nhân và tập thể.
Bấm để biết thêm thông tin hoặc đặt hàng
Trái đất không thể ở được: Sự sống sau khi ấm lên
của David Wallace-Wells
Cuốn sách này khám phá những hậu quả tiềm tàng của biến đổi khí hậu không được kiểm soát, bao gồm sự tuyệt chủng hàng loạt, khan hiếm thực phẩm và nước, và bất ổn chính trị.
Bấm để biết thêm thông tin hoặc đặt hàng
Bộ cho tương lai: Tiểu thuyết
bởi Kim Stanley Robinson
Cuốn tiểu thuyết này tưởng tượng về một thế giới trong tương lai gần đang vật lộn với những tác động của biến đổi khí hậu và đưa ra một tầm nhìn về cách xã hội có thể chuyển đổi để giải quyết khủng hoảng.
Bấm để biết thêm thông tin hoặc đặt hàng
Dưới bầu trời trắng: Bản chất của tương lai
của Elizabeth Kolbert
Tác giả khám phá tác động của con người đối với thế giới tự nhiên, bao gồm biến đổi khí hậu và tiềm năng của các giải pháp công nghệ để giải quyết các thách thức môi trường.
Bấm để biết thêm thông tin hoặc đặt hàng
Giải ngân: Kế hoạch toàn diện nhất từng được đề xuất để đảo ngược sự nóng lên toàn cầu
Paul Hawken biên tập
Cuốn sách này trình bày một kế hoạch toàn diện để giải quyết biến đổi khí hậu, bao gồm các giải pháp từ nhiều lĩnh vực như năng lượng, nông nghiệp và giao thông vận tải.
