Prezicerea climatului următorului deceniu - International Science Council

Acest articol face parte din ISC Transform21 serie, care prezintă resurse din rețeaua noastră de oameni de știință și factori de schimbare pentru a ajuta la informarea transformărilor urgente necesare pentru atingerea obiectivelor privind clima și biodiversitatea.

Cititorii obișnuiți ai blogurilor de pe aceste pagini vor fi probabil foarte familiarizați cu proiecțiile pe termen lung pentru schimbările climatice, de tipul celor utilizate de Grupul interguvernamental privind schimbările climatice (IPCC) pentru a explora scenarii posibile pentru încălzirea globală, cu predicții de temperatură captivante pentru mai multe generații în viitor.

Și aș paria că fiecare cititor a văzut sau a auzit un buletin meteo care face prognoze pentru următoarele zile.

Dar cum rămâne cu termenul mai apropiat - perioada dintre o prognoză meteo tipică de cinci zile sau o predicție pentru lunile următoare și proiecțiile climatice pentru sfârșitul secolului? De la fermierii care decid ce soi de culturi să planteze pentru a le oferi cel mai bun randament posibil în următorii ani, până la factorii de decizie politică care evaluează dacă sistemul de sănătate publică este echipat să facă față unei valuri de căldură în următorii trei ani, până la asigurătorii care estimează costurile de subscriere pentru în următorul sezon al uraganelor, multe dintre deciziile cu care se confruntă în mod curent factorii de decizie politică și întreprinderile depind de informațiile climatice pe termen scurt.

Abilitatea de a furniza informații cu privire la o perioadă de timp multianuală până la deceniu este „absolut crucială” pentru serviciile climatice, spune Adam Scaife, șef de predicție pe termen lung la Met Office din Marea Britanie și copreședinte al grupului științific de conducere pentru Programul Mondial de Cercetare a Climei (WCRP) Marea Provocare privind Predicția Climei pe termen scurt.

Umplerea decalajului dintre prognozele meteo pentru săptămâna viitoare și proiecțiile climatice pe termen lung până în 2100 necesită un model care poate reuni tehnici de la prognoza meteo și proiecția climatică pe termen lung: toate utilizează aceleași modele computerizate de bază, dar predicții pe termen scurt se bazează foarte mult pe condițiile de pornire din ultimele date observaționale, în timp ce proiecțiile pe termen lung ale tendințelor climatice se bazează cel mai mult pe modificările emisiilor de gaze cu efect de seră.

Construirea unei lumi virtuale

Realizarea de predicții pe termen scurt depinde de schimbul nelimitat de date meteorologice la scară masivă și în timp real. Informații despre cele cinci elemente care alcătuiesc sistemul climatic - atmosfera, oceanul, biosfera, criosfera și geosfera sunt toate utilizate pentru a crea condițiile de pornire pentru modele.

Pentru a face acest lucru, „Am construit sisteme care extind capacitatea de prognoză care exista deja pentru aceste două perioade de timp”, spune Adam.

„Obținem cea mai bună estimare a modului în care arată astăzi atmosfera, oceanul și alte componente, cum ar fi gheața de mare și umezeala de pe suprafața terestră. Toate acestea sunt folosite pentru a crea condițiile de pornire pentru predicție. Luăm apoi un model numeric, care se bazează pe cinci ecuații fundamentale de mecanică a fluidelor și termodinamică și folosim condițiile de plecare pentru întregul glob pentru a da startul prognozei modelului. Este același mecanism care este utilizat pentru prezicerea vremii și a schimbărilor climatice pe termen lung ”.

Modelele pot fi, de asemenea, ajustate pentru a lua în considerare diferite scenarii - de exemplu, niveluri diferite de dioxid de carbon (CO₂) emisii sau evenimente specifice, cum ar fi o erupție vulcanică, care ar elibera particule de praf și cenușă în atmosferă și ar afecta clima. Modelul computerului poate oferi apoi o soluție pentru climatul viitor care derivă din legile de bază ale fizicii.

Cu toate acestea, având în vedere că vremea este haotică, chiar și o mică diferență într-o variabilă poate avea uneori un efect drastic asupra rezultatului. Din acest motiv se folosește modelul multiplu prognozele.

„Dacă faci o singură prognoză, teoria haosului îți spune că se va clătina. Specificul acestei evoluții particulare nu va avea loc neapărat deloc. Deci, trebuie să faceți o grămadă de prognoze, pe care le numim un ansamblu. De obicei, efectuăm zeci de prognoze pentru următorii cinci ani. Deci, aveți o grămadă de prognoze care evoluează în timp, iar unele dintre ele vor crește, iar altele vor fi mai plate. Dar dacă există un semnal previzibil, pachetul de prognoze arată o caracteristică comună, cum ar fi toate tendințele pentru o perioadă de timp în aceeași direcție ”, spune Adam.

De exemplu, modelele pot prezice El Niño în următorii ani. Dacă opt din zece prognoze arată o creștere suficient de mare a temperaturii suprafeței mării Pacificului, spunem că există o șansă de 80% pentru un eveniment El Niño în perioada următoare. Pentru previziunile care urmează cu câțiva ani înainte, explică Adam, condițiile particulare de pornire din ocean și, într-un grad mai mic, în atmosferă, plus nivelul emisiilor de gaze cu efect de seră, au o influență asupra modelelor meteorologice atmosferice.

În ultimii ani a fost o creștere a cercetărilor privind predicțiile climatice pe termen scurt și acestea devin mai abile pe măsură ce crește puterea de calcul, observațiile climatice sunt rafinate și îmbunătățite, modelele sunt rulate la o rezoluție spațială mai mare și numărul de prognoze în ansamblurile sunt mărite.

Acum există în jur de zece grupuri de cercetare care lucrează la predicțiile climatice pe termen scurt în întreaga lume, iar Organizația Meteorologică Mondială (OMM) a desemnat cinci "Centre de producție globale pentru predicții climatice anuale până la decenii. Centrul Hadley Met Office a fost desemnat ca centru principal pentru colectarea și colectarea predicțiilor. Acest lucru a urmat deciziei de a face din predicția climatică pe termen scurt un „mare provocare„pentru Programul Mondial de Cercetare Climatică (WCRP). Împreună cu Terence O'Kane din Australia, Adam este co-președinte al Grupului științific de conducere pentru proiectul „Marea provocare”, care avea trei obiective principale:

(1) Pentru a îmbunătăți calitatea informațiilor inițiale și a predicției climatice decenale;
(2) Colectarea, colectarea și sintetizarea rezultatelor de predicție și adaptarea informațiilor în funcție de serviciile care răspund nevoilor părților interesate; și
(3) Dezvoltarea proceselor de evaluare și comunicare a gradului de încredere și incertitudine în predicții.

Ca parte a cercetării, proiectul a lucrat pentru operaționalizarea previziunilor climatului pe termen scurt și pentru a dezvolta o „actualizare climatică anuală până la decadă” care oferă un rezumat al previziunilor pentru următorii câțiva ani. Cand Raportul 2021 a fost publicat la începutul acestui an, împreună cu diferitele aspecte regionale ale predicțiilor, titlul a fost că media anuală globală - pe uscat și pe mare - temperatura medie aproape de suprafață este probabil să fie cu cel puțin 1˚C mai caldă decât nivelurile preindustriale și că este aproximativ la fel de probabil că unul din următorii cinci ani va fi cu cel puțin 1.5 ° C mai cald decât nivelurile pre-industriale.

Cu toate acestea, avertizează Adam, acest lucru nu înseamnă că pragul de încălzire de la 1.5 ° C de la Paris va fi atins. Ceea ce arată modelele, spune Adam, este că temperatura globală „fluctuează din ce în ce mai aproape de nivelul de 1.5 ° C”:

„Este probabil ca pe măsură ce ne apropiem de pragul de la Paris, depășirea temporară a nivelurilor de 1.5˚C să se întâmple mai des. Putem vedea deja aceste evenimente în prognoze. Suntem atât de apropiați acum, încât evenimentele temporare devin din ce în ce mai probabile: există 40% șanse la un eveniment de depășire temporară în următorii cinci ani, dar asta nu ar însemna totuși că am încălcat pragul de la Paris. Fluctuațiile climatice de-a lungul anilor sau chiar un deceniu sunt mari și pot proveni din surse naturale sau din alți factori. Ei pot respinge tendința schimbărilor climatice sau o pot exacerba. Dacă doriți să știți care dintre aceste lucruri este mai probabil să se întâmple în regiunea dvs. de interes, atunci trebuie să acordați atenție previziunilor climatice pe termen scurt.

Suntem obișnuiți să auzim că o acțiune eficientă împotriva schimbărilor climatice necesită o gândire pe termen lung și reduceri imediate ale emisiilor. În plus, progresele în predicția climatică pe termen scurt construiesc baza de dovezi necesare pentru a informa adaptarea și planificarea la nivel regional cu privire la perioade care sunt cruciale pentru guverne și factorii de decizie în afaceri.

Lecturi suplimentare

Actualizare globală anuală până la decadă a climatului OMM - Ani-țintă: 2021 și 2021-2025
Kushnir, Y., Scaife, AA, Arritt, R. și colab. Către previziuni operaționale ale climatului pe termen scurt. Natura schimbările climatice 9, 94-101 (2019). https://doi.org/10.1038/s41558-018-0359-7
Scaife, AA, Folland, C. și Mitchell, J. O abordare model a schimbărilor climatice, Lumea fizicii, Vol. 20 (2) https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2058-7058/20/2/29
Smith DM, Cusack, S., Colman, AW, Folland, CK, Harris, GR și Murphy, JM 2007. Prognoză îmbunătățită a temperaturii de suprafață pentru deceniul care vine de la un model climatic global, Știință, vol. 317 (5839) DOI: 10.1126 / science.1139540.

Adam Scaife

Adam este șeful Predicției lunare până la decadă la Met Office din Marea Britanie, care include cercetarea, producția și emiterea de predicții climatice Met Office de la câteva luni la câțiva ani înainte. Cercetările personale ale lui Adam se concentrează pe variabilitatea climei și pe modelarea computerizată a climei. El a publicat în jur de 200 de articole peer-review cu privire la variabilitatea, simularea și predicția climei utilizând modele de calculatoare bazate fizic și este recunoscut pe plan internațional ca cercetător foarte citat.

Citiți-l pe Adam Scaife biografie completă pe site-ul UK Met Office.

Foto antet: Annika Vogel (distribuită prin imagineo.egu.eu).