Forbedringer i nyere klimamodeller har resulteret i større usikkerhed i fremtidige klimaprognoser. Er klimamodeller mangelfulde og bliver værre? NASA Goddard Space Flight Center

De første klimamodeller blev bygget på grundlæggende love inden for fysik og kemi og designet til at studere klimasystemet. Nu er brugen af ​​klimamodeller opvarmet i den offentlige diskussion af vores skiftende klima.

Klimamodeller repræsentere den fysiske verden ved hjælp af en række ligninger baseret på disse kendte fysiske love. Disse modeller er virtuelle laboratorier; dette er de værktøjer, der giver os mulighed for at udføre eksperimenter, som vi ikke kan udføre i den virkelige verden.

Som ethvert videnskabeligt udstyr er klimamodeller omhyggeligt udviklet og kontrolleret. Vi baserer vores tillid til en model på dens evne til at gengive det aktuelle klima og observerede ændringer og også vigtige tidsperioder for forbi.

At få det rigtigt

Klimamodeller fanger pålideligt mange aspekter af vores klimasystem. Modeller gengiver mange vigtige naturlige klimaprocesser, herunder sæsonbestemt og sort dagligt temperaturcyklusser, som vi oplever i den virkelige verden.

Klimamodeller reagerer også nøjagtigt på forstyrrelser uden for selve klimasystemet. I 1992 NASA-forskere brugte vulkanudbruddet Mt Pinatubo som en test for deres model. De forudsagde nøjagtigt den observerede klimafkøling, der spillede sig ud i den virkelige verden i de tidlige 1990'ere som svar på disse vulkanske aerosoler.

Sammenligning af forudsagt klimamodelrespons på vulkanudbrud i Pinatubo og observeret afkøling. Modificeret fra Mount Pinatubo-udbrud: Effekter på atmosfæren og klimaet (1996)

Modeller fanger også den observerede opvarmning fra det 20. århundrede i globale temperaturer som svar på stigende drivhusgasser. Faktisk lavede forskere præcis klimamodel forudsigelser af global opvarmning allerede i 1975, allerede før kraftig opvarmning blev tydeligt i observationsregistre.

Forudsigelser om klimamodeller foretaget i 1975 sammenlignet med observationer. Ændret fra Skeptical Science (www.skepticalscience.com/lessons-from-past-climate-predictions-broecker.html)

Eksperimentere i den virtuelle verden

Disse virtuelle laboratorier hjælper os også med at forstå arten af ​​interaktioner mellem de sammenkoblede komponenter på jorden. Vi kan se hvordan ændringer i jordoverfladen fra skovrydning og landbrug har betydelige virkninger på klimaet.

Vi kan også undersøge klimasystemets reaktion på store forstyrrelser eller ”tvang”. Tidligere undersøgelser Vis at storstilet forstyrrelse kan forekomme i havstrømmene og lufttemperaturerne som reaktion på idealiserede isarksmeltning i det nordlige Atlanterhav.

Modeller tillader os også at undersøge fremtidige ændringer. modeller projekt en betydelig opvarmning i ekstreme temperaturer i det næste århundrede, hvilket hjælper os med at vurdere potentialet for fremtidige påvirkninger på sårbare systemer.

Ser man på det store billede

På trods af disse modelleringsucces kan vi det aldrig perfekt beskriv vores komplekse, kaotiske fysiske verden med en række ligninger. Små ændringer kan påvirke klimasystemet på komplicerede måder, og vi udvikler stadig vores teoretiske forståelse af de mest komplekse aspekter af klimasystemet.

For eksempel forbliver nøjagtigt modellering af skyer en udfordring. Vi ved det ikke præcist nok hvordan skyer dannes, hvilket betyder, at vi ikke nødvendigvis ved, hvordan vi bedst repræsenterer skyprocesser i en klimamodel. Den nødvendige tilnærmelser vi laver i modellering af sky dannelse kan føre til forskelle mellem modeller og den virkelige verden, såsom for meget vedvarende regnregn i modellerne.

Vores tillid til modelresultater er tæt knyttet til rumlige og tidsmæssige skalaer. For modeller i global skala opnås mere robuste resultater, der undersøger ændringer på længere sigt, i større målestok end på bestemte steder på bestemte tidspunkter.

I alle disse undersøgelser er der ingen enkelt bedste klimamodel, men en samling modeller, der skal bruges sammen. I mellemtiden har vi en i et sæt sæt tilgængelige observationer af den virkelige verden klima med al dens iboende kaotiske variation. For at redegøre for dette kaotiske element vurderer vi, hvordan gennemsnittet og rækkevidden af ​​en gruppe modeller sammenlignes med observationer.

Når vi bruger denne tilgang, og vi overvejer store ændringer over årtier eller mere, er klimamodeller magtfulde værktøjer, der giver os mulighed for at tage spørgsmål om fortid, nutid og fremtidig klimaændring.

Den nyeste teknik

IPCCs femte vurderingsrapport forventes snart og inkluderer evalueringer af seneste generation af klimamodeller. Det virker modintuitivt, men tidligt resultater antyder, at betydelige modelforbedringer kan have resulteret i bredere, snarere end mindre, usikkerheder i fremtidige klimaprognoser.

Resterende usikkerhed tyder ikke på, at modellerne bliver værre, eller at vores forståelse af klimaændringer bliver mindre klar. Faktisk er klimamodeller forbedret med at simulere meget af det observerede klima.

Disse fremtidige usikkerheder stammer delvist fra de nyere modeller, der nu indeholder en større række vigtige, men komplekse processer. For eksempel kan modeller nu omfatte små partikler af industriel forurening og interaktion mellem klima, vegetation og landoverfladen.

Vi kan Smag udvikling af klimamodeller til naturligt valg. Succesrige modeller og deres komponenter trives, mens mindre effektive efterhånden falder og bliver udryddede.

Videnskabelige, ikke politiske, værktøjer

På trods af nylige forbedringer er klimamodeller blevet en stridsspænding. Modeller er stadig mere politiseret og modelbaserede undersøgelser fremkalder ofte opvarmede svar på, at klimamodeller er mangelfulde og ikke kan tillid til.

Disse forventninger til model perfektion er forkert placeret; Selvom modelvis sikkerhed aldrig kan opnås, er vi sikre på vores brug af klimamodeller.

meteorologer Knutson og Tuleya bemærk, at "hvis vi havde observationer af fremtiden, ville vi åbenbart have tillid til dem mere end modeller, men desværre er observationer af fremtiden ikke tilgængelige på dette tidspunkt".

I mangel af tidsrejserende klimatologer er modeller uovertrufne værktøjer til at forstå vores skiftende klimasystem. Det vil sige, klimamodeller er videnskabelige værktøjer. Vi bør anerkende dem som sådan og betragte dem med streng videnskabelig, ikke politisk, skepsis.

Om forfatteren

Sophie Lewis, postdoktorisk stipendiat, University of Melbourne og Sarah Perkins-Kirkpatrick, stipendiat efter doktorgradsforskning, UNSW

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs oprindelige artikel.

Relaterede bøger

Klimaændringer: Hvad alle har brug for at vide

af Joseph Romm
Den væsentligste grundmand til, hvad der vil være det afgørende spørgsmål i vores tid, Klimaændringer: Hvad alle har brug for at vide® er et klart øje overblik over videnskaben, konflikterne og implikationerne af vores opvarmende planet. Fra Joseph Romm, Chief Science Advisor for National Geographic's År med at leve farligt -serien og en af ​​Rolling Stone's "100 mennesker, der skifter Amerika," Climate Change tilbyder brugervenlige, videnskabeligt strenge svar på de mest vanskelige (og ofte politiserede) spørgsmål omkring, hvad klimatolog Lonnie Thompson har betragtet som "en klar og nuværende fare for civilisationen." Fås på Amazon

Klimaændringer: Videnskaben om global opvarmning og vores energi fremtid 2. udgave Udgave

af Jason Smerdon
Denne anden udgave af Climate Change er en tilgængelig og omfattende guide til videnskaben bag global opvarmning. Smukt illustreret er teksten rettet mod studerende på forskellige niveauer. Edmond A. Mathez og Jason E. Smerdon giver en bred, informativ introduktion til videnskaben, der ligger til grund for vores forståelse af klimasystemet og virkningerne af menneskelig aktivitet på opvarmningen af ​​vores planet. Mathez og Smerdon beskriver de roller, som atmosfæren og havet leg i vores klima, introducer begrebet strålingsbalance og forklar klimaændringer, der skete i fortiden. De detaljerer også de menneskelige aktiviteter, der har indflydelse på klimaet, såsom drivhusgas- og aerosolemissioner og afskovning, samt virkningerne af naturfænomener.  Fås på Amazon

Videnskaben om klimaforandringer: et praktisk kursus

af Blair Lee, Alina Bachmann
Videnskaben om klimaændringer: Et hands-on-kursus bruger tekst og atten praktiske aktiviteter at forklare og lære videnskaben om global opvarmning og klimaændringer, hvordan mennesker er ansvarlige, og hvad der kan gøres for at bremse eller stoppe frekvensen for global opvarmning og klimaændringer. Denne bog er en komplet, omfattende guide til et væsentligt miljøemne. Emner, der er dækket af denne bog, inkluderer: hvordan molekyler overfører energi fra solen til at varme atmosfæren, drivhusgasser, drivhuseffekten, global opvarmning, den industrielle revolution, forbrændingsreaktionen, feedback-løkker, forholdet mellem vejr og klima, klimaændringer, kulstofdræn, udryddelse, kulstofaftryk, genbrug og alternativ energi. Fås på Amazon

Fra udgiveren:
Køb på Amazon går til at bekæmpe omkostningerne ved at bringe dig InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, og sort ClimateImpactNews.com uden omkostninger og uden annoncører, der sporer dine browservaner. Selv hvis du klikker på et link, men ikke køber disse valgte produkter, betaler alt andet, du køber i det samme besøg på Amazon, en lille provision. Der er ingen ekstra omkostninger for dig, så vær venlig at bidrage til indsatsen. Du kan også bruge dette link at bruge til Amazon når som helst, så du kan hjælpe med at støtte vores indsats.