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依賴氣候模型 科學(xué)家預(yù)測50年后地球的樣子

2021-09-14 09:14:02來源:科技日報(bào)  

氣候變化科學(xué)家不喜歡使用“猜測”這個(gè)詞。相反,隨著海平面上升、野火蔓延大陸、颶風(fēng)卷土而來,他們正在對地球的未來進(jìn)行“預(yù)測”。

這樣的預(yù)測是有充分理由的。

信息爆炸時(shí)代,我們的世界在享受信息潮流洗禮的同時(shí),也難免會被各種虛假的、錯(cuò)誤的信息所充斥。而科學(xué)家的工作就包括向公眾表明科學(xué)是如何運(yùn)作的。讓公眾相信科學(xué)意味著對未來做出精確的、有節(jié)制的計(jì)劃。

而現(xiàn)在,他們必須解決一個(gè)大問題:預(yù)測50年后地球的樣子。

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)10日發(fā)表的文章,總部設(shè)在美國硅谷的非營利性前瞻性組織未來研究所的研究員賈邁斯·卡西奧等未來學(xué)家,正圍繞氣候變化展開工作,研究當(dāng)前趨勢和可用數(shù)據(jù),幫助人們?yōu)槲磥碜鰷?zhǔn)備,并為全球變暖做出明智的決定。

“世界上的一切,”卡西奧說,“未來的每一種結(jié)果,都必須通過氣候的鏡頭來審視。”

氣候模型是什么?

50多年來,科學(xué)家一直依賴氣候模型。對于不是科學(xué)家的人來說,要理解這些預(yù)測中的計(jì)算是具有挑戰(zhàn)性的。那么,氣候模型到底是什么呢?

氣象學(xué)家可以根據(jù)天氣數(shù)據(jù)和使用濕度、溫度、氣壓、風(fēng)速以及其他當(dāng)前大氣、陸地和海洋條件的預(yù)測模型,對未來一個(gè)小時(shí)甚至一周的天氣進(jìn)行預(yù)測。

作為天氣預(yù)報(bào)的延伸,氣候模型考慮了更多的大氣、陸地和海洋條件,以便做出更長期的預(yù)測。使用數(shù)學(xué)方程和數(shù)千個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn),這些模型創(chuàng)建了對地球物理?xiàng)l件的表征和對當(dāng)前氣候的模擬,預(yù)測了未來幾十年一個(gè)地區(qū)的平均條件將如何變化,以及在人類有記錄之前氣候是如何出現(xiàn)的。

美國氣候科學(xué)家澤克·豪斯帕德說:“也許最重要的(目的)是試圖提出在全球繼續(xù)排放二氧化碳和其他溫室氣體時(shí)可能發(fā)生的氣候變化類型。”

第一個(gè)氣候模型是在50多年前氣候科學(xué)早期開發(fā)的,幫助科學(xué)家衡量海洋和大氣是如何相互作用并影響氣候的。

如今的模型要復(fù)雜得多,可以在一些世界上最強(qiáng)大的超級計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。十年前,大多數(shù)模型將世界以250平方公里為單位進(jìn)行劃分,但現(xiàn)在的模型是以100平方公里為單位劃分。當(dāng)模擬規(guī)模越小,就會出現(xiàn)更多的區(qū)域模式。

通過技術(shù)的進(jìn)步,這些模型對科學(xué)家了解過去、現(xiàn)在和未來的氣候變得更加有用。而所有的這些都是為了說服公眾和企業(yè)為應(yīng)對氣候變化采取行動(dòng)。

在個(gè)人層面上,人們在所有重大決定中都必須考慮氣候:是否要生育孩子;該買哪輛車;如何投資;何時(shí)何地買房。各國政府的任務(wù)則是做出影響整個(gè)國家未來的氣候決定,比如是投資替代能源還是制定遏制排放的政策。

氣候模型有用嗎?

美國國家航空航天局高級氣候顧問加文·A·施密特說,應(yīng)該考慮氣候模型是否提供有用的預(yù)測,而不是考慮氣候模型是否正確。通常情況下,氣候模型提供給科學(xué)家的信息對于他們對未來氣候的理解至關(guān)重要。

豪斯帕德領(lǐng)導(dǎo)了一項(xiàng)發(fā)表在《地球物理研究快報(bào)》雜志上的研究,分析了早期氣候模型的準(zhǔn)確性。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會8月份發(fā)布的最新報(bào)告中包含了其部分研究結(jié)果。

豪斯帕德和合著者施密特將1970年至2007年開發(fā)的17個(gè)全球平均氣溫預(yù)測模型與截至2017年底觀察到的全球氣溫實(shí)際變化進(jìn)行了比較。他們發(fā)現(xiàn)了令人振奮的一點(diǎn):大多數(shù)模型都相當(dāng)準(zhǔn)確。10個(gè)模型投影顯示的結(jié)果與觀測結(jié)果一致。在考慮了大氣二氧化碳的模擬變化和實(shí)際變化以及其他驅(qū)動(dòng)氣候的因素之間的差異后,研究發(fā)現(xiàn),17個(gè)模型預(yù)測中的14個(gè)與現(xiàn)實(shí)世界中觀察到的變暖一致。

“這有力地證明了這些模型實(shí)際上是正確的。”豪斯帕德說,“它們在預(yù)測全球氣候方面做得非常好。”

但并不是所有的早期模型都是沒有錯(cuò)誤的。最早的氣候模型之一,由氣候?qū)W家拉蘇爾和施耐德于1971年創(chuàng)建,他們預(yù)測由于大氣氣溶膠的冷卻效應(yīng)世界將會變冷。雖然20世紀(jì)70年代仍處于氣候研究的早期,但當(dāng)時(shí)的大多數(shù)科學(xué)文獻(xiàn)仍表明,未來更有可能變暖。

豪斯帕德表示,即使在今天,氣候模型仍有局限性。當(dāng)模型超出其特定參數(shù)時(shí),氣候模型的準(zhǔn)確性問題也會出現(xiàn)。施密特說,為了應(yīng)對這一問題,氣候模型將預(yù)測重點(diǎn)放在自然世界中看到的物理?xiàng)l件上,而不是統(tǒng)計(jì)概率上。

隨著更多物理過程的增加和計(jì)算機(jī)能力的增強(qiáng),氣候模型在不斷改進(jìn),對地球的模擬也變得更加清晰。

為什么要對未來氣候做預(yù)測呢?

氣候科學(xué)家專注于利用物理學(xué)預(yù)測未來的氣候,而卡西奧和其他未來學(xué)家則將科學(xué)數(shù)據(jù)放在更大的背景下,根據(jù)氣候變化、新技術(shù)發(fā)展以及政治和社會因素進(jìn)行預(yù)見。

卡西奧表示,他們的想法是將科學(xué)融入到歷史學(xué)家對世界如何運(yùn)作的理解中。但是,就像氣候模型一樣,不確定性是預(yù)測所固有的。卡西奧說,未來學(xué)家不想過度承諾,但他們提供了對可能發(fā)生的事情的預(yù)測和可能發(fā)生的原因。

豪斯帕德認(rèn)為,未來氣候狀況嚴(yán)峻,一個(gè)“變革性”的氣候計(jì)劃對于做出改變是必要的。

盡管許多氣候?qū)W家和未來學(xué)家對未來氣候變化的趨勢感到失望,但仍有希望。豪斯帕德說,如果全球排放量能夠降至零,那么最好的氣候模型說明世界將停止變暖。

“現(xiàn)在采取行動(dòng)還不算太晚。”豪斯帕德說,“世界并沒有受到特定程度的全球變暖的束縛。”

卡西奧說:“如果我們能挺過本世紀(jì)下半葉,很有可能我們最終會擁有一個(gè)非常美好的世界。”(張佳欣)

責(zé)任編輯:hnmd003

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