Document ID: /fineweb-2-swissfilter-quality_10-filterrobots/filtered/04757.jsonl.gz/25

Есть достаточные доказательства того, что модели климата дают достоверные количественные оценки будущих изменений климата, особенно в разрезе континентов и шире. Эта достоверность проистекает из того, что модели построены на общепринятых физических принципах, а также из их способности воспроизводить наблюдаемые особенности текущего климата и прошлых изменений климата. Уверенность в результатах моделирования для некоторых переменных климата (например, температуры) выше, чем для остальных (например, количества осадков). За несколько десятилетий развития модели последовательно давали достоверную и однозначную картину значительного потепления как реакции на повышение концентрации парниковых газов.
Модели климата – это математические представления климатической системы, выраженные как машинные программы и выполняемые на мощных компьютерах. Один из источников уверенности в моделях происходит из того факта, что основы моделей построены на доказанных физических законах, например, на законах сохранения массы, энергии и импульса, а также на изобилии наблюдений.
ЧЗВ 8.1, рис.1. Глобальные приземные температуры за ХХ век по результатам наблюдений (черный) и полученные из 58 имитаций в 14 разных моделях климата, основанных на естественных и антропогенных факторах, влияющих на климат (желтый). Показано также среднее значение всех этих результатов (толстая красная линия). Температурные аномалии показаны относительно среднего значения за 1901-1950 годы. Вертикальные серые линии обозначают время сильных извержений вулканов. (Рисунок адаптирован из главы 9, рис. 9.5. Дополнительные детали можно почерпнуть из соответствующей подписи.)
Еще один источник уверенности – способность моделей имитировать важные аспекты текущего климата. Модели постоянно и широко оценивают путем сравнения их результатов с наблюдениями за атмосферой, океаном, криосферой и земной поверхностью. Беспрецедентные объемы оценок проводились в прошедшем десятилетии в форме организованных многомодельных «взаимных сравнений». Модели демонстрируют значительную и все большую способность к представлению многих важных средних показателей климата, как то крупномасштабных распределений атмосферной температуры, осадков, радиации, ветра, океанических температур, течений и морского ледяного покрова. Модели могут также воспроизводить существенные аспекты многих профилей изменчивости климата, наблюдаемых по целому ряду временных шкал. Среди примеров – приход и уход основных муссонных систем, сезонные сдвиги температуры, пути циклонов и зоны дождей, возвратно-поступательные изменения затропического приземного давления в масштабе полушария (северный и южный «кольцевые режимы»). Некоторые модели климата, или близкие к ним варианты, также проверялись путем использования их для предсказания погоды и составления сезонных проекций. Эти модели демонстрируют искусство в составлении таких проекций, показывая, что они могут представлять важные характеристики общей циркуляции в более коротких временных масштабах, а также особенности сезонной и межгодовой изменчивости. Способность моделей представлять эти и другие важные особенности климата повышает нашу уверенность в том, что они представляют существенные физические процессы, важные для моделирования будущих изменений климата. (Отметим, что ограничение возможности моделей предсказывать погоду больше чем на несколько дней не ограничивает их способность прогнозировать долгосрочные изменения климата, так как это совсем другой тип прогноза – см. ЧЗВ 1.2.).
Третий источник уверенности основан на способности моделей воспроизводить особенности прошлого климата и прошлых изменений климата. С помощью моделей имитируется климат древних времен, например, теплый климат среднего голоцена (6000 лет назад) или последнего ледникового максимума (21000 лет назад) (см. главу 6). Они могут воспроизводить многие характеристики (учитывая неопределенности в реконструкции прошлого климата), такие как порядок и широкомасштабный профиль океанического охлаждения во время последнего ледникового периода. Модели могут имитировать и многие наблюдаемые аспекты изменения климата по результатам измерений. Вот один пример: глобальный температурный тренд за последнее столетие (показанный на рис. 1) можно смоделировать с высоким качеством, если включить как человеческие, так и естественные факторы, влияющие на климат. Модели также воспроизводят другие наблюдаемые изменения, такие как более быстрое повышение ночной температуры, чем дневной, более значительную степень потепления в Арктике, небольшое, краткосрочное глобальное похолодание (и последующее восстановление), последовавшее за крупными извержениями вулканов, например, вулкана Пинатубо в 1991 году (см. ЧЗВ 8.1, рис. 1). Смоделированные проекции глобальной температуры на последние два десятилетия также в общем согласуются с последующими наблюдениями за этот период (глава 1).
Тем не менее, Тем не менее, модели все равно дают значительные ошибки. Хотя они, как правило, больше при меньших масштабах, остаются и серьезные крупномасштабные проблемы. Например, остаются недостатки в моделировании тропических осадков, Эль-Ниньо – Южного колебания и Колебания Маддена-Джулиана (наблюдаемых колебаний тропических ветров и дождей во временном масштабе 30-90 дней). Конечный источник большинства таких ошибок – то, что многие важные мелкомасштабные процессы невозможно представить в моделях явно, поэтому их приходится включать в приближенной форме, так как они взаимодействуют с особенностями большего масштаба. Это частично обусловлено ограничениями вычислительной мощи, а также является результатом ограничений в научном понимании или в наличии подробных наблюдений некоторых физических процессов. Значительные неточности, в частности, связаны с представлением облаков и в полученных реакциях облаков на изменение климата. Как результат, модели продолжают отображать значительный диапазон глобального изменения температуры в ответ на заданное воздействие парникового газа (см. главу 10). Несмотря на такие неточности, однако, модели единогласны в своем предсказании существенного потепления климата под воздействием повышения содержания парниковых газов, и порядок этого потепления совпадает с независимыми оценками, выведенными из других источников, например, из наблюдаемых изменений климата и реконструкций климата за прошлые периоды.
Поскольку уверенность в изменениях, предсказанных глобальными моделями, при меньших масштабах снижается, то для исследования изменений климата в региональном и локальном масштабе специально разработаны другие методы, например, использование моделей регионального климата или методы уменьшения масштаба (см. ЧЗВ 11.1). Вместе с тем, поскольку глобальные модели продолжают развиваться, а их разрешение продолжает улучшаться, они становятся все более полезными для исследования важных особенностей меньшего масштаба, например, изменений в экстремальных метеорологических событиях, причем ожидаются дальнейшие усовершенствования в представлении регионального масштаба благодаря росту вычислительной мощи. Модели также становятся более всеобъемлющими в трактовке климатической системы, прямо представляя большее число физических и биофизических процессов и взаимодействий, которые считаются потенциально значимыми для изменения климата, особенно в более длинных временных масштабах. Среди примеров – недавнее включение в ряд глобальных моделей климата реакций растений, океанических биологических и химических взаимодействий, а также динамики ледовых щитов.
Подводя итог, отметим, что уверенность в моделях проистекает из их физической основы и их способности представлять наблюдаемый климат и изменения климата за прошлые периоды. Модели оказались исключительно важными инструментами для имитирования и понимания климата, и есть значительная уверенность в том, что они способны дать достоверные количественные оценки будущего изменения климата, особенно при больших масштабах. У моделей еще есть значительные недостатки, например, в представлении облаков, которые ведут к неточностям в порядке величины и временных параметрах прогнозируемого изменения климата, а также в его региональных характеристиках. Тем не менее, за несколько десятилетий развития моделей они неизменно дают достоверную и однозначную картину значительного потепления климата как реакцию на повышение содержания парниковых газов.