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依賴(lài)氣候模型 科學(xué)家預(yù)測(cè)50年后地球的樣子

2021-09-14 09:14:02來(lái)源:科技日?qǐng)?bào)  

氣候變化科學(xué)家不喜歡使用“猜測(cè)”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(lái),他們正在對(duì)地球的未來(lái)進(jìn)行“預(yù)測(cè)”。

這樣的預(yù)測(cè)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(huì)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(duì)未來(lái)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(wèn)題:預(yù)測(cè)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(guó)硅谷的非營(yíng)利性前瞻性組織未來(lái)研究所的研究員賈邁斯·卡西奧等未來(lái)學(xué)家,正圍繞氣候變化展開(kāi)工作,研究當(dāng)前趨勢(shì)和可用數(shù)據(jù),幫助人們?yōu)槲磥?lái)做準(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(shuō),“未來(lái)的每一種結(jié)果,都必須通過(guò)氣候的鏡頭來(lái)審視。”

氣候模型是什么?

50多年來(lái),科學(xué)家一直依賴(lài)氣候模型。對(duì)于不是科學(xué)家的人來(lái)說(shuō),要理解這些預(yù)測(cè)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(cè)模型,對(duì)未來(lái)一個(gè)小時(shí)甚至一周的天氣進(jìn)行預(yù)測(cè)。

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(zhǎng)期的預(yù)測(cè)。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(duì)地球物理?xiàng)l件的表征和對(duì)當(dāng)前氣候的模擬,預(yù)測(cè)了未來(lái)幾十年一個(gè)地區(qū)的平均條件將如何變化,以及在人類(lèi)有記錄之前氣候是如何出現(xiàn)的。

美國(guó)氣候科學(xué)家澤克·豪斯帕德說(shuō):“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(lèi)型。”

第一個(gè)氣候模型是在50多年前氣候科學(xué)早期開(kāi)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(jí)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(huì)出現(xiàn)更多的區(qū)域模式。

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

在個(gè)人層面上,人們?cè)谒兄卮鬀Q定中都必須考慮氣候:是否要生育孩子;該買(mǎi)哪輛車(chē);如何投資;何時(shí)何地買(mǎi)房。各國(guó)政府的任務(wù)則是做出影響整個(gè)國(guó)家未來(lái)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(guó)國(guó)家航空航天局高級(jí)氣候顧問(wèn)加文·A·施密特說(shuō),應(yīng)該考慮氣候模型是否提供有用的預(yù)測(cè),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(duì)于他們對(duì)未來(lái)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(guó)政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)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(kāi)發(fā)的17個(gè)全球平均氣溫預(yù)測(cè)模型與截至2017年底觀(guān)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(guān)測(cè)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(cè)中的14個(gè)與現(xiàn)實(shí)世界中觀(guān)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(shuō),“它們?cè)陬A(yù)測(cè)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(méi)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(cè)由于大氣氣溶膠的冷卻效應(yīng)世界將會(huì)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(lái)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(wèn)題也會(huì)出現(xiàn)。施密特說(shuō),為了應(yīng)對(duì)這一問(wèn)題,氣候模型將預(yù)測(cè)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(guò)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(duì)地球的模擬也變得更加清晰。

為什么要對(duì)未來(lái)氣候做預(yù)測(cè)呢?

氣候科學(xué)家專(zhuān)注于利用物理學(xué)預(yù)測(cè)未來(lái)的氣候,而卡西奧和其他未來(lái)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(huì)因素進(jìn)行預(yù)見(jiàn)。

卡西奧表示,他們的想法是將科學(xué)融入到歷史學(xué)家對(duì)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(cè)所固有的。卡西奧說(shuō),未來(lái)學(xué)家不想過(guò)度承諾,但他們提供了對(duì)可能發(fā)生的事情的預(yù)測(cè)和可能發(fā)生的原因。

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

盡管許多氣候?qū)W家和未來(lái)學(xué)家對(duì)未來(lái)氣候變化的趨勢(shì)感到失望,但仍有希望。豪斯帕德說(shuō),如果全球排放量能夠降至零,那么最好的氣候模型說(shuō)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(shuō),“世界并沒(méi)有受到特定程度的全球變暖的束縛。”

卡西奧說(shuō):“如果我們能挺過(guò)本世紀(jì)下半葉,很有可能我們最終會(huì)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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