時間旅行の気候学者はいません:気候モデルを使用する理由

時間旅行の気候学者はいません:気候モデルを使用する理由 新しい気候モデルの改善により、将来の気候予測に大きな不確実性が生じています。 気候モデルに欠陥があり、悪化していますか? NASAゴダード宇宙飛行センター

最初の気候モデルは、物理化学の基本法則と 勉強するように設計された 気候システム。 現在、気候モデルの使用は、私たちの変化する気候についての公の議論において白熱しています。

気候モデル 表す これらの既知の物理法則に基づく一連の方程式を使用した物理世界。 これらのモデルは仮想的な実験室です。 これらは、現実の世界では実行できない実験を実行するためのツールです。

他の科学機器と同様に、気候モデルは注意深く開発され、チェックされています。 私たちは、現在の気候と観測された変化を再現する能力に加えて、 過去.

右のそれを取得します

気候モデルは、気候システムの多くの側面を確実に捉えます。 モデルは、以下を含む多くの重要な自然気候プロセスを再現します 季節の 及び daily 現実の世界で経験する温度サイクル。

気候モデルは、気候システム自体の外部の障害にも正確に応答します。 1992年 NASAの科学者 彼らのモデルのテストとして、ピナツボ山の火山噴火を使用しました。 彼らは、これらの火山性エアロゾルに対応して1990年代初頭に現実の世界で起こった観測された気候冷却を正確に予測しました。

時間旅行の気候学者はいません:気候モデルを使用する理由 ピナツボ山の火山噴火に対する予測された気候モデルの応答と観測された冷却の比較。 ピナツボ山の噴火から変更:大気と気候への影響(1996)

モデルはまた、増加する温室効果ガスに対応して、観測された20世紀の地球の気温上昇を捉えています。 実際、科学者たちは 正確な 気候モデル 予測 強い温暖化が観測記録で明らかになる前でさえ、1975年には地球規模の温暖化が始まった。

時間旅行の気候学者はいません:気候モデルを使用する理由 観測と比較した、1975年に行われた気候モデルの予測。 懐疑的な科学から変更(www.skepticalscience.com/lessons-from-past-climate-predictions-broecker.html)

仮想世界での実験

これらの仮想研究所は、地球の相互接続されたコンポーネント間の相互作用の性質を理解するのにも役立ちます。 方法がわかります 変更 森林破壊と農業による地表面の変化は気候に大きな影響を与えます。

また、大きな外乱、つまり「強制力」に対する気候システムの応答を調べることもできます。 以前の研究 表示する 北大西洋での理想的な氷床の融解に応答して、海流と気温で大規模な混乱が発生する可能性があること。

モデルを使用すると、将来の変更を調査することもできます。 モデル プロジェクト 脆弱なシステムへの将来の影響の可能性を評価するのに役立つ、次の世紀にわたる極端な気温の大幅な温暖化。

全体像を見る

これらのモデリングの成功にもかかわらず、 決して 完璧に 一連の方程式を使用して、複雑で無秩序な物理世界を記述します。 小さな変化は気候システムに複雑な方法で影響を与える可能性があり、私たちは気候システムの最も複雑な側面についての理論的理解を深めています。

たとえば、雲を正確にモデリングすることは依然として課題です。 わからない 正確に 雲がどのように形成されるか。つまり、気候モデルで雲のプロセスを表現するのに最適な方法が必ずしもわからないということです。 必要な 近似 クラウド形成のモデリングで作成したものは、モデルと現実世界の違いにつながる可能性があります。 過度に モデルのしつこい霧雨。

モデル結果に対する私たちの信頼は、空間的および時間的スケールと密接に関連しています。 グローバルスケールモデルの場合、特定の場所で特定の時間よりも長期的で広範囲の変化を調査することで、より堅牢な結果が得られます。

これらすべての研究について、単一の最良の気候モデルはありませんが、一緒に使用するモデルのコレクションがあります。 その間、現実の気候の利用可能な観測の単一セットにXNUMXつがあり、そのすべての固有の無秩序な変動があります。 この無秩序な要素を説明するために、モデルのグループの平均と範囲を観測と比較する方法を評価します。

このアプローチを使用し、数十年以上にわたる大規模な変化を検討する場合、気候モデルは、過去、現在、未来の気候変動に関する質問に対処できる強力なツールです。

技術水準

世界 IPCCのXNUMX番目の評価レポート 期限が近づいており、 最新世代 気候モデルの。 直感に反するようですが、早いです 結果 モデルの大幅な改善により、将来の気候予測において、不確実性がより小さくなるのではなく、より広くなる可能性があることを示唆しています。

残りの不確実性は、モデルが悪化していること、または気候変動に対する私たちの理解が不明確になっていることを示していません。 実際、観測された気候の多くをシミュレートすることで気候モデルが改善されました。

これらの将来の不確実性の一部は、より新しい範囲の重要で複雑なプロセスを組み込んだ新しいモデルに一部由来しています。 たとえば、モデルには産業汚染の小さな粒子や、気候、植生、地表間の相互作用が含まれる場合があります。

我々はできる 好きな 自然選択への気候モデルの開発。 成功したモデルとそのコンポーネントは繁栄しますが、効果の低いモデルは最終的には削除されて消滅します。

政治的ではなく科学的なツール

最近の改善にもかかわらず、気候モデルは争いの避雷針になりました。 モデルは ますます政治化 モデルベースの研究は、気候モデルに欠陥があり、信頼できないという激しい反応を引き出すことがよくあります。

モデルの完成に対するこれらの期待は見当違いです。 モデルの確実性は決して達成できませんが、気候モデルの使用には自信があります。

気象学者 ナッツソンとトゥレヤ 「将来の観測があれば、明らかにモデルよりも信頼できるでしょうが、残念ながら現時点では将来の観測は利用できません。」

時間を移動する気候学者がいない場合、モデルは、変化する気候システムを理解するための比類のないツールです。 つまり、気候モデルは科学的なツールです。 私たちはそれらをそのように認識し、政治的ではなく、懐疑的な見方で厳密な科学をもってそれらを考慮すべきです。 会話

著者について

ソフィールイスポスドク研究員 メルボルン大学 サラ・パーキンス・カークパトリック、博士研究員、 UNSW

この記事はから再公開されます 会話 クリエイティブコモンズライセンスの下で 読む 原著.

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