Mielőtt erre rátérnénk, néhány fontos tudnivaló a témában: egy modell mindig a valóság leegyszerűsítése, a fontos információk kiemelése. Többnyire nem sikerül elsőre tökéletes modellt alkotnunk, de az idő haladtával az éghajlati modellek is egyre összetettebb folyamatokat képesek leírni, köszönhetően az informatika és a meteorológia fejlődésének.
Az időjárás és az éghajlat modellezése ugyan egymáshoz szorosan kapcsolódik, de fontos különbség köztük, hogy a folyamatokat más-más időskálán vizsgálják.
Egy időjárás-előrejelzés elkészülte és kiértékelése sokkal gyorsabb: hiszen már ma el tudom dönteni, bevált-e a tegnapi előrejelzés, míg az éghajlati modellek esetén legalábbis 2-3 évtizednyi szimulációra van szükség az értékeléshez, melynek nagyobb a számításigénye (persze a gyakorlatban az időjárás-előrejelzések kiértékelése, validációja sem csupán egyetlen nap értékein alapul). Nem várhatjuk el egyetlen éghajlati modelltől sem, hogy pontosan leírja 2043 nyarának (vagy még inkább: például 2043. július 15-ének) meteorológiai viszonyait, de azt igen, hogy milyenek lesznek egyes meteorológiai változók trendjei, illetve statisztikailag az évszázad közepén mi vár ránk (például melegebb lesz-e és várhatóan mennyivel, milyen intenzív és milyen hosszúságú hőhullámokra kell készülnünk).
Míg az időjárás skáláján (a fizikai folyamatok megfelelő leírása mellett) a kiindulási állapot minél pontosabb meghatározása elengedhetetlen, addig a több évtizedre szóló éghajlati projekciókban ezek hamar elveszítik hatásukat, hosszú távon a rendszert külső kényszerek kormányozzák (mint amilyen például az emberi tevékenység, vagy a légkörbe jutó napsugárzás mennyisége). Mivel az emberi tevékenységet, annak mértékét nemcsak a természet, a fizika törvényszerűségei, hanem a társadalom, vagy a gazdaság is befolyásolja, a külső kényszerekre ún. forgatókönyveket határoznak meg. Ebben a cikkünkben bemutattunk hármat ezen forgatókönyvek közül.
Mennyire megbízhatóak az éghajlati modellek?
Éghajlati modellek eredményeinek értékelésére bevett módszer, hogy egy olyan időszakra készítik el a szimulációt, amely már lezajlott, így a kapott eredmények rögtön összevethetők a mérésekkel. Az ilyen teszt-időszakokat a modellezők a modell javítására is használják: kísérleteznek a folyamatok leírására szolgáló beállításokkal, próbálják megérteni az eltérések okait, hogy ezáltal jobb eredményeket kapjanak egy következő szimulációval. Hausfather és munkatársai ezen jelenség kiküszöbölésére a vizsgált modellszimulációk kiválasztásakor úgy jártak el, hogy azokban a publikálásukat követő időszakot elemezték egészen 2017-ig vagy addig az időpontig, amíg a modellszimuláció tartott (a kettő közül a korábbi időpontot választva, mivel a felhasznált mérési adatsoruk 2017-ig tartott). A modellprojekciók a megfigyelésekkel akkor tudnak egyezni, ha egyrészt a modell fizikája, másrészt a külső kényszerek (pl. az üvegházgázok kibocsátása) megfelelően vannak leírva a modellben.
Elemzésük tárgyául a globális átlagos felszínhőmérséklet (GMST) változását választották. A GMST nagy szerepet játszik az éghajlati hatások meghatározásában, közvetlenül kapcsolódik a nemzetközileg elfogadott mérséklési célokhoz, és egyike azon éghajlati változóknak, amelynek megfigyelési idősora a legpontosabb és leghosszabb. A GMST szintén a leggyakoribb kimenő változó számos korai, 1970-1980-as évekbeli éghajlati modellben. A kutatásban öt különböző mérési adatbázist használtak fel, hogy megjelenítsék az azokban rejlő bizonytalanságot is.
Az összehasonlítást két módszer segítségével végezték: egyrészt meghatározták a hőmérséklet időbeli változását, másrészt a hőmérséklet sugárzási kényszer hatására bekövetkező változását. Vagyis nemcsak a meteorológiai változó (a GMST) trendjeit vizsgálták, hanem figyelembe vették azt is, mennyire volt helyes a sugárzási kényszer (azaz a gazdasági, társadalmi, technológiai okokra visszavezethető komponens) leírása, eltérés esetén pedig korrekciót alkalmaztak. A kibocsátás alakulásának becslése még az éghajlat alakulásának becslésénél is nehezebb: a korai modellek még nem számolhattak például az 1989-ben életbe lépett Montreáli Jegyzőkönyvvel, ami pedig jelentősen korlátozta a halogénezett szénhidrogének kibocsátását, ez pedig visszahatott az éghajlat alakulására.
A hőmérséklet időbeli változását figyelembe véve, az 1970-es évek eleje és a 2000-es évek vége között publikált 17 modellből 10 pontosan illeszkedett a mérésekre. Ha az előrejelzett (modellezett) és a valóságban megfigyelt kényszerek közti különbséget is figyelembe vették (vagyis elvégezték a fenti korrekciót), a szám 14-re növekedett. A szerzők nem találtak bizonyítékot arra, hogy az éghajlati modellek előrejelzésük ideje alatt szisztematikusan túl- vagy alulbecsülték volna a felmelegedést. Ennek azért van jelentősége, mert a klímamodellek ellen gyakran felmerül, hogy hibásak, túl érzékenyek az üvegházhatású gázok változására, és emiatt túlbecsülik a melegedést – amit azonban kutatók ebben a Nature cikkben is cáfoltak.
Végezetül álljon itt egy látványos animáció a Carbonbrief oldaláról:
Az eredmények tehát arra engednek következtetni, hogy az éghajlati modellek képesek a jelenkori éghajlatváltozás leírására.
Felhasznált irodalom:
Hausfather, Z., Drake, H. F., Abbott, T., & Schmidt, G. A. (2020). Evaluating the performance of past climate model projections. Geophysical Research Letters, 47(1), e2019GL085378.
Marotzke, J., Forster, P. Forcing, feedback and internal variability in global temperature trends. Nature 517, 565–570 (2015). https://doi.org/10.1038/nature14117
Érdekes olvasnivalók a témában:
http://www.realclimate.org/index.php/archives/2005/01/is-climate-modelling-science/
http://www.realclimate.org/index.php/archives/2019/12/how-good-have-climate-models-been-at-truly-predicting-the-future/#more-22891
https://qubit.hu/2019/12/06/a-20-szazadi-klimamodellek-tokeletesen-megjosoltak-ami-most-van-csak-senki-sem-figyelt-rajuk
https://climate.nasa.gov/news/2943/study-confirms-climate-models-are-getting-future-warming-projections-right/?fbclid=IwAR3-EdQw9VdAV0xF67DedxkjpgXLZWp7tMpUV95kChB7q4b4HA5BHcsI9tw
https://skepticalscience.com/climate-climate-models-overestimate-warming-unfounded.html
https://www.mpg.de/8925360/climate-change-global-warming-slowdown