Можно ли доверять этим «прокси»-моделям?
Мир явно становится теплее. Климатические модели объясняют, почему это происходит. Сжигая ископаемое топливо, мы высвобождаем углекислый газ (CO2), который находился в земле миллионы лет. Хотя CO2 составляет лишь малую часть атмосферы, как капля цианида в чашке чая, он представляет собой смертельную угрозу для климата. Увеличение содержания CO2 на 100-200 частей на миллион (ppm) может иметь катастрофические последствия.
Чтобы понять, насколько катастрофическими могут быть эти последствия, мы обращаемся к моделям, которые показывают, насколько сильно мир нагреется при увеличении содержания CO2.
Это далеко не просто, но наши текущие модели хорошо предсказывают рост температур, наблюдаемый за последние 30 лет.
Потепление не происходит изолированно. Оно влияет на океанические течения и приводит к таянию морского льда. Со временем мы также вносим другие изменения, которые влияют на климат независимо от CO2.
В последнее время климатические модели не справляются с предсказаниями. Например, 2023 год был значительно теплее, чем предсказывали модели, на 0,2 градуса Цельсия. Это много, если учитывать всю планету, включая океаны. Внезапно, климатические модели, которые оставались стабильными в течение 40 лет, оказались под вопросом.
Отрицание климатических изменений — одно дело, это просто интеллектуальное страусиное поведение. Невозможность предсказать, каким будет конкретный год по температуре, — совсем другое.
Как же нам доверять климатическим моделям?
Климат — это не только CO2. Если бы это было так, все было бы проще, но есть и другие факторы. Большинство из них мы можем учесть в моделях, но иногда это невозможно.
Одной из гипотез для объяснения аномалии 2023 года является снижение содержания аэрозолей, таких как диоксид серы (SO2), особенно в глобальном судоходстве, что уменьшило их количество в атмосфере. Эти аэрозоли поступают от вулканов, лесных пожаров, дизельных двигателей, сжигания угля и т. д. Это означает, что процессы, высвобождающие CO2, который мы стремимся устранить из-за вызываемого им потепления, могут также охлаждать климат. Но во многих случаях мы смогли устранить аэрозоли, не устраняя CO2, что привело к утрате охлаждающего эффекта.
Несколько дней назад Washington Post опубликовала статью об этом явлении.
Однако модели учитывают этот спад, и это не объясняет, почему 2023 год был таким жарким.
NASA обвинило в потеплении прошлого года четыре явления:
- Рост содержания CO2 — само собой разумеется.
- Эль-Ниньо и Ла-Нинья. Каждый год является либо Эль-Ниньо, либо Ла-Нинья, либо нейтральным. В годы Ла-Нинья восточные ветры в тропической части Тихого океана сильно дуют с востока на запад, что понижает температуру морской поверхности в восточной части Тихого океана. В годы Эль-Ниньо эти ветры ослабевают, и температура Тихого океана у побережья Южной Америки повышается. Это влияет не только на температуру в Америке, но и на глобальную среднюю температуру! 2020-2022 годы были годами Ла-Нинья, поэтому они были холоднее, чем могли бы быть. 2023 год был сильным годом Эль-Ниньо. Внезапный переход вызвал беспрецедентное потепление.
- Долгосрочные тенденции потепления океана. Пока мы согреваем планету, океан поглощает большую часть этого тепла. На самом деле, около 90 процентов тепла, вызванного глобальным потеплением, идет в океаны.
- Аэрозоли. Аэрозоли, как правило, влияют на конкретные страны или континенты, а не на весь мир. Дым и туман могут снижать количество солнечного света, но в основном только в местах, куда попадает этот туман. Например, несколько раз в Европе не было лета из-за извержения вулкана в южной части Тихого океана. Это включает извержение вулкана Тамбора в Индонезии в 1815 году и вулканическую зиму 536 года, также известную как «худший год в истории», которая вызвала массовый голод по всему миру. Последняя была вызвана несколькими совпавшими извержениями, что объясняет ее масштабность.
Почему же модели не учитывали все это?
Климатические модели не справились, потому что до сих пор они не могли учитывать интенсивность или продолжительность Эль-Ниньо и Ла-Нинья, пока они не начинались. Они не смогли предсказать три подряд года Ла-Нинья. Между тем, последовавший за ними Эль-Ниньо, хотя и был слабее предыдущих событий 1997 и 2015 годов, все равно был одним из самых сильных в истории.
Без этой информации климатические модели не могли точно предсказать глобальное потепление. ИИ показал определенные успехи в улучшении предсказаний этих явлений, поэтому в будущем мы сможем лучше учитывать потепление на годовой основе.
Тем не менее, это всего лишь годовые колебания глобального климата, они не влияют на общую тенденцию. Указывать на конкретный год как на исключение и использовать это для дискредитации всего моделирования — интеллектуально нечестно.
Для этого нам нужно обратиться к палеомоделированию, моделям, основанным на климате миллионов лет назад, и понять, как они могут применяться сегодня.
Большая часть прошлого климата остается загадкой. У нас нет точных оценок содержания CO2 до примерно 800 000 лет назад, так как это самое раннее время, когда мы имеем образцы древней атмосферы, запечатанные в пузырьках льда в Антарктиде. Для более раннего времени нам приходится полагаться на данные окаменелостей и геологических образований и делать выводы о составе атмосферы.
За последние 800 000 лет содержание CO2 в атмосфере никогда не приближалось к современному уровню, но в более древние периоды были времена, когда уровень CO2 был намного выше, а средние температуры были настолько высокими, что в Арктике жили аллигаторы.
Рассмотрим сначала климат около 55 миллионов лет назад, в эпоху, называемую эоценом. Климат эоцена относительно хорошо изучен. Он был очень жарким, примерно на 8 градусов Цельсия жарче. Для сравнения, повышение температуры на 2 градуса — это глобальная катастрофа.
CO2 было в 4-5 раз больше, чем сегодня.
Это был период экстремальной вулканической активности.
Не было полярных ледяных шапок. Уровень моря был на 70-140 метров выше.
Добро пожаловать в тепличный климат.
За всю историю климата Земли он колебался между двумя фазами: тепличными климатами, без полярного льда, и ледниковыми климатами, с таким льдом.
Мы живем в ледниковой фазе климата.
Тепличный климат обычно характеризуется тропическими или субтропическими растениями и животными на высоких широтах — не на уровне Нью-Йорка, а на уровне Гренландии. Ледниковый климат нет.
Например, в Арктике на острове Элсмир были найдены окаменелости приматов, похожих на современных лемуров, которые сейчас живут на Мадагаскаре:
Сейчас средние максимальные температуры в июле здесь составляют 6,4 градуса Цельсия, и даже не будем говорить о зимних минимумах.
Это одно из больших воздействий глобального потепления в целом. Планета не нагревается равномерно. Высокие широты нагреваются намного больше, чем низкие, так как тепло передается от горячих экваториальных регионов к холодным полярным регионам. Хорошим примером является Гольфстрим, который переносит тепло из Мексиканского залива в Европу, делая ее намного теплее, чем аналогичные широты в Северной Америке и Азии.
Когда уровни CO2 снизились после эоцена, Земля охладилась, хотя все еще была жарче, чем сегодня.
В начале олигоцена, около 33 миллионов лет назад, в Антарктиде сформировались полярные ледяные шапки, достигшие почти современных размеров. К середине олигоцена, около 28 миллионов лет назад, содержание CO2 достигло относительно низких и даже современных уровней 300-700 ppm.
Это должно было стать началом ледникового климата, и технически это так и было, но что-то пошло не так.
Климат каким-то образом оставался теплым (несмотря на ледяной покров). Образцы, взятые из глубоких бурений в Атлантике, позволяющие оценить температуру поверхности моря, показывают, что не было никакого реального перехода. Вместо этого,
когда уровни CO2 приблизились к современным, около 26,5-24 миллионов лет назад, климат начал становиться теплее, а не холоднее, на 1-2 градуса Цельсия.
Теперь, если вы думаете, что это не большая проблема, на протяжении большей части истории Земли уровни CO2 были очень хорошим показателем глобальных температур.
На самом деле, в конце олигоцена, температура поверхности тропических морей была примерно такой же, как и в супергорячий тепличный период эоцена, тогда как полярные температуры также были теплее, чем ожидалось. Разница в температуре между экватором и полюсами была намного меньше, чем сегодня.
Климатические модели, даже настроенные на эоцен, постоянно не справляются с моделированием периода олигоцена. Независимо от сделанных предположений, они недооценивают температуры на высоких широтах. Мы просто не знаем, почему климат олигоцена оставался таким жарким.
Недавно были оценены средние глобальные температуры поверхности олигоцена, составлявшие около 22-24 градусов Цельсия, в то время как в тепличный эоцен этот показатель составлял около 23 градусов Цельсия. Это на 8 градусов выше текущей средней температуры 15 градусов Цельсия. В то же время, глубокие океаны оставались прохладными, что означает, что тепло не поступало оттуда.
Это означает, что измерения олигоцена противоречат: (1) холодным глубоким океанам, (2) полярным ледяным шапкам и (3) климатическим моделям, которые не могут объяснить ни одно из этих явлений.
На данный момент мы не знаем, почему климат вел себя таким образом в олигоцене. Циркуляция океана и так называемая обратная связь с облаками могут иметь к этому отношение.
Что это значит для нас сегодня, так это то, что по мере повышения уровня CO2 и нагревания планеты, мы не можем полагаться на древние климатические модели для предсказания того, что произойдет. В позднем олигоцене уровни CO2 были аналогичны современным доиндустриальным уровням. Между тем, средняя температура была потенциально на 7-9 градусов выше. Такое потепление было бы катастрофическим для современной человеческой цивилизации и бесчисленных видов животных, приспособившихся к нашему нынешнему относительно холодному климату.
С другой стороны, было бы глупо полагать, что прокси-модели прошлого применимы к сегодняшнему дню. Просто потому что аналогичные повышения CO2, как те, что происходят сейчас в 21 веке, привели к увеличению глобальной средней температуры на 5, 6 или 7 градусов Цельсия миллионы лет назад, не имеет значения, если мы не понимаем, что еще происходило в то время. Мы должны полагаться на модели, разработанные для настоящего времени, а не на прокси из прошлого. Слишком многое о климате, прошлом, настоящем и будущем, нам еще неизвестно.