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50年后地球什么样?气候学家这样预测……

来源:科技日报2021-09-14 09:29

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  气候变化科学家不喜欢使用“猜测”这个词。相反,随着海平面上升、野火蔓延大陆、飓风卷土而来,他们正在对地球的未来进行“预测”。

  这样的预测是有充分理由的。

  信息爆炸时代,我们的世界在享受信息潮流洗礼的同时,也难免会被各种虚假的、错误的信息所充斥。而科学家的工作就包括向公众表明科学是如何运作的。让公众相信科学意味着对未来做出精确的、有节制的计划。

  而现在,他们必须解决一个大问题:预测50年后地球的样子。

  据物理学家组织网10日发表的文章,总部设在美国硅谷的非营利性前瞻性组织未来研究所的研究员贾迈斯·卡西奥等未来学家,正围绕气候变化展开工作,研究当前趋势和可用数据,帮助人们为未来做准备,并为全球变暖做出明智的决定。

  “世界上的一切,”卡西奥说,“未来的每一种结果,都必须通过气候的镜头来审视。”

  气候模型是什么?

  50多年来,科学家一直依赖气候模型。对于不是科学家的人来说,要理解这些预测中的计算是具有挑战性的。那么,气候模型到底是什么呢?

  气象学家可以根据天气数据和使用湿度、温度、气压、风速以及其他当前大气、陆地和海洋条件的预测模型,对未来一个小时甚至一周的天气进行预测。

  作为天气预报的延伸,气候模型考虑了更多的大气、陆地和海洋条件,以便做出更长期的预测。使用数学方程和数千个数据点,这些模型创建了对地球物理条件的表征和对当前气候的模拟,预测了未来几十年一个地区的平均条件将如何变化,以及在人类有记录之前气候是如何出现的。

  美国气候科学家泽克·豪斯帕德说:“也许最重要的(目的)是试图提出在全球继续排放二氧化碳和其他温室气体时可能发生的气候变化类型。”

  第一个气候模型是在50多年前气候科学早期开发的,帮助科学家衡量海洋和大气是如何相互作用并影响气候的。

  如今的模型要复杂得多,可以在一些世界上最强大的超级计算机上运行。十年前,大多数模型将世界以250平方公里为单位进行划分,但现在的模型是以100平方公里为单位划分。当模拟规模越小,就会出现更多的区域模式。

  通过技术的进步,这些模型对科学家了解过去、现在和未来的气候变得更加有用。而所有的这些都是为了说服公众和企业为应对气候变化采取行动。

  在个人层面上,人们在所有重大决定中都必须考虑气候:是否要生育孩子;该买哪辆车;如何投资;何时何地买房。各国政府的任务则是做出影响整个国家未来的气候决定,比如是投资替代能源还是制定遏制排放的政策。

  气候模型有用吗?

  美国国家航空航天局高级气候顾问加文·A·施密特说,应该考虑气候模型是否提供有用的预测,而不是考虑气候模型是否正确。通常情况下,气候模型提供给科学家的信息对于他们对未来气候的理解至关重要。

  豪斯帕德领导了一项发表在《地球物理研究快报》杂志上的研究,分析了早期气候模型的准确性。联合国政府间气候变化专门委员会8月份发布的最新报告中包含了其部分研究结果。

  豪斯帕德和合著者施密特将1970年至2007年开发的17个全球平均气温预测模型与截至2017年底观察到的全球气温实际变化进行了比较。他们发现了令人振奋的一点:大多数模型都相当准确。10个模型投影显示的结果与观测结果一致。在考虑了大气二氧化碳的模拟变化和实际变化以及其他驱动气候的因素之间的差异后,研究发现,17个模型预测中的14个与现实世界中观察到的变暖一致。

  “这有力地证明了这些模型实际上是正确的。”豪斯帕德说,“它们在预测全球气候方面做得非常好。”

  但并不是所有的早期模型都是没有错误的。最早的气候模型之一,由气候学家拉苏尔和施耐德于1971年创建,他们预测由于大气气溶胶的冷却效应世界将会变冷。虽然20世纪70年代仍处于气候研究的早期,但当时的大多数科学文献仍表明,未来更有可能变暖。

  豪斯帕德表示,即使在今天,气候模型仍有局限性。当模型超出其特定参数时,气候模型的准确性问题也会出现。施密特说,为了应对这一问题,气候模型将预测重点放在自然世界中看到的物理条件上,而不是统计概率上。

  随着更多物理过程的增加和计算机能力的增强,气候模型在不断改进,对地球的模拟也变得更加清晰。

  为什么要对未来气候做预测呢?

  气候科学家专注于利用物理学预测未来的气候,而卡西奥和其他未来学家则将科学数据放在更大的背景下,根据气候变化、新技术发展以及政治和社会因素进行预见。

  卡西奥表示,他们的想法是将科学融入到历史学家对世界如何运作的理解中。但是,就像气候模型一样,不确定性是预测所固有的。卡西奥说,未来学家不想过度承诺,但他们提供了对可能发生的事情的预测和可能发生的原因。

  豪斯帕德认为,未来气候状况严峻,一个“变革性”的气候计划对于做出改变是必要的。

  尽管许多气候学家和未来学家对未来气候变化的趋势感到失望,但仍有希望。豪斯帕德说,如果全球排放量能够降至零,那么最好的气候模型说明世界将停止变暖。

  “现在采取行动还不算太晚。”豪斯帕德说,“世界并没有受到特定程度的全球变暖的束缚。”

  卡西奥说:“如果我们能挺过本世纪下半叶,很有可能我们最终会拥有一个非常美好的世界。”(科技日报实习记者 张佳欣)

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