気候モデルに関して主な課題は二つあります：過去の変動を正確に復元できるか（ハインドキャスト）、そして満足な程に未来を予測できるか。最初の課題を十分に満たされてるかは、IPCCによって要約されています(IPCC model resultss of surface temperature from the 1800's)。どのモデルも、CO2上昇からの強制力を包含しないで近年の気温上昇を説明できていません。

図１：気候モデルの比較：(a)自然起源の強制力だけを包含したシミュレーション（太陽活動や火山噴火）。(b)人為起源の強制力だけを包含したシミュレーション（温室効果ガスや硫酸エアロゾル）。(c)両方含んだシミュレーション。(IPCC)

未来の予測

良く聞く主張：「 科学者って来週の天気も予測できないのに気候の予測ができるはずかない。」こういった発言には、天気と気候の違いに誤解があると考えられます。天気は無秩序で予測不可能な部分が多い。しかし気候はその天気を平均してパターンが浮き出てきます。例えばサイコロを振って一回一回の目は正確に予測できないかもしれないが、何回も振れば統計的「キャラ」がみえてくる。天気的に言えば、嵐の的確なルートを予測はできないが、その地域の平均気温や降水量ははっきりと分かります。

将来の気候を予測するに当たって様々な難点があります。例えば太陽の行動を予測するのは難しいです。短期的な摂動であるエルニーニョ現象や火山噴火をモデル化するのも難しいです。それにもかかわらず、気候の主因強制力はしっかりと理解しています。１９８８年、ジェームズ•ハンセンは（初のGCM、全球気候モデルを使って）将来の気候を予測しました(Hansen 1988)。こういった初期の気候モデルも、新しい観測と上手く一致しています(Hansen 2006)。

図２：地球表面温度（赤、黒）とモデル予測（緑、青、紫）(Hansen 2006)。 

ハンセンのシナリオB（CO2排出の推移を線型上昇を想定、現在のCO2排出データに近い）では観測気温と近い相関関係がある。ハンセンは将来CO2量を５～１０％高く見積もってるので、それを補正すれば予測の一致はもっと強くなります。年々の気温に偏差はあるが、それは予想される事です。無秩序な天気からもノイズを加えてるが、全体的な傾向は予測がつきます。

ピナトゥボ山が１９９１年に噴火した時、大気中に硫酸エアロゾルのが注入されて、モデルの反応を評価するいい機会となりました。モデルは噴火後の0.5℃の地球冷却を正確に予測しました。さらに、モデルの中に入っていた、放射、水蒸気、力学的フィードバックも定量的に立証されてます(Hansen 2007)。

図３：ピナトゥボ山噴火の間の地球気温の推移、シミュレーションと観測。緑が気象台から観測された気温。青が陸地と海洋の温度。赤が平均モデル結果(Hansen 2007)。

将来予測の不確実性

気候モデルはCO2の効果を誇張してるという一般的な誤認がある。一応なまでに言うと、予測の不確実性によってモデルのバイアスはどっちの方向にも傾きます。実際には、正の正味フィードバックがある気候システムは、不確実性はより強い気候応答へ偏ります(Roe 2007)。故に、IPCCの予測をみると、気候の応答を低く見積もってるものも少なくない。衛星と検潮儀の計測はIPCCの予測よりも海水準が加速してると示しています。１９９３～２００８年の平均海水準の上昇率は、衛星からの計測によれば年間3.4ミリ。そしてIPCCの第三次評価報告所では年間1.9ミリという推定を出しています。衛星の観測とIPCCの予想を比較してみると、観測は予想の上限を沿っている(Copenhagen Diagnosis 2009)。

図４：海水準変動。検潮儀のデータが赤、衛星観測が青。灰色の帯状がIPCC第三次レポートの予測(Copenhagen Diagnosis 2009)。

同様に、北極圏海氷の夏季融解期は気候モデルの予測よりも遥かに加速しています。２００７～２００９年の海氷融解の面積はIPCC第四次レポートの平均予測よりも４０％速いです。この数十年、北極圏海氷の厚さも着実に減少しています。

図５：観測（赤線）と九月北極圏海氷域の傾向。黒線が13個のIPCC第四次レポートのモデルの平均、そして空色の区域が信頼区間。２００９年の最小値（510万平方キロメートル）は記録上、下から三番目で、IPCCの最悪のケースをも下回っている(Copenhagen Diagnosis 2009)。

大きく行動を起こす程気候の科学は信頼できますか？

懐疑論者は、気候モデルが確実になるまで政府介入は避けるべきだと議論する。しかし私たちが100%確信を得るまで待つ事にすれば、行動に一生動きません。気候モデルは常に複雑なプロセスを包含し、恣意性を最小限に抑え、コンピューターの発達を利用し、日々進化しています。複雑で非線形な気候を考えると、モデルの洗練と向上の余地はいくらでもあります。肝心なのは、行動を起こすための科学的知見は十分にあるという事。気候モデルは進化し、長期的な傾向を捉えるだけはなく、短期的、無秩序な変動も予測できるようになりました。モデルも観測も含め、複数の根拠を基盤に全球温度はCO2倍増によって３℃の上昇を予測しています(Knutti & Hegerl 2008)。

モデルが完璧でなくても、総合的な傾向と主な効果を予測する事が可能です。例えば９割の確率で車の事故を起こすと分かっていたら車には入らない、あるいは最低限シートベルトはすると思います。IPCCは９０％の確率で人間活動による地球温暖化が起きてると結論に至っている。１００％の確実性を求めるのは無鉄砲で無責任です。