Есть два главных вопроса в моделировании климата – способность точно воспроизвести прошлое и способность успешно предсказывать будущее. В качестве ответа на первый вопрос, здесь представлена подборка результатов моделирования поверхностных температур с 1800-х годов – с учетом антропогенных воздействий и без их учета. Все модели оказались неспособны предсказать недавнее потепление без учета возросших уровней СО2. Никто не создал модель общей циркуляции, которая могла бы объяснить поведение климата в прошлом веке без потепления от СО2.

Рис. 1 Сравнение результатов моделей и наблюдений. (а) представляет результаты моделей, полученные при учете только естественных воздействий: вариаций светимости солнца и вулканической деятельности. (b) представляет результаты моделей, полученные при учете только антропогенных воздействий: парниковых газов и сульфатных аэрозолей. (c) результаты с учетом естественных и антропогенных воздействий (IPCC).

Предсказание/проекции будущего

Часто можно слышать аргумент, что «ученые даже погоду на следующую неделю предсказать не могут – как они могут предсказать климат на годы вперед». Вопрос выдает непонимание разницы между погодой. непредсказуемой и хаотической, и климатом, усредненной погодой за большой отрезок времени. Хотя невозможно предсказать, орел или решка выпадет при данном броске монеты,  статистический результат большого числа бросков вполне предсказуем. В терминах погоды, невозможно предсказать точный путь циклона, но средняя температура и уровень осадков в регионе не изменятся, каков бы ни был этот путь.

Есть различные трудности в предсказании климата. Поведение солнца трудно предсказуемо. Краткосрочные вмешательства, наподобие Эль Ниньо или вулканических извержений нелегко моделировать. Тем не менее основные воздействия, движущие климат, понимаются хорошо. В 1988 году James Hansen сделал проекцию будущих температурных трендов (Hansen 1988). Эти первоначальные проекции показали хорошее согласование с последующими наблюдениями(Hansen 2006).


Рис. 2 Глобальные поверхностные температуры вычисленные для сценариев А, В и С, в сравнении с двумя анализами данных наблюдений (Hansen 2006).

Сценарий В Хансена (с наиболее вероятными опциями и с наиболее подходящим уровнем эмиссии СО2 ) показывает самую хорошую корреляцию с наблюдаемыми температурами. Хансен переоценил будущую эмиссию СО2 на 5-10%, если бы модель использовала правильные уровни воздействий, совпадение было бы еще лучше. Есть отклонения от года к году, но это ожидалось. Хаотическая природа погоды добавляет шум к сигналу, но общий тренд предсказуем.

Извержение вулкана Пинатубо в 1991 году дало возможность проверить, как успешно модели могут предсказывать реакцию климата на добавление в атмосферу сульфатных аэрозолей. Модели точно предсказали последующее похолодание примерно на 0,5 ° С  вскоре после извержения. Более того, радиационные и динамические обратные связи, а также обратная связь водяного пара, включенные в модели, также были количественно проверены (Hansen 2007). Еще о предсказании будущего.


Рис. 3 Наблюдаемые и полученные из моделей изменения глобальной температуры во время извержения Пинатубо. Зеленая линия – наблюдаемые метеостанциями температуры. Синяя линия – наземные и океанские температуры. Красная линия – средний результат моделей (Hansen 2007).

Неопределенности в проекциях будущего

Обычным заблуждением является мнение, будто бы климатические модели склонны преувеличивать влияние СО2. Стоит напомнить, что неопределенности могут разрешаться в обе стороны. На деле в климатической системе с общей положительной обратной связью неопределенности более склоняются к сильной реакции климата (Roe 2007). По этой причине, многие прогнозы IPCC, как оказалось впоследствии, недооценивали реакцию климата. Спутники и ХХХ мареографы показывают, что уровень моря растет быстрее прогнозов IPCC. Средняя скорость роста в 1993 – 208 годах по спутниковым данным составляет 3,4 мм в год, в то время как Третий оценочный доклад прогнозировал 1,9 мм в год как наиболее вероятное значение для этого периода. Наблюдения следуют по верхней границе диапазона прогнозов IPCC (Copenhagen Diagnosis 2009).


Рис. 4 Изменение уровня моря. Данные мареографа показаны красным, спутниковые данные – синим. Серая область – диапазон прогнозов Третьего оценочного доклада IPCC (Copenhagen Diagnosis 2009).

Можно также отметить, что летнее таяние морских льдов в Арктике ускорилось далеко за пределы ожидаемого из климатических моделей. Область таяния морского льда в 2007- 2009 годах была на 40% больше наиболее вероятных предсказаний климатических моделей Четвертого оценочного доклада IPCC. Толщина арктических морских льдов также устойчиво уменьшается в последние десятилетия.


Рис. 5 Сентябрьская площадь морских льдов в Арктике в миллионах квадратных километров. Красная линия – данные наблюдений, сплошная черная линия – средний результат 13-ти моделей Четвертого доклада IPCC, пунктирные темные линии представляют диапазон прогнозов. Минимум 2009 года недавно вычислен, он составил 5,10 млн. кв. км., это третье снизу значение за все время наблюдений и оно все еще намного ниже сценария IPCC на худший случай (Copenhagen Diagnosis 2009).

Достаточно ли мы знаем, чтобы действовать?

Скептики говорят, что нам следует подождать, пока модели климата станут совершенно точными, и уже после этого снижать эмиссию СО2. Если мы будем ждать 100% точности, мы никогда не начнем действовать. Модели постоянно находятся в развитии, включают больше процессов, меньше используют аппроксимации и увеличивают свою разрешающую способность по мере роста производительности компьютеров. Сложная и нелинейная природа климата означает, что всегда будут продолжаться уточнения и улучшения. Главное состоит в том, что мы уже сейчас знаем достаточно, чтобы действовать. Модели в своем развитии достигли той стадии, на которой они успешно предсказывают долгосрочные тренды и сейчас они развивают свою способность предсказывать более хаотические, краткосрочные изменения. Множественные линии доказательств, как эмпирических так и основанных на моделях, показывают нам, что глобальные температуры изменятся на 3 °C при удвоении СО2 (Knutti & Hegerl 2008).

Моделям не требуется быть точными во всех отношениях, чтобы дать нам точный общий тренд и основные его последствия – это мы уже имеем. Если вы знаете о 90% вероятности попасть в автокатастрофу, вы ведь не сядете в машину (или хотя бы пристегнете ремень). IPCC с более чем 90% вероятностью делает вывод, что человек является причиной глобального потепления. Безрассудно и безответственно ждать 100% уверенности, чтобы начать действовать.

Автор ответа John Cook. Последнее обновление 9 июля 2010 года.