คำถามยอดนิยม 2 คำถามเกี่ยวกับการจำลองภูมิอากาศก็คือ โมเดลสามารถจำลองภูมิอากาศในอดีตได้ดีหรือไม่? และโมเดลสามารถพยากรณ์ภูมิอากาศในอนาคตได้หรือไม่? ซึ่งสำหรับคำถามแรกนั้นคณะกรรมาธิการระหว่างรัฐบาลด้านการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศหรือ IPCC ได้สรุปไว้ในรายงานการจำลองอุณหภูมิของโลกในช่วงตั้งแต่ ค.ศ. 1800 โดยการใช้และไม่ใช้ผลจากการกระทำของมนุษย์ ซึ่งเห็นได้อย่างชัดเจนว่าโมเดลต่างๆ ที่ใช้ทั้งหมดจะไม่สามารถจำลองการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิโลกได้เลยถ้าไม่นำการเพิ่มขึ้นของระดับคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศมาใช้ในการตำนวณด้วย   

ภาพที่ 1: การเปรียบเทียบผลการจำลองอุณหภูมิด้วยโมเดลกับค่าจากการตรวจวัดจริง (a) การจำลองโดยใช้ปัจจัยทางธรรมชาติได้แก่รังสีจากดวงอาทิตย์และฝุ่นละลองจากภูเขาไฟเท่านั้น (b) การจำลองโดยใช้ปัจจัยที่เกิดจากมนุษย์ได้แก่ก๊าซเรือนกระจกและละอองซัลเฟต (c) การจำลองโดยใช้ทั้งปัจจัยทางธรรมชาติและปัจจัยจากมนุษย์

การคาดการณ์หรือพยากรณ์อนาคต

คำพูดที่ว่า "นักวิทยาศาสตร์ยังไม่สามารถพยากรณ์ลักษณะอากาศของสัปดาห์หน้าได้เลยแล้วนับประสาอะไรจะสามารถพยากรณ์ภูมิอากาศนอนาคตในอีกนับสิบหรือร้อยปีข้างหน้า" เป็นคำพูดที่แสดงถึงความไม่เข้าใจความแตกต่างระหว่างลักษณะอากาศซึ่งมีความแปรปรวนสูงยากแก่การพยากรณ์ให้แม่นยำกับภูมิอากาศซึ่งเป็นค่าเฉลี่ยหรือตัวแทนของลักษณะอากาศในระยะยาว ในทำนองเดียวกับการที่เราไม่สามารถบอกได้อย่างแม่นยำว่าการโยนเหรียญแต่ละครั้งจะออกหัวหรือก้อย แต่เราพอจะบอกได้ว่าถ้าโยนไปหลายๆ ครั้งจำนวนการออกหัวและก้อยจะออกมาใกล้เคียงกัน ดังนั้นถึงแม้ว่าวิทยาศาสตร์อาจจะไม่สามารถพยากรณ์เส้นทางและกำหนดวันที่พายุจะเดินทางเข้ามาได้อย่างแม่นยำ แต่เราสามารถบอกได้ว่าค่าเฉลี่ยของฝนหรืออุณหภูมิรายฤดูหรือรายปีของแต่ละพื้นที่จะอยู่ที่ประมาณเท่าใด ไม่ว่าจะมีพายุเข้ามาหรือไม่มีก็ตาม

ถึงแม้ว่ามีปัจจัยหลายอย่างที่ทำให้การคำนวณเพื่อคาดการณ์ภูมิอากาศในอนาคตมีความคลาดเคลื่อน เช่นพฤติกรรมของดวงอาทิตย์ที่ยากจะพยากรณ์รวมทั้งปรากฏการณ์ความแปรปรวนทางอากาศในระยะสั้นเช่นจากเอลนิญโญและผลจากละอองเถ้าภูเขาไฟซึ่งก็ยากที่จะพยากรณ์เช่นกัน แต่เราก็เข้าใจถึงพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์ของปัจจัยหลักๆ ที่เป็นตัวกำหนดภูมิอากาศได้มากพอที่จะทำให้การพยากรณ์มีความเชื่อมั่นได้พอสมควร ตัวอย่างการนำผลการพยากรณ์อุณหภูมิของโลกที่ทำไว้ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1988 (Hansen et al. 1988) มาเปรียบเทียบกับอุณหภูมิจริงๆ ที่เกิดขึ้นหลังจากนั้นก็พบว่ามีค่าที่ใกล้เคียงกันในระดับที่น่าพอใจ (Hansen et al. 2006)  

ภาพที่ 2: อุณหภูมิเฉลี่ยของโลกจากการพยากรณ์โดยใช้สถานะการณ์แบบ A, B และ C เปรียบเทียบกับข้อมูลที่รวบรวมและวิเคราะห์จากการตรวจวัดจริง (Hansen et al. 2006)

สถานะการณ์แบบ B นั้นเป็นสถานะการณ์ที่ Hansen เชื่อในขณะที่ทำแบบจำลองว่าเป็นสถานะการณ์ที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุด และผลที่พบก็แสดงว่าเป็นสถานะการณ์ที่ให้ผลใกล้เคียงกับอุณหภูมิจริงมากที่สุดเช่นกัน อย่างไรก็ตามระดับของคาร์บอนไดออกไซด์ที่คาดไว้ในสถานะการณ์นี้สูงกว่าค่าจริงประมาณ 5-10% ดังนั้นถ้ามีการปรับค่าคาร์บอนไดออกไซด์ให้ตรงกับค่าจริงและค่าของอุณหภูมิพยากรณ์กับอุณหภูมิจริงก็จะยิ่งใกล้กันมากขึ้นอีก ส่วนความแตกต่างที่เกิดขึ้นในแต่ละปีนั้นเป็นเรื่องที่ไม่น่าแปลกใจเพราะความแปรปรวนของลักษณะอากาศที่เกิดขึ้นจะทำให้ค่าอุณหภูมิ ณ เวลาใดเวลาหนึ่งเบี่ยงเบนไปมาจากแนวโน้มหลักของการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ

ภูเขาไฟปินาตูโบที่ระเบิดในประเทศฟิลิปปินส์ในปี ค.ศ. 1991 เป็นอีกบททดสอบที่ช่วยยืนยันว่าโมเดลสามารถพยากรณ์การตอบสนองของระบบภูมิอากาศต่อละอองในบรรยากาศ โดยโมเดลต่างๆ พยากรณ์ตรงกันว่าอุณหภูมิเฉลี่ยของโลกจะเญ้นลงประมาณ 0.5 องศาเซลเซียส หลังจากการระเบิดของภูเขาไฟ นอกจากนั้นโลเดลยังสามารถจำลองถึงปริมาณรังสีจากดวงอาทิตย์ ปริมาณไอน้ำและกระบวนการทางเคมีในบรรยากาศได้ใกล้เคียงกับสิ่งที่เกิดขึ้นจริงอีกด้วย (Hansen 2007). More on predicting the future...

ภาพที่ 3: ข้อมูลอุณหภูมิของโลกจากการตรวจวัดและจากโมเดลพยากรณ์ เส้นสีเขียวคือค่าจากสถานีตรวจวัดอากาศต่างๆ เส้นสีน้ำเงินคือค่าอุณหภูมิเฉลี่ยของแผ่นดินและมหาสมุทรตรวจวัดจากดาวเทียม และเส้นที่แดงคือค่าเฉลี่ยของอุณหภูมิที่พยากรณ์โดยใช้ 5 โมเดล (Hansen 2007).

ความคลาดเคลื่อนในการพยากรณ์อนาคต

คนบางคนอาจเชื่อว่าโมเดลภูมิอากาศมักจะลำเอียงให้ผลจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศมีผลต่อระบบภูมิอากาศมากเกินไป แต่จริงๆ แล้วความคลาดเคลื่อนจากปัจจัยต่างๆ ในโมเดลอาจจะเป็นไปได้ในทั้งสองทิศทาง และสิ่งที่พบกลับกลายเป็นว่าภูมิอากาศจริงกลับมีการตอบสนองที่เสริมกันระหว่างปัจจัยต่างๆ ในอัตราที่สูงกว่าที่โมเดลต่างๆ คาดไว้ด้วยซ้ำ (Roe 2007) ดังจะเห็นได้ว่าโมเดลหลายโมเดลในกระบวนการของ IPCC ได้คาดการณ์การเปลี่ยนแปลงของภูมิอากาศในระดับที่ต่ำกว่าความเป็นจริง ตัวอย่างเช่นระดับของทะเลเฉลี่ยทั้งที่ได้จากสถานีวัดระดับน้ำและจากดาวเทียมจะเพิ่มขึ้นเร็วกว่าค่าที่โมเดลของ IPCC คาดการณ์ไว้ โดยที่อัตราการเพิ่มขึ้นในช่วงปี 1993 ถึง 2008 จากดาวเทียมอยู่ที่ 3.4 มิลลิเมตรต่อปี ในขณะที่ค่าที่น่าเชื่อที่สุดจากโมเดลในรายงานฉบับที่ 3 ของ IPCC อยู่ที่เพียง 1.9 มิลลิเมตรต่อปีเท่านั้น ค่าจากการตรวจวัดจริงนั้นอยู่ในระดับขอบบนที่โมเดลต่างๆ ของ IPCC เชื่อว่าน่าจะเป็นค่าสูงสุด (Copenhagen Diagnosis 2009)

ภาพที่ 4: การเปลี่ยนแปลงระดับทะเลจากสถานีวัดระดับน้ำขึ้นน้ำลง (เส้นสีแดง) และจากดาวเทียม (เส้นสีน้ำเงิน) โดยการพยากรณ์ในรายงานฉบับที่ 3 ของ IPCC คือแถบสีเทา (Copenhagen Diagnosis 2009)

การละลายของแผ่นน้ำแข็งในฤดูร้อนในมหาสมุทรอาร์คติคก็เป็นอีกปรากฎการณ์หนึ่งที่เกิดขึ้นเร็วกว่าที่โมเดลภูมิอากาศได้พยากรณ์ไว้ โดยในช่วงฤดูร้อนของปี ค.ศ. 2007-2009 อัตราการละลายของน้ำแข็งทะเลสูงกว่าค่าที่โมเดลต่างๆ ในรายงานฉบับที่ 4 ของ IPCC คาดการณ์โดยเฉลี่ยถึง 40% นอกจากนี้ความหนาของแผ่นน้ำแข็งซึ่งสร้างขึ้นในฤดูหนาวก็มีแนวโน้มที่จะบางลงอย่างต่อเนื่องในช่วง 7 ทศวรรษที่ผ่านมา

ภาพที่ 5: พื้นที่ของแผ่นน้ำแข็งในมหาสมุทรอาร์คติค (ล้านตารางกิโลเมตร) ช่วงปลายฤดูร้อนในเดือน เส้นสีแดงคือค่าจากการวัดจริง เส้นทึบสีดำคือค่าเฉลี่ยของโมเดล 13 โมเดลในรายงานฉบับที่ 4 ของ IPCC และเส้นประสีดำแสดงช่วงค่าสูงสุดต่ำสุดของโมเดล โดยจะเห็นได้ว่าพื้นที่ 5.1 ล้านตารางกิโลเมตรที่ตรวจวัดได้ในปี ค.ศ. 2009 นั้นต่ำกว่าช่วงต่ำสุดที่โมเดลต่างๆ ได้คาดการณ์ไว้อย่างมาก (Copenhagen Diagnosis 2009)

ขณะนี้เรารู้มากพอที่จะต้องทำอะไรบ้างแล้วหรือยัง?

ผู้กังขาในเรื่องโลกร้อนได้โต้แย้งว่าเราควรจะต้องรอจนกว่าโมเดลต่างๆเกี่ยวกับภูมิอากาศมีความสมบูรณ์ก่อนที่จะเริ่มทำอะไรที่เป็นรูปธรรมเพื่อลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก แต่ในความเป็นจริงแล้วถ้าจะรอจนกว่าโมเดลจะสมบูรณ์ 100% แล้วก็จะไม่มีโอกาสได้ทำอะไรได้เลยเพราะโมเดลต่างๆ มีการพัฒนาอยู่ตลอดเวลาเพื่อให้มีกระบวนการต่างๆมากขึ้น ลดการคาดเดาต่างๆลงและเพิ่มความละเอียดของการคำนวณตามขีดความสามารถทางคอมพิวเตอร์ที่พัฒนาขึ้นเรื่อยๆ และยิ่งโมเดลมีความซับซ้อนและมีกระบวนการทางภูมิอากาศที่เป็น non-linear มากขึ้นก็ยิ่งทำให้มีระบบการตรวจสอบที่ละเอียดและดีขึ้นด้วย อย่างไรก็ดีประเด็นสำคัญก็คือเรามีความรู้ที่เป็นวิทยาศาสตร์มากพอที่จะบอกได้ว่าเราต้องเริ่มทำอะไรบ้างแล้วในวันนี้ โมเดลต่างๆ ได้มีพัฒนาการมามากพอที่จะคาดการณ์แนวโน้มการเปลี่ยนแปลงของภูมิอากาศในระยะยาวได้แม้ว่าการพยากรณ์ความแปรปรวนการการแกว่งตัวในช่วเวลาสั้นๆ ยังจะต้องมีการพัฒนากันต่อไป โมเดลและข้อมูลต่างๆ ยืนยันตรงกันว่าอุณหภูมิเฉลี่ยของโลกน่าจะเพิ่มขึ้นประมาณ 3 องศาสเซลเซียส ถ้าระดับของคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศเพิ่มขึ้น 2 เท่า (Knutti and Hegerl 2008)

เราไม่จำเป็นต้องใช้โมเดลที่ต้องจำลองทุกกระบวนการและทุกเหตุการณ์ในระบบภูมิอากาศได้อย่างสมบูรณ์แบบเพื่อที่จะบอกถึงแนวโน้มของการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศและผลพวงใหญ่ๆ ของการเปลี่ยนแปลงนั้น เพราะโมเดลภูมิอากาศที่เรามีในปัจจุบันก็สามารถบอกถึงแนวโน้มต่างๆ เหล่านี้ได้ในระดับที่น่าจะเชื่อถึงได้พอสมควรแล้ว เปรียบเสมือนกับการที่เราทราบว่าโอกาสของการเกิดอุบัติเหตุของรถยนต์คันหนึ่งคือ 90% เราก็คงฉลาดพอที่จะหลีกเลี่ยงไม่ขึ้นรถคันนั้นถ้าสามารถทำได้ ในทำนองเดียวกัน IPCC ได้สรุปแล้วว่าความเป็นไปได้ที่มนุษย์กำลังเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศโลกนั้นมีมากกว่า 90% ดังนั้นเราคงไม่ต้องรอจนกว่าความเป็นไปได้นั้นเป็น 100% เพราะนั่นน่าจะเป็นความประมาทและการขาดความไม่รับผิดชอบต่อโลกอย่างที่น่าให้อภัย