Людмила Чмуневич
Редактор раздела "Туризм"

Мы изменяем систему Земли с беспрецедентной скоростью, не зная подробностей о последствиях. Все более подробные физические модели неуклонно улучшаются, но глубокое понимание сохраняющихся неопределенностей по-прежнему отсутствует. Две основные задачи заключались в том, чтобы получить необходимое количество деталей в моделях и точно предсказать, как антропогенный углекислый газ нарушает природную изменчивость климата. Путь к преодолению обоих этих препятствий в настоящее время изложен во всеобъемлющем обзоре, опубликованном в « Обзорах современной физики » Майклом Гилом и Валерио Лукарини из климатического проекта ЕС «Горизонт 2020» TiPES.

 

- Мы предлагаем идеи для более эффективного моделирования климата, чем позволяет традиционный подход, основанный исключительно на больших и больших моделях. И мы покажем, как извлечь из этих моделей гораздо больше информации с гораздо большей предсказательной силой. Мы считаем, что это ценный, оригинальный и гораздо более эффективный способ, чем многие вещи, которые делаются, говорит Валерио Лукарини, профессор математики и статистики в Университете Рединга, Великобритания и в CEN, Институт метеорологии, Университет Гамбург, Германия.

Такой подход крайне необходим, поскольку в настоящее время климатические модели обычно не выполняют две важные задачи.

Во-первых, они не могут уменьшить неопределенность в определении средней глобальной температуры на поверхности после удвоения углекислого газа (CO2) в атмосфере. Это число называется эквилибриальной чувствительностью климата, и в 1979 году оно было вычислено до 1,5-4 градусов по Цельсию. С тех пор неопределенность выросла. Сегодня он составляет 1,5-6 градусов, несмотря на десятилетия совершенствования численных моделей и огромный прирост вычислительной мощности за тот же период.

Во-вторых, климатические модели изо всех сил пытаются предсказать переломные моменты, которые возникают, когда подсистема, т. Е. Морской поток, ледяной покров, ландшафт, экосистема, внезапно и бесповоротно переходят из одного состояния в другое. Подобные события хорошо документированы в исторических отчетах и ​​представляют серьезную угрозу для современного общества. Тем не менее, они не предсказываются высококлассными моделями климата, на которые опираются оценки МГЭИК.

Эти трудности основаны на том факте, что математическая методология, используемая в большинстве климатических расчетов с высоким разрешением, не воспроизводит детерминистически хаотичное поведение и связанные с этим неопределенности при наличии воздействия, зависящего от времени.

Хаотическое поведение присуще системе Земли, так как очень разные физические, химические, геологические и биологические процессы, такие как образование облаков, осаждение, выветривание, океанические течения, особенности ветра, влажность, фотосинтез и т. Д., Варьируются во временных масштабах от микросекунд до миллионов лет. Кроме того, система подвергается воздействию главным образом солнечной радиации, которая естественным образом изменяется с течением времени, а также антропогенными изменениями в атмосфере. Таким образом, система Земли очень сложна, детерминистически хаотична, стохастически возмущена и никогда не находится в равновесии.

- То, что мы делаем, по сути, расширяет детерминированный хаос на гораздо более общие математические рамки, которые предоставляют инструменты для определения реакции климатической системы на всевозможные воздействия, как детерминированные, так и стохастические, - объясняет Майкл Гил, профессор в Ecole Normale. Университет Supérieure и PSL в Париже, Франция, и в Университете Калифорнии, Лос-Анджелес, США.

The fundamental ideas are not that new. The theory was developed decades ago, but as a very difficult mathematical theory which calls for cooperation between experts in different fields to be implemented in climate models. Such interdisciplinary approaches involving the climate science community as well as experts in applied mathematics, theoretical physics and dynamical systems theory have been slowly emerging. The authors hope the review paper will accelerate this tendency as it describes the mathematical tools needed for such work.

- Мы представляем самосогласованное понимание изменения климата и изменчивости климата в четко определенных согласованных рамках. Я думаю, что это важный шаг в решении проблемы. Потому что, прежде всего, вы должны правильно изложить это. Так что идея в том, что если мы будем использовать концептуальные инструменты, которые мы подробно обсуждаем в нашей статье, мы могли бы надеяться, что наука о климате и моделирование климата сделают шаг вперед, говорит Валерио Лукарини.

 



Актуальные новости

  • Сутки
  • Неделя
  • Месяц