|
Проект, который предсказывает будущее Земли
|
|
|
|
На прошлой неделе мы стали свидетелями многочисленных политических дискуссий, связанных с территорией КС, или, если говорить более подробно, с Конференцией сторон Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата.
|
|
|
|
КС-30 является последним мероприятием в рамках ежегодных встреч, направленных на достижение глобального соглашения о том, как бороться с изменением климата. Но политические мероприятия, такие как КС, основывают необходимость действий на имеющихся научных данных — для понимания недавних изменений и прогнозирования масштабов и воздействия будущих изменений.
|
|
|
|
Эта информация предоставляется в рамках других международных мероприятий, таких как регулярные отчеты об оценке, которые готовятся Межправительственной группой экспертов по изменению климата (МГЭИК). Эти отчеты основаны на наилучших имеющихся научных знаниях.
|
|
|
|
Но как именно они оценивают то, что произойдет в будущем?
|
|
|
|
Будущее климата
|
|
|
|
Прогнозы будущих климатических изменений основаны на нескольких ключевых фактических данных. К ним относятся фундаментальные физические данные о радиации в нашей атмосфере, тенденции в наблюдаемом климате и более долгосрочные данные о климате древних времен.
|
|
|
|
|
|
|
Но есть только один способ учесть сложные обратные связи и динамику, необходимые для составления количественных прогнозов. И это с помощью климатических моделей. Климатические модели используют суперкомпьютеры для решения сложных уравнений, необходимых для составления климатических прогнозов.
|
|
|
|
Наиболее сложные климатические модели известны как модели земной системы. Они используют наши знания в области физики климата, радиации, химии, биологии и гидродинамики для моделирования эволюции всей системы Земли.
|
|
|
|
Климатические центры из многих стран разрабатывают модели земной системы и участвуют в глобальном проекте по сбору данных, известном как CMIP — проект взаимного сопоставления связанных моделей. Затем эти данные используются учеными по всему миру для лучшего понимания возможных траекторий и изучения причин будущих изменений.
|
|
Региональные климатические изменения
|
|
|
|
Данные из системных моделей Земли охватывают весь земной шар, но есть одна загвоздка. Вычислительные затраты на эти модели означают, что мы используем их с низким разрешением, то есть сводим информацию в ячейки сетки, которые имеют ширину около 100 километров. Таким образом, например, весь Мельбурн помещается в единую сетку.
|
|
|
|
Но климатическая информация, которая нам нужна для руководства будущей адаптацией, нуждается в более подробной информации. Для этого ученые используют инструменты, известные как "масштабирование", или региональные климатические прогнозы. Они используют глобальные прогнозы и предоставляют информацию с более высоким разрешением для ограниченного региона.
|
|
|
|
Эта информация с высоким разрешением используется в таких продуктах, как недавно опубликованная Австралийской климатической службой Национальная оценка климатических рисков. Аналогичная климатическая информация используется местными органами власти, предприятиями и промышленностью для оценки их подверженности климатическим рискам.
|
|
Мы делаем все это снова
|
|
|
|
Каждая итерация CMIP, начатая в 1995 году, приносила улучшения, которые помогали нам лучше понимать наш глобальный климат.
|
|
|
|
Например, CMIP5 (выпущенный в конце 2000-х годов) помог нам понять углеродные обратные связи и предсказуемость климатической системы. Климатические модели поколения CMIP6 (с конца 2010-х годов) обеспечили более точное моделирование облаков и аэрозолей, а также более широкий набор возможных сценариев будущего.
|
|
|
|
Теперь мы делаем все это снова — создаем то, что будет известно как CMIP7. Зачем нам это делать?
|
|
|
|
Первая причина заключается в том, что после CMIP6 стало доступно больше климатической информации. При моделировании CMIP используются "сценарии", позволяющие оценить диапазон вероятных вариантов изменения климата в будущем при различных социально-экономических и политических направлениях.
|
|
|
|
Для CMIP6 "будущие" сценарии были начаты с 2015 года с использованием информации, доступной на тот момент. Теперь у нас есть дополнительная информация за десятилетие для уточнения наших прогнозов.
|
|
|
|
Вторая причина заключается в том, что CMIP7 в большей степени ориентирован на моделирование выбросов углекислого газа, что позволяет моделям вычислять концентрации в атмосфере "на лету".
|
|
|
|
Моделирование взаимодействия атмосферного углекислого газа и других парниковых газов с сушей и океаном (известное как углеродный цикл) позволяет рассчитать обратные связи и потенциальные переломные моменты. Однако для этого также требуется более сложная модель земной системы.
|
|
|
|
Вклад Австралии в CMIP7 направлен на включение новых научных данных и знаний в усовершенствованный углеродный цикл, который включает в себя растительность Австралии, лесные пожары, изменения в землепользовании и улучшение биологии океана.
|
|
|
|
В—третьих, на этот раз мы планируем запустить модели с более высоким разрешением - например, создать 16 сеточных блоков над Мельбурном вместо одного. Это стало возможным благодаря достижениям в области вычислительных возможностей и программного обеспечения для моделирования.
|
|
|
|
Мы запустили процесс
|
|
|
|
На этой неделе новейшая версия австралийской модели земной системы, известная как ACCESS—ESM1.6, начинает первый этап процесса внесения вклада в CMIP7, который поддерживается Национальной экологической научной программой Climate Systems Hub.
|
|
|
|
Это включает в себя длительный "доиндустриальный период", когда мы запускаем модель примерно на 1000 виртуальных лет, используя уровни парниковых газов, существовавшие до промышленной революции, пока не будут достигнуты стабильные условия и не будут сопоставлены имеющиеся данные наблюдений. Это необходимо для обеспечения того, чтобы все последующие симуляции начинались с физически согласованного состояния.
|
|
|
|
На следующем этапе мы запустим "историческое" моделирование, которое имитирует последние 200 лет существования цивилизации. Только после этого мы сможем реализовать ряд будущих сценариев и завершить наши климатические прогнозы.
|
|
|
|
Эта работа является результатом партнерства между CSIRO и австралийским климатическим симулятором (ACCESS-NRI) при поддержке университетских ученых и Бюро метеорологии. Это мероприятие займет несколько лет, потребует сотен миллионов вычислительных часов на высокопроизводительных суперкомпьютерах Национальной вычислительной инфраструктуры и создаст около 8 петабайт данных — или 8 миллионов гигабайт — для обработки и отправки в CMIP7.
|
|
|
|
Как единственная страна Южного полушария, участвовавшая в прошлых CMIPs, Австралия имеет уникальную и важную перспективу.
|
|
|
|
Эти данные также будут использованы для региональных климатических прогнозов с более высоким разрешением, которые затем будут использованы для будущих оценок климатических рисков и планов адаптации. Они также будут использованы в следующем отчете МГЭИК об оценке.
|
|
|
|
В конечном счете, будущая КС воплотит эти данные в глобальные действия для дальнейшего уточнения наших целей в области климата.
|
|
|
|
Источник
|
