Az elmúlt mintegy ötven évben éghajlati modellek generációit készítették el, és használták arra, hogy eredményeikkel megmutassák mind a döntéshozóknak, mind a nagyközönségnek, hogyan fog alakulni a Föld éghajlata. Kritikusaik gyakran megkérdőjelezik ezek érvényességét. Nézzük, hogyan érvelnek a modellek és azok eredményei mellett tanulmányukban Zeke Hausfather éghajlatkutató és munkatársai!
Mielőtt erre rátérnénk, néhány fontos tudnivaló a témában: egy modell mindig a valóság leegyszerűsítése, a fontos információk kiemelése. Többnyire nem sikerül elsőre tökéletes modellt alkotnunk, de az idő haladtával az éghajlati modellek is egyre összetettebb folyamatokat képesek leírni, köszönhetően az informatika és a meteorológia fejlődésének.
Az időjárás és az éghajlat modellezése ugyan egymáshoz szorosan kapcsolódik, de fontos különbség köztük, hogy a folyamatokat más-más időskálán vizsgálják.
Egy időjárás-előrejelzés elkészülte és kiértékelése sokkal gyorsabb: hiszen már ma el tudom dönteni, bevált-e a tegnapi előrejelzés, míg az éghajlati modellek esetén legalábbis 2-3 évtizednyi szimulációra van szükség az értékeléshez, melynek nagyobb a számításigénye (persze a gyakorlatban az időjárás-előrejelzések kiértékelése, validációja sem csupán egyetlen nap értékein alapul). Nem várhatjuk el egyetlen éghajlati modelltől sem, hogy pontosan leírja 2043 nyarának (vagy még inkább: például 2043. július 15-ének) meteorológiai viszonyait, de azt igen, hogy milyenek lesznek egyes meteorológiai változók trendjei, illetve statisztikailag az évszázad közepén mi vár ránk (például melegebb lesz-e és várhatóan mennyivel, milyen intenzív és milyen hosszúságú hőhullámokra kell készülnünk).
Míg az időjárás skáláján (a fizikai folyamatok megfelelő leírása mellett) a kiindulási állapot minél pontosabb meghatározása elengedhetetlen, addig a több évtizedre szóló éghajlati projekciókban ezek hamar elveszítik hatásukat, hosszú távon a rendszert külső kényszerek kormányozzák (mint amilyen például az emberi tevékenység, vagy a légkörbe jutó napsugárzás mennyisége). Mivel az emberi tevékenységet, annak mértékét nemcsak a természet, a fizika törvényszerűségei, hanem a társadalom, vagy a gazdaság is befolyásolja, a külső kényszerekre ún. forgatókönyveket határoznak meg. Ebben a cikkünkben bemutattunk hármat ezen forgatókönyvek közül.
Mennyire megbízhatóak az éghajlati modellek?
Éghajlati modellek eredményeinek értékelésére bevett módszer, hogy egy olyan időszakra készítik el a szimulációt, amely már lezajlott, így a kapott eredmények rögtön összevethetők a mérésekkel. Az ilyen teszt-időszakokat a modellezők a modell javítására is használják: kísérleteznek a folyamatok leírására szolgáló beállításokkal, próbálják megérteni az eltérések okait, hogy ezáltal jobb eredményeket kapjanak egy következő szimulációval. Hausfather és munkatársai ezen jelenség kiküszöbölésére a vizsgált modellszimulációk kiválasztásakor úgy jártak el, hogy azokban a publikálásukat követő időszakot elemezték egészen 2017-ig vagy addig az időpontig, amíg a modellszimuláció tartott (a kettő közül a korábbi időpontot választva, mivel a felhasznált mérési adatsoruk 2017-ig tartott). A modellprojekciók a megfigyelésekkel akkor tudnak egyezni, ha egyrészt a modell fizikája, másrészt a külső kényszerek (pl. az üvegházgázok kibocsátása) megfelelően vannak leírva a modellben.
Elemzésük tárgyául a globális átlagos felszínhőmérséklet (GMST) változását választották. A GMST nagy szerepet játszik az éghajlati hatások meghatározásában, közvetlenül kapcsolódik a nemzetközileg elfogadott mérséklési célokhoz, és egyike azon éghajlati változóknak, amelynek megfigyelési idősora a legpontosabb és leghosszabb. A GMST szintén a leggyakoribb kimenő változó számos korai, 1970-1980-as évekbeli éghajlati modellben. A kutatásban öt különböző mérési adatbázist használtak fel, hogy megjelenítsék az azokban rejlő bizonytalanságot is.
Az összehasonlítást két módszer segítségével végezték: egyrészt meghatározták a hőmérséklet időbeli változását, másrészt a hőmérséklet sugárzási kényszer hatására bekövetkező változását. Vagyis nemcsak a meteorológiai változó (a GMST) trendjeit vizsgálták, hanem figyelembe vették azt is, mennyire volt helyes a sugárzási kényszer (azaz a gazdasági, társadalmi, technológiai okokra visszavezethető komponens) leírása, eltérés esetén pedig korrekciót alkalmaztak. A kibocsátás alakulásának becslése még az éghajlat alakulásának becslésénél is nehezebb: a korai modellek még nem számolhattak például az 1989-ben életbe lépett Montreáli Jegyzőkönyvvel, ami pedig jelentősen korlátozta a halogénezett szénhidrogének kibocsátását, ez pedig visszahatott az éghajlat alakulására.
A hőmérséklet időbeli változását figyelembe véve, az 1970-es évek eleje és a 2000-es évek vége között publikált 17 modellből 10 pontosan illeszkedett a mérésekre. Ha az előrejelzett (modellezett) és a valóságban megfigyelt kényszerek közti különbséget is figyelembe vették (vagyis elvégezték a fenti korrekciót), a szám 14-re növekedett. A szerzők nem találtak bizonyítékot arra, hogy az éghajlati modellek előrejelzésük ideje alatt szisztematikusan túl- vagy alulbecsülték volna a felmelegedést. Ennek azért van jelentősége, mert a klímamodellek ellen gyakran felmerül, hogy hibásak, túl érzékenyek az üvegházhatású gázok változására, és emiatt túlbecsülik a melegedést – amit azonban kutatók ebben a Nature cikkben is cáfoltak.
Végezetül álljon itt egy látványos animáció a Carbonbrief oldaláról:
Az eredmények tehát arra engednek következtetni, hogy az éghajlati modellek képesek a jelenkori éghajlatváltozás leírására.
Írta: Pieczka Ildikó – Meteorológus, a földtudományok doktora (PhD), az ELTE TTK Meteorológiai Tanszékének adjunktusa, a Másfél fok egyik állandó szerzője.
