Bilim adamları, son 40 yılda artan karmaşıklık iklim modellerini kullanarak gelecekteki küresel ısınma projeksiyonları yapıyorlar.
Atmosferik fizik ve biyojeokimya tarafından yönlendirilen bu modeller, Dünya'nın iklimini ve gelecekte nasıl değişebileceğini anlamada önemli bir rol oynamaktadır.
Carbon Brief, aşağıdaki animasyonda gösterildiği gibi hem geçmiş hem de gelecekteki küresel sıcaklıkları ne kadar iyi yansıttıklarını görmek için 1973'ten bu yana belirgin iklim modeli projeksiyonları toplamıştır. (Başlamak için oynat düğmesine tıklayın.)
Bazı modeller bizim tahmin ettiğimizden daha az ısınmayı ve bazılarını daha fazla tahmin etmeyi düşünürken, hepsi de, özellikle gelecekteki emisyonlardaki farklılıklar göz önüne alındığında, 1970 ve 2016 arasında meydana gelenlerden çok uzak olmayan yüzey sıcaklık artışı gösterdi.
Geçmişte iklim modellerini nasıl yönlendiriyor?
Geçmişteki iklim modeli tahminleri atmosferik sera gazı konsantrasyonları, volkanik patlamalar ve diğer bilgilerden faydalanırken radyasyon dövmeleri Dünya'nın iklimini etkileyerek geleceğe doğru atmak anlaşılır bir şekilde daha belirsizdir. İklim modelleri hem geçmiş sıcaklıkları engelleme kabiliyeti hem de gelecekteki sıcaklıkları tahmin etme kabiliyetleri üzerine değerlendirilebilir.
Hindcast'ler - geçmiş sıcaklıklara karşı test modelleri - yararlıdır çünkü ışınımlı formasyonları kontrol edebilirler. Tahminler kullanışlıdır çünkü modeller olamaz dolaylı olarak ayarlanmış gözlemlere benzer olmak. İklim modelleri tarihsel sıcaklıklara uygun değilAncak modelleyiciler bazı gözlemler yapabilir. seçimini bildir of model parametreleribulut fiziği ve aerosol etkileri gibi.
Aşağıdaki örneklerde, 1973 ve 2013 arasında yayınlanan iklim modeli projeksiyonları, beş farklı organizasyon. Projeksiyonlarda kullanılan modeller karmaşıklık bakımından basit enerji dengesi modelleri tamamen bağlı Yer Sistem Modelleri.
(Not: Bu model / gözlem karşılaştırmaları, analizin ilk yıllarında gözlemleri ve modelleri hizalamak için temel bir 1970-1990 periyodunu kullanır, bu da sıcaklıkların zaman içinde daha net bir şekilde geliştiğini gösterir.
Sawyer, 1973
Gelecekteki ısınmanın ilk projeksiyonlarından biri John Sawyer İngiltere'deki 1973'daki Met Ofisinde. İçinde Nature'da yayınlanan makale 1973’te, dünyanın 0.6 ve 1969 arasında 2000C’yi sıcak tutacağını ve atmosferik CO2’in% 25’in artacağını varsaydı. Sawyer bir savundu iklim duyarlılığı - Atmosferik CO2 seviyelerinin iki katına çıkması halinde ne kadar uzun süreli ısınma olacağı - çok uzak olmayan 2.4C en iyi tahmin Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli (IPCC) tarafından bugün kullanılan 3C’nin
Bu makalede incelenen diğer projeksiyonların aksine, Sawyer her yıl için tahmini bir ısınma sağlamadı, yalnızca beklenen bir 2000 değeri verdi. 0.6C'nin ısınma tahmini neredeyse açıktı - o dönemde gözlemlenen ısınma, 0.51C ve 0.56C arasındaydı. Bununla birlikte, 2000'in atmosferik CO2 konsantrasyonları yılını fazla tahmin etti, ancak bunların 375-400ppm olacağını varsayıyordu; 370ppm değeri.
Broecker, 1975
Küresel ısınmaya bağlı olarak gelecekteki sıcaklıklar için mevcut ilk projeksiyon bir makalede Bilim Columbia Üniversitesi'nden bilim adamı tarafından yayınlanan 1975'te Prof Wally Broecker. Broecker bir kullandı basit enerji dengesi modeli Atmosferik CO2, 1975'ten sonra hızla artmaya devam ederse, Dünya'nın sıcaklığına ne olacağını tahmin etmek için. Broecker'in öngörülen ısınması birkaç on yıl boyunca gözlemlere oldukça yakındı, ancak son zamanlarda oldukça yüksek oldu.
Bu daha çok Broecker'ın, CO2 emisyonlarının ve atmosferik konsantrasyonların makalesi yayınlandıktan sonra nasıl artacağını tahmin etmesinden kaynaklanıyor. 2000'a kadar gerçek bir şekilde doğruydu ve 373ppm'in gerçek Mauna Loa gözlemlerine kıyasla, 2ppm CO370'i tahmin ediyordu. Bununla birlikte, 2016’te CO2’in 424ppm olacağını sadece 404 pm gözlemlendi.
Broecker, modelinde diğer sera gazlarını da dikkate almadı. Ancak, ısınma etkisi olarak metan, azot oksit ve halokarbonlar olmuş büyük ölçüde iptal edildi tarafından aerosollerin genel soğutma etkisi 1970’ten bu yana, bu büyük bir fark yaratmaz (aerosol kuvvetlerinin tahminlerine rağmen belirsizlikleri var).
Sawyer'da olduğu gibi, Broecker, CO2.4’in iki katına çıkması için 2C’nin denge iklimine duyarlılığını kullandı. Broecker, Dünya'nın atmosferik CO2'e uyması için anında ısındığını, modern modellerin ise atmosfer ve okyanusların ne kadar çabuk ısındığı arasındaki gecikmeyi hesaba kattığını varsaydı. (Okyanusların daha yavaş ısı alması genellikle “ısıl ataletİklim sisteminin. ”
İzdüşümünü (siyah çizgi), aşağıdaki tabloda gözlenen sıcaklık artışına (renkli çizgiler) kıyasla görebilirsiniz.
<br />
Broecker 1975'ten (kalın siyah çizgi) gözlemsel sıcaklık kayıtlarına kıyasla öngörülen ısınma NASA, NOAA, HadCRUT, Cowtan ve Yolu, ve Berkeley Dünya (ince renkli çizgiler) 1970 ile 2020 arasında. 1970-1990'un başlangıç dönemi. Kullanarak Karbon Kısa kullanarak Grafik Highcharts.
Broecker projeksiyonunu, bilim adamlarının gözlemlerin geniş ölçüde olduğunu düşündüğü bir zamanda yaptı. mütevazı bir soğutma gösterdi Yeryüzünün. Makalesine, “mevcut soğutma eğiliminin, bir on yıl veya daha uzun bir süre içerisinde, karbondioksitin neden olduğu belirgin bir ısınmaya yol açacağına dair güçlü bir dava açılabileceğini” belirterek belirtti.
Hansen ve arkadaşları, 1981
NASA'nın Dr James Hansen ve meslektaşları bir bildiri yayınladı 1981'ta gelecekteki ısınmayı yansıtmak için basit bir enerji dengesi modeli kullandı, ancak okyanus ısısı alımı nedeniyle oluşan termal ataletten sorumluydu. CO2.8’in iki katına çıkan bir 2C iklim duyarlılığına sahip olduklarını varsaydılar, ancak aynı zamanda iki katına çıkacak bir 1.4-5.6C aralığına da baktılar.
Hansen ve ark. 1981'ten öngörülen ısınma (hızlı büyüme - kalın siyah çizgi ve yavaş büyüme - ince gri çizgi). Kullanarak Karbon Kısa kullanarak Grafik Highcharts.
Hansen ve meslektaşları, gelecekteki emisyonları ve iklim duyarlılığını değiştiren bir dizi farklı senaryo sundu. Yukarıdaki çizelgede, CO2 emisyonlarının 4'ten sonra yıllık olarak% 1981 oranında ve CO2 emisyonlarının yıllık olarak 2000'ten yıllık% X oranında arttığı ve (yıllık gri renkli çizgiden ince gri çizgili) oluşan hızlı büyüme senaryosunu görebilirsiniz. ). Hızlı büyüme senaryosu mevcut emisyonları biraz fazla abartıyor, ancak biraz daha düşük bir iklim hassasiyeti ile birleştiğinde, gözlenen değerlere yakın bir oranda erken ısınan XNUMX'ların erken bir tahminini sağlıyor.
Hızlı büyüme senaryosunda Hansen ve arkadaşları tarafından 1970'te öngörülen 2016 ve 1981 arasındaki genel ısınma oranı gözlemlerden yaklaşık% 20 civarında olmuştur.
Hansen ve arkadaşları, 1988
The yayınlanan kağıt Hansen ve meslektaşları tarafından 1988, ilk modern iklim modellerinden birini temsil etti. Dünyayı, atmosferin dokuz dikey katmanı ile birlikte, 10 derece boylamıyla sekiz derece enlemli ayrı ızgara hücrelerine böldü. Aerosolleri, CO2'a ek olarak çeşitli sera gazlarını ve temel bulut dinamiklerini içeriyordu.
Hansen ve arkadaşları gelecekteki farklı sera gazı emisyonları ile ilişkili üç farklı senaryo sunmuşlardır. B senaryosu aşağıdaki grafikte kalın siyah bir çizgi olarak gösterilirken, A ve C senaryoları ince gri çizgilerle gösterilmiştir. Senaryo A, CO2 ve diğer sera gazı konsantrasyonlarının günümüze göre çok daha yüksek olmasıyla emisyonlarda katlanarak büyüme gösterdi.
Hansen ve diğerleri 1988'ten öngörülen ısınma (senaryo B - kalın siyah çizgi ve senaryolar A ve C - ince katı ve kesikli gri çizgiler). Kullanarak Karbon Kısa kullanarak Grafik Highcharts.
Senaryo B, CO2 emisyonlarında kademeli olarak yavaşladı, ancak konsantrasyonları düştü. 401 içinde 2016ppm Bu oldukça yakındı 404ppm gözlendi. Bununla birlikte, B senaryosu, güçlü sera gazı olan ancak daha sonradan sınırlandırılan çeşitli halokarbon emisyonlarının büyümesini sürdürdüğünü varsaymıştır. Montreal Protokolü 1987. Senaryo C, 2000 yılından sonra sıfıra yaklaşan emisyonlara sahipti.
Üç senaryoda, B senaryosu, gerçi hala yayılmaya zorlanmaya en yakındı yaklaşık% 10 çok yüksek. Hansen ve arkadaşları ayrıca, çoğu modern iklim modelinin en üstündeki iki katına çıkarak CO4.2’in iklim duyarlılığına sahip bir model kullandı. Bu faktörlerin birleşiminden dolayı B senaryosu, 2 ile 1970 arasında, gözlemlenenden yaklaşık% 2016 daha yüksek olan bir ısınma hızı öngörmüştür.
IPCC İlk Değerlendirme Raporu, 1990
IPCC'ler İlk Değerlendirme Raporu 1990’teki (FAR), küresel hava sıcaklıklarındaki değişiklikleri tahmin etmek için nispeten basit bir enerji dengesi / yükselen difüzyon okyanus modeline sahipti. Her zamanki gibi öne çıkan ticari senaryoları (BAU) senaryosu, atmosferdeki CO2’in hızlı bir şekilde büyümesini ve 418ppm’deki 2ppm’e oranla, gözlemlerdeki 2016ppm’e hızlı bir şekilde ulaştı. FAR ayrıca atmosferik halokarbon konsantrasyonlarının gerçekte olduğundan daha hızlı büyümesini sürdürdüğünü de varsaymıştır.
FAR, iki kat CO2.5 için 2C ısınması ve 1.5-4.5C ile birlikte iklim duyarlılığına dair en iyi tahminde bulundu. Bu tahminler, aşağıdaki şekilde BAU senaryosuna uygulanır, en iyi tahmini temsil eden kalın siyah çizgi ve iklim duyarlılığı aralığının yüksek ve düşük ucunu temsil eden ince kesikli siyah çizgiler.
IPCC İlk Değerlendirme Raporu'ndan öngörülen ısınma (ince noktalı siyah çizgilerle gösterilen üst ve alt sınırları olan ortalama yansıtma-kalın siyah çizgi). Kullanarak Karbon Kısa kullanarak Grafik Highcharts.
Günümüzde kullanılan 3C'den biraz daha düşük bir iklim duyarlılığı tahminine rağmen, FAR, 1970C'nin 2016C'ye göre 17C'nin bu dönemde ısındığını gösteren BAU senaryosunda 1 ile yaklaşık% 0.85 arasındaki ısınma oranını fazla tahmin etmiştir. Bu çoğunlukla, meydana gelenden çok daha yüksek atmosferik CO2 konsantrasyonlarının yansıması nedeniyledir.
IPCC İkinci Değerlendirme Raporu, 1995
IPCC'ler İkinci Değerlendirme Raporu (SAR), yalnızca 1990'ten itibaren kolayca erişilebilen projeksiyonlar yayınladı. 2.5C'nin iklim duyarlılığını, 1.5-4.5C aralığını kullandılar. Orta seviye emisyon senaryoları “IS92a”, 2'taki CO405 düzeyindeki 2016ppm seviyelerini, neredeyse gözlemlenen konsantrasyonlarla aynı şekilde yansıtıyordu. SAR ayrıca iklim üzerinde serinletici bir etkiye sahip olan antropojenik aerosollerin daha iyi muamele edilmesini de içeriyordu.
<br />
IPCC İkinci Değerlendirme Raporu'ndan öngörülen ısınma (ince noktalı siyah çizgilerle gösterilen üst ve alt sınırları olan ortalama yansıtma-kalın siyah çizgi). Kullanarak Karbon Kısa kullanarak Grafik Highcharts.
Yukarıdaki tabloda da görebileceğiniz gibi, SAR'nın tahminleri gözlemlerden daha düşüktü, 28'ten 1990'e kadar geçen sürede% 2016 daha yavaş bir şekilde ısındı. Bu iki faktörün bir araya gelmesi nedeniyle olasıydı: Modern tahminlerde (2.5C'e karşı - 3C) olduğundan daha düşük bir iklim duyarlılığı ve CO2'ın radyasyonla zorlanması (Metrekare başına 4.37, sonraki IPCC raporunda kullanılan ve bugün hala kullanılan 3.7'e karşılık watt).
IPCC Üçüncü Değerlendirme Raporu, 2001
IPCC Üçüncü Değerlendirme Raporu (TAR), yedi farklı modelleme grubundan atmosfer-okyanus genel dolaşım modellerine (GCM'ler) dayanıyordu. Ayrıca, yeni bir dizi sosyoekonomik emisyon senaryosu belirlediler. SRESdört farklı gelecek emisyon yörüngesini de içeriyordu.
İşte, Karbon Özeti inceliyor A2 senaryosuHer ne kadar hepsi de benzer emisyonlara ve 2020'e kadar ısınma yörüngelerine sahip olsalar da. A2 senaryosunda, 2016 ppm atmosferik bir CO2 konsantrasyonunun, neredeyse gözlemlendiği gibi aynı olduğu belirtildi. SRES senaryoları, 406'ten başlayarak, tahmin edilen tarihsel baskıları kullanan 2000 yılından önceki modellerle yapıldı. Yukarıdaki şekildeki kesikli gri çizgi, modellerin gözlenen emisyon ve konsantrasyonları kullanarak projeksiyondan gelecek olanlara geçiş noktasını göstermektedir.
IPCC Üçüncü Değerlendirme Raporu'ndan öngörülen ısınma (ince noktalı siyah çizgilerle gösterilen üst ve alt sınırları olan ortalama projeksiyon-kalın siyah çizgi). Kullanarak Karbon Kısa kullanarak Grafik Highcharts.
TAR'nin başlık projeksiyonu, TAR'da belirli bir çok modelli ortalama yayınlanmadığından ve bireysel model çalışmaları için veriler mevcut olmadığından, yedi daha sofistike GCM'nin ortalama çıktılarına uyacak şekilde yapılandırılmış basit bir iklim modeli kullandı. 2.8-2C aralığına sahip, iki katına çıkan CO1.5’in iklimine duyarlılığı 4.5C’dir. Yukarıdaki tabloda gösterildiği gibi, TAR'deki 1970 ve 2016 arasındaki ısınma oranı, gerçekte gözlemlenenden yaklaşık% 14 daha düşüktü.
IPCC Dördüncü Değerlendirme Raporu, 2007
IPCC'ler Dördüncü Değerlendirme Raporu (AR4) önemli ölçüde geliştirilmiş atmosferik dinamikleri ve model çözünürlüğü ile modeller özellikli. Karbon döngülerinin biyojeokimyasını içeren Dünya Sistem Modellerinden ve arazi yüzeyinde ve buz süreçlerinde gelişmiş simülasyonlardan daha fazla faydalandı.
AR4, TAR ile aynı SRES senaryolarını kullandı; 2000 yılına kadar tarihsel emisyonlar ve atmosferik konsantrasyonlar ve bundan sonraki projeksiyonlar. AR4'te kullanılan modeller, 3.26C ila 2.1C arasında değişen bir iklim iklimine duyarlılığa sahiptir.
<br />
IPCC Dördüncü Değerlendirme Raporu'ndan öngörülen ısınma (ortalama izdüşüm-kalın siyah çizgi, iki sigma üst ve alt sınırlar, ince noktalı siyah çizgilerle gösterilmiştir). Kullanarak Karbon Kısa kullanarak Grafik Highcharts.
Yukarıdaki şekil A1B senaryosu için model çalışmalarını göstermektedir (2016 CO2 konsantrasyonları A2 senaryosununkilerle neredeyse aynı olmasına rağmen). 4 ve 1970 arasındaki AR2016 projeksiyonları gözlemlere oldukça yakın, sadece% 8 daha yüksek olduğunu gösteriyor.
IPCC Beşinci Değerlendirme Raporu, 2013
En yeni IPCC raporu - Beşinci Değerlendirme (AR5) - AR4'e kıyasla gelecekteki model belirsizliğinde mütevazı bir düşüş olmasının yanı sıra iklim modellerinde ek iyileştirmelere de sahipti. En son IPCC raporundaki iklim modelleri Birleştirilmiş Model Karşılaştırma Projesi 5 (CMIP5), dünyanın dört bir yanındaki onlarca farklı modelleme grubunun aynı girdi ve senaryoları kullanarak iklim modellerini kullandığı yerler.
IPCC Beşinci Değerlendirme Raporu'ndan öngörülen ısınma (ortalama izdüşüm-kalın siyah çizgi, iki sigma üst ve alt sınırlar, ince noktalı siyah çizgilerle gösterilmiştir). Kesik siyah çizgi harmanlanmış model alanlarını gösterir. Kullanarak Karbon Kısa kullanarak Grafik Highcharts.
AR5, gelecekteki yeni bir sera gazı konsantrasyonu senaryoları ortaya çıkardı. Temsilci Konsantrasyon Pathways (RCPs). Bunlar, 2006'ten önceki geçmiş verilerle birlikte 2006'ten gelecekteki projeksiyonlara sahiptir. Yukarıdaki şekilde gösterilen gri kesikli çizgi, modellerin gözlenen dövme kullanımından öngörülen gelecek dövme işlemlerine geçişini göstermektedir.
Bu modellerin gözlemlerle karşılaştırılması, biraz zor egzersiz. İklim modellerinden en sık kullanılan alanlar küresel yüzey havası sıcaklıklarıdır. Ancak, gözlemlenen sıcaklıklar karadaki yüzey hava sıcaklıklarından ve okyanus üzerindeki deniz yüzey sıcaklıklarından kaynaklanmaktadır.
Bunu hesaba katmak için, son zamanlarda, araştırmacılar, gözlemlerde gerçekte ölçülenleri eşleştirmek için okyanuslar üzerindeki deniz yüzeyi sıcaklıklarını ve karadaki yüzey hava sıcaklıklarını içeren karma model alanları yaratmışlardır. Yukarıdaki şekilde kesikli çizgi ile gösterilen bu harmanlanmış alanlar, son yıllarda deniz yüzeyi üzerindeki sıcaklıkların deniz yüzeyi sıcaklıklarından daha hızlı ısınması nedeniyle, modellerin küresel yüzey hava sıcaklıklarından biraz daha az ısındığını göstermektedir.
CMIP5 modellerinde küresel yüzey havası sıcaklıkları, 16'ten bu yana gözlemlerden% 1970 daha hızlı bir şekilde ısındı. Bu farkın% 40'i, okyanustaki hava sıcaklıklarının, modellerde deniz yüzeyi sıcaklıklarından daha hızlı ısınmasından kaynaklanmaktadır; harmanlanmış model alanları, yalnızca gözlemlerden 9 ısının% 50 daha hızlı olduğunu gösterir.
A Doğada son makale by Iselin Medhaug ve meslektaşları, ayrışmanın geri kalanının, kısa vadeli doğal değişkenliklerin (çoğunlukla Pasifik Okyanusu'ndaki), küçük volkanların ve postlarındaki modellere dahil edilmeyen beklenenden daha düşük güneş enerjisi birleşimiyle muhasebeleştirilebileceğini öne sürüyorlar. 2005 projeksiyonları.
Aşağıda Carbon Brief'in baktığı tüm modellerin bir özeti bulunmaktadır. Aşağıdaki tablo her model veya model kümesi arasındaki ısınma oranındaki farkı göstermektedir ve NASA'nın sıcaklık gözlemleri. Tüm gözlemsel sıcaklık kayıtları oldukça benzerdir, ancak NASA'lar son yıllarda daha kapsamlı bir küresel kapsama içeren ve dolayısıyla iklim modeli verileriyle doğrudan karşılaştırılabilir olan grup içindedir.
* SAR trend farkları, 1990'ten önceki tahminler hali hazırda mevcut olmadığından, 2016-1990 döneminden hesaplanır.
# Karma model arazi / okyanus alanlarına dayalı parantez içindeki farklılıklar
Sonuç
1973'ten bu yana yayınlanan iklim modelleri genellikle gelecekteki ısınmayı yansıtmakta oldukça yeteneklidir. Bazıları çok düşük ve bazıları çok yüksek olsa da, özellikle tahmin edilen ve gerçek CO2 konsantrasyonları ile diğer iklim kuvvetlendirmeleri arasındaki farklar göz önüne alındığında, gerçekte olanlara oldukça yakın sonuçlar ortaya koymaktadır.
Modeller mükemmel olmaktan uzaktır ve zamanla gelişmeye devam edecektir. Ayrıca, ısınmanın oldukça geniş bir aralıkta ısındığını gösteriyorlar. kolayca daraltılamaz sadece gözlemlediğimiz iklim değişikliklerini kullanarak.
Bununla birlikte, 1970 gelecekteki ısınma tahminlerinin de benzer şekilde kesin olabileceğini öne sürdüğü için öngörülen ve gözlemlenen ısınma arasındaki yakın eşleşme.
Metodolojik not
Çevre bilimci Dana Nuccitelli faydalı bir şekilde geçmiş geçmiş model / gözlem karşılaştırmalarının bir listesini sağladı. buraya. PlotDigitizer yazılımı Veriler başka türlü elde edilemediğinde eski rakamlardan değer elde etmek için kullanılmıştır. CMIP3 ve CMIP5 model verileri KNMI İklim Gezgini.
Bu makale ilk olarak göründü Karbon kısa
Yazar hakkında
Zeke Hausfather, ABD odaklı bir iklim iklimi ve enerjisi konusundaki araştırmaları kapsamaktadır. Zeke, çevre bilimi alanında Yale Üniversitesi ve Vrije Universiteit Amsterdam'dan yüksek lisans derecesi aldı ve University of California, Berkeley'de iklim bilimi alanında doktora yaptı. Son 10 yıllarını, cleantech sektöründe veri bilimcisi ve girişimci olarak çalışarak geçirdi.
İlgili Kitaplar