Artykuł ten został opublikowany we współpracy z Organizacją Narodów Zjednoczonych.
W swoim biurze na obrzeżach francuskiego miasta Tuluza Roland Séférian dosłownie rysuje przyszłość naszej planety. Pracując w Narodowym Centrum Badań Meteorologicznych (CNRM), klimatolog projektuje modele prognozujące przyszłe zmiany klimatyczne.
Do najbardziej znanych należą modele przedstawione w raportach Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu (IPCC), organu ONZ zajmującego się naukową oceną zmian klimatycznych. Modele te symulują cały system Ziemi, dzieląc go na siatkę dużych pudełek, zwanych komórkami siatki. Może to utrudniać uchwycenie procesów na mniejszą skalę, które kształtują zagrożenia klimatyczne w poszczególnych miejscach.
Naukowcy z całej Europy opracowują nowe modele układu ziemskiego, aby sprostać dwóm powiązanym wyzwaniom: pełniejszego przedstawienia sposobu, w jaki działalność człowieka zmienia klimat oraz bardziej realistycznego symulowania procesów klimatycznych w skali globalnej i lokalnej.
Śledzenie wpływu człowieka
Najnowsze modele, nad którymi pracował Séférian, sprostały pierwszemu z tych wyzwań. Badają, w jaki sposób klimat reaguje na działalność człowieka, przede wszystkim na emisje i zmianę użytkowania gruntów.
„Teraz możemy również zobaczyć, co może wyniknąć z wprowadzenia technologii usuwającej CO₂ z powietrza” – wyjaśnił.
W tym celu badacze ulepszają powiązania między atmosferą, lądem i oceanami w modelach klimatycznych. Ułatwia to prześledzenie sposobu, w jaki emisje ludzkie przemieszczają się w systemie Ziemi, w tym węgla pochłanianego i uwalnianego przez lądy i oceany, oraz wpływu tych zmian na klimat.
Mając doświadczenie w oceanografii, Séférian specjalizuje się w tym, jak oceany i inne części układu ziemskiego pochłaniają, przechowują i uwalniają dwutlenek węgla. Od 2021 r. do listopada 2025 r. koordynował ESM2025, wspólny projekt badawczy finansowany przez UE, w ramach którego opracowano modele układu ziemskiego w celu badania reakcji klimatu na działalność człowieka.
Naukowcy z takich instytucji, jak Instytut Maxa Plancka, Poczdamski Instytut Badań nad Wpływem Klimatu i Uniwersytet w Reading współpracowali nad udoskonaleniem sposobu, w jaki modele przedstawiają te powiązania. Ich prace obejmowały takie procesy, jak składowanie dwutlenku węgla na lądzie, cyrkulacja oceaniczna, ekosystemy morskie i przepływ węgla z lądu do morza.
„
Teraz możemy również zobaczyć, co może wyniknąć z wprowadzenia technologii usuwającej CO₂ z powietrza.Roland Séférian, ESM2025
Jedno z ustaleń projektu podkreśliło, że rzeki przesyłają do oceanów około 20% więcej węgla niż oszacowano w ocenie IPCC z 2021 r. – co stanowi przykład tego, dlaczego poprawa tych połączeń ma znaczenie dla zrozumienia globalnego obiegu węgla.
Istniejące modele klimatyczne muszą upraszczać niektóre z tych złożonych powiązań, aby symulacje były łatwe w zarządzaniu. Udoskonalając je, zespół ESM2025 mógłby w bardziej spójny sposób badać, w jaki sposób zmiany w emisjach i użytkowaniu gruntów wpływają zarówno na klimat, jak i szerzej rozumiane środowisko.
Oprócz tych udoskonaleń nowe narzędzia, w tym sztuczna inteligencja, pomagają udoskonalać modele klimatyczne. W ramach ESM2025 badacze wykorzystali uczenie maszynowe wraz z obserwacjami i ustaloną teorią, aby lepiej uchwycić wzajemne oddziaływanie klimatu, emisji dwutlenku węgla i innych cykli naturalnych.
Klimat bardziej szczegółowo
Modele klimatyczne od dawna dostarczają cennych informacji na temat zmian globalnych i regionalnych. Wraz ze wzrostem rozdzielczości potrzebne są mniej skrótów statystycznych, a lepsza rozdzielczość pozwala naukowcom zbadać, jak zmiany klimatyczne wpływają na regiony i obszary lokalne na całym świecie.
„Tradycyjne modele zaprojektowano tak, aby informowały o średniej globalnej temperaturze oraz o tym, jak może się ona zmienić” – powiedział Bjorn Stevens, dyrektor zarządzający Instytutu Meteorologii Maxa Plancka w Hamburgu w Niemczech.
Średnie globalne są cenne dla zrozumienia zmian klimatycznych. Dla jednostek i społeczności istotne są jednak informacje o konkretnych miejscach.
„Wyobraźcie sobie, że codzienna prognoza pogody podaje tylko średnią globalną temperaturę na jutro. Dla większości z nas ta informacja niewiele by znaczyła” – powiedział Stevens. Koordynował inną współpracę badawczą finansowaną ze środków UE, NextGEMS.
Podczas gdy w ramach projektu ESM2025 badano, w jaki sposób system Ziemi reaguje na presję człowieka, Stevens i jego współpracownicy opracowali nową generację modeli, które wykorzystują obliczenia o wysokiej wydajności do reprezentowania lokalnych procesów na całym świecie z większą szczegółowością fizyczną, niż są w stanie to zrobić modele zgrubnie rozdzielone.
Frida Bender, profesor na Wydziale Meteorologii Uniwersytetu Sztokholmskiego w Szwecji, jest jednym z badaczy NextGEMS. Wyjaśniła, że w tradycyjnych modelach zastosowano kwadraty siatki o średniej długości 150 kilometrów z każdej strony. „NextGEMS pozwala nam teraz symulować klimat w skali kilku kilometrów na całym świecie” – powiedziała.
„
NextGEMS pozwala nam teraz symulować klimat w skali kilku kilometrów na całym świecie.Frida Bender, NextGEMS
Bender i współpracownicy z całej Europy wykorzystali symulacje NextGEMS do stworzenia bardziej fizycznie ugruntowanego obrazu cyrkulacji atmosferycznej i oceanicznej, w tym interakcji tych systemów z cyklami węgla, wody i składników odżywczych w skali lokalnej na całym świecie.
„To zupełnie nowe” – powiedział Stevens. „Oznacza to, że w dużych częściach świata nagle uwzględniono regiony i miejsca, które nigdy nie były częścią narracji dotyczącej zmian klimatycznych”.
Od modeli do decyzji
Nowe modele uwzględniające szczegóły lokalne na całym świecie pozwalają naukowcom na ponowną ocenę ryzyka, jakie globalne ocieplenie stwarza dla społeczeństwa i ekosystemów, zapewniając jednocześnie decydentom jaśniejsze informacje o tym, jak ryzyko to różni się w zależności od miejsca.
Decydenci mogą wykorzystać te informacje do zbadania, w jaki sposób polityka dostosowana do warunków lokalnych może zmniejszyć ryzyko, takie jak katastrofalne opady deszczu, zmieniające się prądy oceaniczne, ekstremalne temperatury, susza i pożary.
Podczas regularnych warsztatów badacze NextGEMS współpracowali z dostawcami energii, inżynierami i menedżerami rybołówstwa, aby zbadać, w jaki sposób informacje na skalę lokalną mogą wesprzeć planowanie – od prądów oceanicznych i zmian temperatury wpływających na ekosystemy po wzorce wiatru i zachmurzenie wpływające na przyszłą energię słoneczną i wiatrową.
„Modele, które uwzględniają skale lokalne w ramach systemu globalnego, mogą pomóc zainteresowanym stronom zrozumieć, jak wzorce wiatru mogą zmieniać się wraz z ociepleniem” – powiedział Bender. „To kluczowa informacja, jeśli chcesz wyłączyć turbiny wiatrowe”.
Obydwa zespoły badawcze wspólnie pomogły stworzyć jaśniejszy obraz przewidywanych zmian klimatu oraz roli, jaką działalność człowieka odgrywa w kształtowaniu tej przyszłości. Ich symulacje mogą zapewnić społecznościom, przemysłom i decydentom solidną podstawę do zrozumienia zagrożeń klimatycznych i przygotowania się na nie w nadchodzących dziesięcioleciach.
Badania opisane w tym artykule zostały sfinansowane w ramach unijnego programu Horyzont. Poglądy rozmówców niekoniecznie odzwierciedlają stanowisko Komisji Europejskiej. Jeśli spodobał Ci się ten artykuł, rozważ udostępnienie go w mediach społecznościowych.
Artykuł ten został pierwotnie opublikowany w Horizon, unijnym magazynie poświęconym badaniom i innowacjom
