Новый проект климатического моделирования высокого разрешения MESACLIP представил более детализированный прогноз будущего климата Земли.
Прежний климатический прогноз был слишком оптимистичным: новый суперкомпьютер предсказал эпоху разрушительных штормов
Самая детализированная климатическая симуляция в истории показала, что к 2100 году нас ждет на 37% больше экстремальных ливней, чем считалось ранее. Это означает, что прибрежные регионы столкнутся с угрозами, к которым мы совершенно не готовы.
Unsplash
Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Geoscience, указывают на то, что традиционные климатические модели, работающие с грубым разрешением, недооценивают риски, особенно в части интенсивности осадков.
Дело в том, что проблема стандартных моделей заключается в их масштабе: чтобы смоделировать климат на сотни лет вперед за приемлемое время, они делят атмосферу на крупные ячейки размером около 100 километров.
Этого достаточно для общих прогнозов, но не для точного моделирования локальных явлений, таких как ливни или волны жары.
Проект MESACLIP эту проблему решает, используя детализацию, сопоставимую с краткосрочными прогнозами погоды. Атмосфера в этой модели разделена на блоки по 25 километров, а верхний слой океана — на сетку с ячейками в 10 километров.
Реализация проекта потребовала колоссальных вычислительных мощностей. В течение пяти лет на суперкомпьютерах, включая новейшую систему Derecho Национального центра атмосферных исследований США (NCAR), было потрачено 900 дней машинного времени. В результате было сгенерировано 6 петабайт (6,3 млн гигабайт!) данных, охватывающих 4500 лет симуляций.
В отличие от предыдущих высокоточных исследований, которые были ограничены по времени или региону, MESACLIP провел глобальное моделирование за период с 1900 по 2100 год, рассмотрев несколько сценариев выбросов парниковых газов.
Для повышения надежности каждая симуляция повторялась 10 раз с небольшими изменениями в начальных условиях, для создания более комплексного прогноза.
Ключевым фактором доверия к результатам MESACLIP стала его способность точно воспроизводить климат прошлого столетия. Модель успешно сопоставила свои расчеты с историческими данными о температуре воздуха и океана, что долгое время оставалось проблемой для многих климатических моделей.
Она также более корректно моделирует важные океанические процессы, такие как холодные языки апвеллинга (подъема глубинных вод) и вихревые течения, играющие ключевую роль в формировании ветровых потоков.
Так вот, прогнозы модели на будущее уже сейчас вызывают беспокойство. Согласно пессимистичному сценарию, при котором пик выбросов углекислого газа придется на 2080 год, количество суточных экстремальных осадков над сушей к 2100 году может увеличиться на 37%.
Исследователи выяснили, что это связано не только со способностью теплого воздуха удерживать больше влаги. Значительная часть роста вызвана изменениями в ветровых режимах, которые формируют цепочки мощных гроз протяженностью в сотни километров — явление, которое традиционные модели просто не в состоянии зафиксировать.
Помимо осадков, MESACLIP дал и другие важные результаты. Модель смогла воспроизвести загадочное охлаждение, наблюдаемое в последние десятилетия в Южном океане и восточной части Тихого океана, связав его с влиянием озоновой дыры над Антарктидой. Она также точнее отражает быстрое потепление в Арктике, вероятно, благодаря правильному моделированию потоков теплой воды через Берингов пролив.
В то же время, модель принесла и обнадеживающие новости: Атлантическая меридиональная циркуляция (AMOC), играющая важную роль в климате Европы, оказалась более устойчивой к глобальному потеплению, чем предсказывали некоторые модели с низким разрешением.
Теперь данные MESACLIP вызывают огромный интерес у климатологов по всему миру. NCAR уже сделал приоритетом запуск своей новейшей модели CESM3 с аналогичным высоким разрешением. Однако, как подчеркнул океанограф из NCAR Гокхан Данабасоглу, для полной уверенности необходимо, чтобы и другие научные центры мира провели симуляции с таким же уровнем детализации.
Только тогда станет ясно, являются ли эти тревожные прогнозы новой реальностью или уникальной аномалией одной модели.