137460
A tudomány hírei
Vissza
2016. 02. 02.

Megfigyelés helyett összehasonlítás a megbízhatóbb klíma-előrejelzés kulcsa

A jelenlegi klíma-előrejelzések Földünk éghajlatának hosszú távú megfigyelésén alapulnak. Az ELTE Elméleti Fizikai Tanszék és az MTA–ELTE Elméleti Fizikai Kutatócsoport kutatói szerint azonban az elképzelt, párhuzamos világok éghajlatainak összehasonlításából megbízhatóbb kép rajzolódik ki. A kutatók tanulmánya az Amerikai Meteorológiai Társaság Journal of Climate című folyóiratában jelent meg.  

Herein Mátyás, Márfy János és Drótos Gábor PhD-hallgatók, valamint Tél Tamás egyetemi tanár a Probabilistic Concepts in Intermediate-Complexity Climate Models: A Snapshot Attractor Picture című tanulmányban az úgynevezett „pillanatkép attraktorok” elméletéből indulnak ki. Érvelésük szerint a korunkban zajló klímaváltozás tulajdonságai akkor érthetők meg leginkább, ha ahelyett, hogy csupán a Földön megfigyelt egyetlen klímát vizsgálnánk, első hallásra abszurdnak tűnő módon, elképzelünk sok egyforma földi rendszert, amelyek nincsenek egymással kölcsönhatásban. Ezek éghajlatai időben párhuzamosan, de nem azonos módon fejlődnek, ámbár mind ugyanazon fizikai törvényeknek engedelmeskednek.

A széndioxid-forgatókönyvet a narancssárga vonal szemlélteti, az ábra felső része pedig a szimulációval kapott eredményeket mutatja. Az ábra felső részén a numerikusan kapott T felszíni éves átlaghőmérsékletek láthatók a Kárpát-Pannon-térségben, az egymást követő években. A 40 különböző színes görbe a különböző sokaságelemek, a párhuzamos klímák hőmérsékleteit rajzolja ki az idő függvényében, a fekete görbe viszont ezek átlaga.
A széndioxid-forgatókönyvet a narancssárga vonal szemlélteti, az ábra felső része pedig a szimulációval kapott eredményeket mutatja. Az ábra felső részén a numerikusan kapott T felszíni éves átlaghőmérsékletek láthatók a Kárpát-Pannon-térségben, az egymást követő években. A 40 különböző színes görbe a különböző sokaságelemek, a párhuzamos klímák hőmérsékleteit rajzolja ki az idő függvényében, a fekete görbe viszont ezek átlaga.

 

Az elképzelt világok különbségei abból adódnak, hogy eltérnek a néhány évszázaddal korábban megválasztott kiindulási adataik, például hőmérséklet-, szél-, csapadékeloszlásaik. A különböző kezdeti állapotokból kifejlődő földi klímák egy sokaság elemeinek tekinthetők. A szerzők szerint Földünk éghajlati rendszerének változatosságát sokkal inkább a párhuzamos éghajlati világok közötti különbség jellemzi, mint az a változékonyság, amit a megfigyelt egyetlen múltunkban tapasztaltunk. A klímadinamika sajátossága, hogy nem sokkal a kiindulási időpont után a kezdeti adatok elfelejtődnek, s a sokaság egyes elemei adott pillanatban már nem a kezdeti adatok sokféleségét, hanem éppen a lehetséges állapotok gazdag tárházát, a klíma belső változékonyságát jelenítik meg. A változékonyság mértéke természetesen nem lehet akármennyire nagy, de például a földi átlaghőmérséklet esetén akár 1-2 Celsius-fokot is elérhet. Ez az egyetlen megfigyelt klímánkban a jelenkori globális felmelegedés során mérhető hőmérsékletnövekedés nagyságrendjébe esik. A helyes éghajlati előrejelzés így a sokaságelemek fölött képzett átlagok, s az ezek körüli ingadozások megadását jelenti.

Az MTA-ELTE Elméleti Fizikai Kutatócsoport kutatói a Hamburgi Egyetem által kifejlesztett globális klímamodellel, a Planet Simulatorral illusztrálták elképzeléseiket és 40 párhuzamos klímát vizsgáltak, amelyek kezdeti állapota egy véletlenszerűen megválasztott kis mértékkel tért csak el egy referenciaállapottól. A körülmények változását olyan „forgatókönyvvel‟ modellezték, amelyben egyedül a légkör széndioxid-tartalma változik időben. Az első 600 évben ezt állandónak vették, értéke az ezredforduló környékén mért valóságos adat (360 ppm koncentráció) volt. A szerzők forgatókönyve szerint a klímaváltozás a 600. és a 700. év között történik, amikor is a koncentráció egyenletes növekedéssel megkétszereződik, ezt követően a széndioxid-tartalom nem változik. Ez a forgatókönyv minden sokaságelemben azonos.

A kutatók amellett érvelnek, hogy az éghajlat-kutatásban a párhuzamos klímák sokaságképe a helyes, és a számítógépes előrejelzéseket is erre kell alapozni. Munkájukból az is következik, hogy a sokaságot egyetlen rendszeren belül érdemes képezni, s nem több, eltérő klímamodell használatával, hiszen a különböző modellek „különböző fizikájú” párhuzamos klímákat írhatnak le, amelyek egymástól mutatott eltérése nem a klíma belső változékonyságát, hanem a modellek jelentős pontatlanságait tükrözi. A szerzők kimutatják azt is, hogy az iskolában is tanított, 30 éves időátlagokon alapuló klímaértelmezés félrevezető eredményeket adhat.

További részletek az Eötvös Loránd Tudományegyetem honlapján olvashatók