Ученые становятся все более искусными в выяснении того, была ли конкретная волна тепла, наводнение или засуха более вероятной или серьезной из-за изменения климата.
Этот пост первоначально размещался на Yale Environment 360.
В Юго-Восточной Австралии только что было самое жаркое лето за всю историю наблюдений: температура в некоторых районах достигала 35 градусов по Цельсию (95 градусов по Фаренгейту) более 50 дней подряд. И, как могут сказать исследователи из проекта World Weather Attribution, вероятно, виновато изменение климата. Средние температуры, подобные тем, что были летом 2016/17 года в Австралии, теперь в 50 раз более вероятны, чем до начала глобального потепления.
Подобные результаты помогают понять реальные последствия изменения климата, такие как периоды сильной жары, засухи и эпизоды экстремальных осадков. И исследователи становятся все лучше и быстрее в их обеспечении.
Истоки атрибуции погоды восходят к 2004 году, когда Питер Стотт из Метеорологического бюро Соединенного Королевства и его коллеги опубликовали первую большую работу, в которой изменение климата обвинялось в погодной катастрофе: Смертельная волна тепла в Европе 2003 года была вызвана они пришли к выводу, что по крайней мере в два раза больше вероятности в результате глобального потепления, вызванного деятельностью человека. «Многие тысячи людей погибли, хотя не должны были», - говорит Стотт. «Это действительно подчеркнуло уязвимость относительно богатых стран, таких как Великобритания, Франция и Швейцария».
До статьи Стотта 2004 года исследователи не решались связать какое-либо погодное явление с изменением климата, поскольку погода настолько хаотична и так сильно меняется, естественно, из года в год. Спустя дюжину лет исследователи добились огромного прогресса в распутывании того, какое влияние повышение уровня углекислого газа в нашем воздухе оказывает на вероятность или серьезность любого конкретного погодного явления. Когда Стотт и его коллеги еще раз взглянули на аномальную жару 2003 года в статье 2015 года, более совершенные модели и еще более теплый мир позволили им сказать, что вероятность такого события не просто «более чем удвоилась», а увеличилась в десять раз..
«Иногда вы наблюдаете температуры, которые были бы почти невозможны без изменения климата», - говорит один эксперт.
Бюллетень Американского метеорологического общества (BAMS) опубликовал ежегодный отчет, объясняющий экстремальные погодные явления с точки зрения климата с 2012 года, что позволяет легко увидеть, как далеко продвинулись исследования атрибуции. В его первом выпуске было рассмотрено полдюжины событий, от аномальных температур до засухи. В последнем выпуске 2016 года рассказывается о более чем 20 событиях, начиная от экстремального зимнего солнечного сияния в Великобритании (вероятность которого увеличилась в 1,5 раза из-за изменения климата) до сезона экстремальных лесных пожаров на Аляске (в связи с изменением климата вероятность использования сухого топлива увеличилась на 34-60 %).). Теперь ученые могут заниматься более мелкими погодными явлениями, чтобы лучше отделить влияние естественных колебаний климата, таких как Эль-Ниньо, и приступить к изучению более сложных систем, таких как циклоны.
В авангарде этих исследований находятся проекты, направленные на то, чтобы объяснить плохую погоду изменением климата, поскольку экстремальные явления действительно происходят, а не год или десятилетие спустя. Проект World Weather Attribution (WWA), начатый в 2014 году при поддержке некоммерческой исследовательской и новостной организации Climate Central, направлен на получение результатов в режиме реального времени, когда о стихийных бедствиях говорят в новостях, организации по оказанию помощи обращают внимание и выделяют средства на их устранение. помощь в будущем может быть проще мобилизовать. На данный момент они рассмотрели дюжину событий, а их рекордный анализ занял всего пять дней. «Суть в том, чтобы предоставить научные доказательства для общественного обсуждения», - говорит ученый WWA и специалист по моделированию климата Фридерике Отто из Оксфордского университета. «Эти дебаты происходят сразу после».
Самый быстрый на сегодняшний день анализ WWA позволяет взглянуть на проблемы, с которыми сталкиваются исследователи в области атрибуции. Это был декабрь 2015 года, когда на юг обрушился атлантический шторм «Десмонд».северо-западное побережье К. Наводнения и оползни остановили движение поездов, разрушили дома и отключили электричество для десятков тысяч людей. В то же время ученые-климатологи сидели в Париже, разрабатывая условия Парижских климатических соглашений, направленных на удержание глобального потепления ниже 2 градусов по Цельсию. ВВА хотела подчеркнуть последствия изменения климата, чтобы помочь парижской дискуссии. Самый сильный дождь выпал 5 декабря; Отто и ее коллега опровергли свой отчет к 10-му. «В основном мы работали по ночам», - говорит Отто.
Их первой задачей было просто определить событие, что сложнее, чем кажется. «Это дождь за две недели или за один день, или в этом районе, или выше по течению?» говорит Отто. «Это не просто». В Африке, например, проблема часто возникает не из-за жестокости засухи, а скорее из-за отсутствия времени между периодами засухи для восстановления почв. То, как именно вы определите событие, повлияет как на результаты, так и на то, насколько легко (или возможно) связать его с изменением климата. В случае урагана Десмонд наводнение, по сути, было результатом единственного 24-часового потопа.
Ученые могут быть более уверены в том, что изменение климата усугубило какое-либо конкретное событие.
Следующая задача - собрать достаточно данных. В некоторых местах его просто нет; Наилучший набор данных, который WWA должна была проанализировать в связи с недавней засухой в Сомали, например, включал только 20 дождемерных станций для всей восточной Африки, дополненных спутниковыми данными. В других случаях проблема заключается в доступе. По словам Отто, для шторма «Десмонд» WWA приходилось полагаться на единственную метеостанцию открытого доступа в Шотландии и заполнять пробелы прогнозами до тех пор, пока месяцем позже не были опубликованы данные об осадках..
Затем, конечно, исследователям нужны модели, чтобы сообщить им, становится ли необычное событие более распространенным. WWA использует несколько моделей для каждого тематического исследования, поскольку каждая из них имеет свои сильные и слабые стороны. Идея состоит в том, чтобы запустить моделирование как реального мира, так и воображаемого мира без изменения климата, чтобы сравнить вероятности такого экстремального события. Что касается шторма Десмонд, WWA пришла к выводу, что из-за изменения климата риск увеличился на 5-80 процентов. «Это сыграло свою роль, но не изменило правила игры», - заключает Отто. Другие исследования WWA, в том числе исследование волны тепла в Австралии в 2017 году, волны тепла в Европе в июле 2015 года и теплых арктических условий в 2016 году, оказались более драматичными и убедительными. Для всего этого изменение климата очень сильно увеличило шансы.
Волны жары - это самый простой тип явлений, которые можно связать с изменением климата. Отчасти это связано с тем, что самые высокие экстремальные температуры, достигаемые в регионе, имеют очевидную верхнюю границу.
“Иногда вы наблюдаете температуры, которые были бы почти невозможны без изменения климата; раньше вероятность была почти нулевой», - говорит ученый WWA Герт Ян ван Олденборг из Нидерландского метеорологического института. Хотя исследователи все еще имеют дело с вероятностными утверждениями, для этих событий они могут в основном сказать: «Изменение климата сделало это.”
Это также помогает ученым понять физику того, как изменение климата приводит к повышению температуры. Для других видов событий хуже как понимание исследователями физических эффектов (например, как быстро тает морской лед или как работают облака), так и способность моделей воспроизводить эти эффекты. Согласно отчету Национальной академии США за 2016 год, атрибуция становится все сложнее и сложнее по мере продвижения вниз по списку: засухи и сильные дожди, сильные снегопады и льды, тропические циклоны, лесные пожары и сильные штормы.
Даже жара может привести к осложнениям. Например, в исследовании WWA об аномальной жаре в Индии в 2016 году они увидели странный скачок средних температур без увеличения максимальных температур. По мнению Отто, это может быть объяснено загрязнением воздуха, отражающим солнечный свет и компенсирующим парниковый эффект. «На самом деле у нас нет климатических моделей с надежными аэрозолями», - говорит она. «Поэтому мы не можем проверить это, мы можем только предполагать».
Не каждое исследование, конечно, обнаруживает влияние изменения климата. Около 35 процентов отчетов BAMS с 2012 года попадают в этот лагерь. WWA занималась случаями, такими как засуха 2016 года в Сомали, когда результаты моделей настолько расходились друг с другом, что они не могли сказать, оказывает ли изменение климата влияние или нет. Что касается засухи 2014 года в Сан-Паулу, Бразилия, WWA обнаружила, что изменение климата, вероятно, не оказало влияния, а скорее увеличение количества осадков и испарение компенсировали друг друга. «На самом деле это очень полезно знать людям», - говорит Отто, поскольку это означает, что политики могут бороться с другими причинами засухи, такими как увеличение потребления воды.
Быстрая атрибуция до сих пор вызывает споры. Когда WWA представила свой анализ шторма Десмонд в открытый обзорный журнал, говорит Отто, «около половины из них [обозревателей] сказали, что это не может быть правильным, потому что это так быстро. Но мы делали это уже несколько раз, и протест стал тише».
Другие не согласны с методологией атрибуции. Роджер Пилке-младший, политолог из Университета Колорадо в Боулдере, предпочел бы полагаться на статистику того, как мы наблюдаем изменения экстремальных явлений до сих пор.«Я всегда буду отдавать предпочтение фактическим наблюдениям крайностей, а не смоделированным результатам», - говорит он. Но экстремальные явления по определению редки, поэтому для накопления данных требуется много времени. В специальном отчете Межправительственной группы экспертов по изменению климата за 2012 год об экстремальных погодных условиях ученые обнаружили, что по сравнению с 1950 годом в некоторых частях мира сейчас больше жарких дней, меньше холодных ночей и больше сильных дождей. «Тропические циклоны, наводнения, засухи, торнадо - не так уж и много», - говорит Пилке.
Кевин Тренберт из Национального центра атмосферных исследований в Боулдере, штат Колорадо, утверждает, что у ученых есть более твердая опора на вопрос, усугубило ли изменение климата какое-либо конкретное событие, когда-то имевшее место, а не на вопрос, усугубилось ли оно. скорее всего, в первую очередь.
«Динамика действительно сложная», - объясняет Тренберт. По его словам, исследования, которые пытаются охватить такие вещи, как физика штормов, настолько чреваты, что в конечном итоге они занижают влияние изменения климата. Тренберт утверждает, что проще и убедительнее сосредоточиться на базовой термодинамике: сейчас теплее, поэтому атмосфера более влажная (воздух может удерживать примерно на 7 процентов больше влаги на каждый градус по Цельсию потепления); жаждущий воды воздух быстрее иссушает землю, что увеличивает риск засух и лесных пожаров; а лишняя влага заполняет дождевые облака, что увеличивает риск наводнений.
Связывание вероятности засухи или наводнения с изменением климата помогает убедить общественность в ощутимости последствий выбросов.
Такие анализы показывают, например, что из-за того, что более теплые моря откачивали больше влаги в облака, во время наводнения в Луизиане в 2016 году выпало примерно на 25 процентов больше осадков, чем в более прохладных условиях. Тренберт утверждает, что это более полезная информация, чем заявление WWA о том, что изменение климата сделало событие на 40 процентов более вероятным, поскольку вероятность события изначально была очень низкой. Это все равно, что сказать, что какой-то токсин увеличивает вероятность заболеть раком мозга на 40 процентов: это звучит пугающе, пока вы не осознаете, что ваши шансы выросли, скажем, с 1 процента до 1,4 процента.
Отто и другие не согласны с Тренбертом; они утверждают, что статистика вероятности - это то, что хочет услышать общественность. «Если вы пытаетесь выяснить, сколько стоит вложить в снегоуборочные плуги, вам нужно знать, каков риск сильного снегопада в следующий раз», - соглашается Стотт, который обеспечивает некоторый надзор за WWA, но не участвует напрямую в ее работе. исследования.
Независимо от того, как проводятся исследования атрибуции, ученые приходят к единому мнению, что это возможно и полезно. Привязка вероятности конкретной засухи или наводнения к изменению климата помогает убедить общественность в том, что последствия выбросов углекислого газа человеком ощутимы, говорит Стотт.
«Изменение климата - это не просто что-то, что произойдет в отдаленном будущем, но что-то, что уже происходит и имеет серьезные последствия», - говорит он.
«Я думаю, что больше нет больших противоречий по поводу идеи атрибуции событий», - добавляет Стотт. Но до сих пор идет «много оживленных дискуссий» о том, как лучше всего это сделать.