Парадоксы климата. Ледниковый период или обжигающий зной?

Однако «лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать». Рис. 19 и 20 цв. вклейки иллюстрируют возможности современных климатических моделей. На них показаны попарно модельные и наблюдаемые распределения годовых сумм осадков (рис. 19) и температуры приземного воздуха (рис. 20) по поверхности земного шара. Модельные распределения – это средние величины, полученные в результате работы 19 моделей, а наблюдаемые – данные ре-анализа за период 1980–1999 гг. Конечно, теория и практика расходятся, но, согласитесь, «картинки» во всех основных деталях получаются весьма похожими и вполне подошли бы для популярной игры «Найди десять отличий».

Обнаружение расхождений между модельным и наблюдаемым климатами чаще всего не позволяет сразу же внести исправления в модель. Высокая сложность взаимодействий в модельной климатической системе маскирует связь между причиной и следствием. Это вынуждает разработчиков проводить многочисленные, подчас дорогостоящие и не всегда успешные эксперименты для оценки того, насколько чувствительны полученные с помощью модели результаты к изменению ее параметров. Улучшение воспроизведения моделью некоего среднего состояния, отвечающего, например, современному климату, может быть достигнуто, в частности, путем так называемой «настройки», состоящей в подборе свободных (недостаточно известных или изменяющихся в широких пределах) параметров модели в целях наилучшего соответствия как можно большего числа характеристик модельного климата наблюдаемым значениям (нелишне заметить, что улучшение воспроизведения моделью одной характеристики может сопровождаться ухудшением другой).

«Настройка» моделей традиционно является объектом критики со стороны исследователей, скептически относящихся к физико-математическому моделированию как методу исследования и предсказания климата. Однако повторимся, в контексте исследований будущих изменений климата удовлетворительное воспроизведение его современного среднего состояния не является самоцелью. Дело в том, что даже при использовании одного и того же сценария внешнего воздействия современные модели демонстрируют значительный разброс в оценках возможных изменений климата в будущем. А контролировать чувствительность модели к внешним воздействиям – задача куда более сложная, нежели воспроизведение современного состояния климатической системы.

Если же помимо современного климата модель позволяет воспроизводить различные состояния климатической системы, наблюдавшиеся в далеком прошлом (когда внешние воздействия сильно отличались от современных), а также известную эволюцию климатической системы (например, в течение ХХ и предыдущих веков), можно надеяться, что полученные с помощью этой модели оценки изменений климата при тех или иных ожидаемых в будущем сценариях внешнего воздействия заслуживают доверия.

Сегодня не существует модели, лучше прочих описывающей, например, современный климат. Обычно каждая модель хорошо воспроизводит лишь часть искомых климатических величин, в то время как остальные воспроизводятся значительно хуже. Сравнительный анализ показывает, что наиболее высокую успешность, как правило, демонстрирует «средняя» (по ансамблю) модель. Это связано с тем, что систематические ошибки разных моделей (а они присущи каждой) не зависят друг от друга и при осреднении по ансамблю могут взаимно компенсироваться. Например, если две модели регулярно «завышают» температуру воздуха на 0,3 °C и 0,4 °C, а две другие ее «занижают» на 0,25 °C и 0,3 °C соответственно, то средняя ошибка (0,3 + 0,4–0,25 – 0,3 = 0,15 °C) окажется меньше, чем у любой из четырех моделей.

Разумеется, при всем огромном и далеко не исчерпанном потенциале моделей, их возможности не безграничны.

На многие вопросы, связанные с предсказуемостью климатической системы, еще предстоит получить ответы. Кроме того, мы вряд ли когда-нибудь будем уверены в том, что модели включают надлежащее описание всех климатически значимых процессов. Не исключено, что сегодня мы недооцениваем роль каких-либо факторов в будущих изменениях климата, и, возможно, на этом пути нас еще ждут сюрпризы.

Тем не менее не подлежит сомнению то, что современные модели отвечают наивысшему уровню знаний, накопленных человечеством за время исследований климатической системы.

Когда-то Уинстон Черчилль говорил, что демократия несовершенна, но ничего лучше человечество пока не придумало. Аналогичное утверждение справедливо и в приложении к климатическим моделям: они несовершенны, но им нет альтернативы в оценках возможных изменений климата в будущем.

Глава десятая Путешествие в мир предположений