لزوم ارتقای مدل‌های تغییرات اقلیمی برای پیش‌بینی بهتر رویداد‌های حدی

بر اساس یکی از پژوهش‌های اخیر، احتمال بروز رویدادها و تغییرات اقلیمی بی‌سابقه در ده سال آینده رو به افزایش است. برای مثال ماه گذشته، کانادا رکورد بالاترین دمای ثبت شده‌ی خود را تقریباً 5 درجه سانتی‌گراد افزایش داد. این در حالی است که توانایی مدل‌های آب و هوایی در پیش‌بینی شرایط حدی، در پی بروز زنجیره‌ای از حوادث شدید آب و هوایی در سراسر جهان زیر‌ سوال رفته است.

اریک فیشر و همکارانش در مؤسسه فناوری فدرالِ (ETH) زوریخ، سوئیس، از چند مدل کامپیوتری برای شبیه‌سازی میانگین بیشینه دمای گرمترین هفته سال، در بخش‌هایی از آمریکای شمالی و اروپا استفاده کردند. محققان به دنبال رمزگشایی از این معما بودند که آیا دما توانسته در مواردی رکوردها را با اختلاف فاحشی جابجا کند یا خیر. سرانجام، تلاش‌های آنان به ثمر نشست. علی رغم پیش‌بینی‌های معمول که افزایشِ دما را 1/0 یا 2/0 درجه سانتی‌گراد تخمین زده بودند، یافته‌های این پژوهش نشان داد که با در نظر گرفتن سناریوهای انتشار کربن، انتظار می‌رود بیشینه دما تا سال 2030 بیشتر از یک درجه افزایش داشته باشد.

محققان به این نتیجه رسیدند که احتمال وقوع چنین رویدادهایی تا حد زیادی به سرعت گرم شدن زمین بستگی دارد، نه فقط به میزان گرم شدن آن. دمای زمین تاکنون 1/1 درجه سانتی‌گراد گرم‌تر شده است و این روند صعودی کماکان ادامه دارد. فیشر در ادامه خاطرنشان کرد که «مسئله اصلی سرعت تغییرات است».

موج گرمای آمریکای شمالی به دلیل تغییرات اقلیمی

گرت جَن وَن اودنبرگ از موسسه هواشناسی سلطنتی هلند موج گرمای آمریکای شمالی را به تغییرات اقلیمی نسبت می‌دهد. از نظر او این موضوع که مدل‌های آماری احتمال وقوع رویدادهای آب و هوایی منطقه‌ای را صفر پیش‌بینی کرده بودند، موجب نگرانی شده است. چنین مدل‌هایی برای مقادیر حدی توزیع نظری دارند؛ مقادیر حدی حداکثر دمای یک منطقه را مشخص‌ می‌کنند. بسته به تغییرات اقلیمی، نمودار این مقادیر شیبی ملایم و رو به بالا دارد.

وَن اودنبرگ اینطور توضیح می‌دهد: «سپس این موج گرما از راه رسید و دمای هوا از بیشنیه معمول فراتر رفت. ناتوانیِ مدل‌های نظری درپیش‌بینی رفتار موج گرما، جای تعجب و  نگرانی دارد».

در آینده چه حوادثی روی خواهد داد؟ طبق توضیحات پیتر اسکات، کارشناس سازمان هواشناسی انگلستان، مدل‌های هواشناسی در پیش‌بینی تغییرات اقلیمی در سطح کلان عملکرد خوبی داشته‌اند. او معتقد است: «نه تنها میانگین دمای زمین افزایش داشته است بلکه شاهد افزایش دمای حدی و بارش باران نیز بوده‌ایم. مدل‌ها این وقایع به وضوح نشان داده‌اند. در واقع اکنون شاهد وقوع آن‌ها هستیم».

با این حال، اسکات توضیح می‌دهد که مدل‌های قبلی رویدادهای حدی برخی مناطق، مانند گرمای بی‌سابقه کانادا، را پیش‌بینی نکرده بودند. خبر امیداوارکننده، به زعم اسکات، این است که جزئیات مکانی برخی از مدل‌های اقلیمی جدید شباهت بیشتری به مدل‌های آب و هوایی دارند. در این مدل‌ها مناطق به شبکه‌ای با خانه‌های دو کیلومتری تقسیم‌بندی شده‌اند. این تقسیم‌بندی برای انجام پیش‌بینی‌ رویدادهای حدی محلی مناسب‌تر است. از طرفی، برخی از طراحان مدل‌های آب و هوایی بهتر از قبل می‌توانند علت بارش‌های شدید و کوتاه مدت، مانند بارندگی‌های اخیر آلمان و چین، را توصیف کنند.

نیاز به توان محاسباتی بالا

با این حال، برخی از مدل‌ها به وضوح تصویر بیشتری نیاز دارند و این امر خود توان محاسباتی بالاتری را می‌طلبد؛ از طرفی، وضوح تصویر به تنهایی کفایت نمی‌کند؛ یکی دیگر از فاکتورهای مورد نیاز برای پیش‌بینی رویدادهای حدی، مقیاس‌های زمانی است. بیشتر مدل‌های آب و هوایی مبتنی بر مقیاس‌های صدساله هستند، اما برخی از دانشمندان اکنون به پیش‌بینی‌های ده‌ساله روی آورده‌اند. به زبان ساده این مدل‌ها آب و هوای چند سال آینده را پیش‌بینی می‌کنند. آن‌ها در حال حاضر برای پیش‌بینی طوفان‌های اقیانوس اطلس استفاده می‌شوند.

بنا به توضیحات تِد شِپرد، استاد انشگاه ریدینگ انگلستان، «به طور قطع گرایش دانشمندان به سمت پیش‌بینی‌های ده‌ساله بیشتر شده است. این مدل‌ها  تغییرات اقلیمی فعلی را بررسی می‌کنند، نه تغییراتی که در آینده روی خواهد داد».

با اینکه بسیاری از طراحان مدل‌های آب و هوایی توان محاسباتی بالا را تنها راهکار معجزه‌آسای پیش‌بینی مقادیر حدی قلمداد نمی‌کنند، اما معتقدند این راهکار می‌تواند مفید واقع شود. برای مثال، می‌توان به رایانش مورد نیاز برای استخراج آمار و ارقام از محاسبات پیچیده معادلات ناویر استوکس در مدل‌سازی حرکات جوی اشاره کرد.

از نظر تیم پالمر، استاد دانشگاه اکسفورد، هرچه توان پردازشی بالاتر باشد، اطلاعات بدست‌آمده دقیق‌تر خواهد بود: «اساساً همه چیز به محاسبات برمی‌گردد». او پیشنهاد می‌کند «یک سازمان تحقیقاتی، مانند سازمان پژوهش‌های هسته‌ای اروپا (سرن)، برای تغییرات اقلیمی» تشکیل شود؛ به زعم پالمر، این پروژه محاسباتی سنگین با هزینه سالانه 200 میلیون یورو قابل اجرا است. این پروژه هنوز تصویب نشده است، با این حال، در حال حاضر طرح‌هایی در حال اجرا هستند که می‌توانند به مدل‌های آب و هوایی کمک کنند. برای مثال می‌توان به پروژه اتحادیه اروپا بری ساخت «دوقلوی دیجیتالی» سیاره اشاره کرد.

ناتوانی مدل‌ها در شبیه‌سازی تغییرات اقلیمی

طبق اظهارات تیم آزبورن از دانشگاه آنگلیای شرقیِ انگلستان، نباید فراموش کنیم که مدل‎‌های آب و هوایی همیشه در حال پیشرفت هستند. از نظر آزبورن کاملاً طبیعی است که مدل‌های نتوانند رکوردهایی مانند گرمای آمریکای شمالی را شبیه‌سازی کنند زیرا مدل‌های فعلی عملکرد ضعیفی در فرآیند‌های ترکیبی پیچیده، مانند تعامل بین آسمان صاف، رطوبت کم خاک و جهت باد دارند. حقیقت این است که هنوز نمی‌دانیم مشکل اصلی کجا است.

در مجموع، به منظور سازگاری با تغییرات اقلیمی و اطلاع‌رسانیِ به موقع به سامانه‌های هشدار برای کاهش تلفات جانی، ساخت مدل‌های آب وهوای پیشرفته‌تر ضروری به نظر می‌رسد. ولی به این معنا نیست که با این مدل‌ها اقدامی در جهت حذف عامل تغییرات اقلیمی، یعنی انتشار گازهای گاخانه‌ای تولید شده توسط انسان، انجام داده‌ایم. به گفته شپرد: «بعید می‌دانم ایراد از مدل‌ها باشد. به نظر من دلایل دیگری وجود دارد که مردم برای مقابله با تغییرات آب و هوایی کاری نمی‌کنند. آن‌ها مانند کبک سر خود را زیر برف فرو کرده‌اند. شاید به این دلیل که باور وقایعی که بشر هنوز تجربه ‌نکرده‌ است دشوار است».