Viitorul climatic al Pământului este incert, dar lumea trebuie să se pregătească pentru schimbare.

Intră în scenă simulările climatice, care recreează interacțiunile fizice dintre pământ, mare și cer folosind legi și ecuații fizice bine cunoscute. Astfel de modele pot privi în trecut și pot reconstrui ere glaciare antice sau lumi fierbinți cu ajutorul datelor culese din roci și carote de gheață.

Dar oamenii de știință din domeniul climei folosesc, de asemenea, aceste simulări pentru a prevedea o serie de viitoare posibile diferite,în special ca răspuns la emisiile de gaze cu efect de seră care modifică clima. Aceste scenarii de tipul “Alege-ți propria aventură” urmăresc să prevadă ce va urma ca urmare a diferitelor niveluri de emisii în următoarele câteva decenii. Aceasta înseamnă stabilirea unor limite superioare și inferioare pentru răspunsuri la întrebări precum: Cât de cald va fi? Cât de înalte vor fi mările?

Veștile bune sunt că simulările climatice devin din ce în ce mai bune la recrearea chiar și a celor mai subtile aspecte ale schimbărilor climatice, cum ar fi fizica complicată a norilor, impactul aerosolilor și capacitatea oceanului de a absorbi căldura din atmosferă.

Dar există și vești proaste: Mai multăinformație nu înseamnă întotdeauna mai multă claritate. Iar acest lucru alimentează acum incertitudinea cu privire la cât de rău ar putea fi “cel mai rău scenariu” pentru clima Pământului.

Cu cinci ani în urmă, scenariile probabile ale celui mai rău caz climatic erau destul de îngrijorătoare. Conform așa-numitului scenariu “business-as-usual”, în care omenirea nu ia nicio măsură pentru a reduce emisiile de gaze cu efect de seră, se preconiza că până în 2100 planeta se va încălzi între 2,6 grade și 4,8 grade Celsius în raport cu temperatura medie a Pământului din 1986 până în 2005 (SN:4/13/14). Nivelul mediu global al mării a fost considerat probabil să crească cu până la un metru în același scenariu, potrivit raportului din 2014 al Grupului interguvernamental privind schimbările climatice, sau IPCC.

Dar cea mai nouă generație de modele climatice sugerează că clima Pământului ar putea fi chiar mai sensibilă la niveluri foarte ridicate de dioxid de carbon atmosferic decât se credea cândva. Iar acest lucru, la rândul său, sporeșteproiecțiile privind cât de cald ar putea deveni.

“Avem discuții despre “Credem în aceste modele?””, spune Andrew Gettelman, cercetător în domeniul climei la Centrul Național pentru Cercetare Atmosferică, sau NCAR, din Boulder, Colorado.

Aceasta se datorează faptului că simulările folosesc aceleași ecuații pentru a analiza condițiile climatice trecute și viitoare. Și multe simulări încă se străduiesc să recreeze cu acuratețe clima unor perioade de timp foarte calde din trecut, cum ar fi Epoca Eocenului (SN: 11/3/15). Se pare că, pe măsură ce lumea devine mai caldă, incertitudinile încep să crească. “Nimeni nu se ceartă dacă mai puțin de 2 grade”, spune Gettelman. “Ne certăm cu privire la limita superioară”.

Încingerea căldurii

Primul indiciu că se întâmplă ceva foarte ciudat cu cele mai recente modele a venit în martie, la o întâlnire de la Barcelona a oamenilor de știință și a modelatorilor care lucrează la simulările climatice de generație următoare. Multe dintre simulări sunt destinate să fie încorporate în următorul raport de evaluare al IPCC, a cărui primă parte este programată să fie publicată în aprilie 2021.

Toate simulările includ estimări a ceea ce se numește sensibilitatea climatică de echilibru, sau ECS. Aceasta înseamnă, în esență, modul în care se așteaptă ca viitoarea climă a Pământului să răspundă la o nouă normalitate – mai exact, o atmosferă care conține de două ori mai mult dioxid de carbon decât în perioada preindustrială.

O tendință similară este evidențiată de mai multe simulări bine cunoscute, dezvoltate de echipe de la NCAR, Departamentul de Energie al SUA, Centrul Hadley din Anglia pentru Predicție și Cercetare Climatică din Exeter și Institutul PierreSimon Laplace, sau IPSL, cu sediul la Paris. În aceste modele, ECS a fost mai mare, ceea ce înseamnă că Pământul a fost mai sensibil la dioxidul de carbon, decât în generațiile anterioare de modele. În cazul în care acest lucru este real, acest lucru sugerează că gazele pot exercita o influență asupra atmosferei Pământului chiar mai mare decât se credea. În cele din urmă, acest lucru ar putea însemna că temperaturile ar putea fi mai ridicate decât sugerau chiar și cele mai înalte proiecții anterioare.

În septembrie, oamenii de știință de la IPSL și de la Centrul Național Francez pentru Cercetare Științifică, sau CNRS, tot din Paris, au făcut publice simulările lor. Pe baza proiecțiilor din două modele climatice separate, echipele au raportat că încălzirea globală medie până în 2100 ar putea urca până la 6-7 grade C (sau aproximativ 11-13 grade Fahrenheit) în raport cu perioada preindustrială.

Ca multe simulări climatice de generație nouă, cele două modele franceze au o rezoluție la scară mai fină și o mai bună reprezentare a condițiilor din lumea reală decât simulările anterioare. Atunci când au fost testate în raport cu observațiile climatice din prezent, noile simulări reușesc, de asemenea, să reproducă mai bine aceste observații, spune climatologul Olivier Boucher de la CNRS.

Dar ECS-ul ridicat rămâne o surpriză. “Al nostru este mai bun” în ceea ce privește fizica, spune Boucher. “Dar aceasta nu se traduce în mod tautomatic în a avea mai multă încredere pentru viitoareleproiecții”.

Această enigmă ECS, pe care unele dintre modele încă o arată, a apărut din nou pe 21 noiembrie la o întâlnire a consiliului de știință atmosferică și climatică al Academiei Naționale de Științe din Washington, D.C. Cea mai probabilă cauză a ECS ridicat, a spus Gettelman la întâlnire, a fost în cât de mult modelele estimează că norii vor spori încălzirea (SN: 3/22/14). Printre alți factori, contează cât de sus sunt norii în atmosferă: Norii de altitudine mai mică pot reflecta lumina solară înapoi în spațiu, în timp ce norii de altitudine mai mare pot reține căldura. Gettelmanși colegii săi au discutat, de asemenea, despre semnificația norilor în modelarea ECS în luna iulie în Geophysical Research Letters.

“Norii de la latitudini mari se pare că sunt destul de importanți”, spune Gettelman. Regiunea de deasupra Oceanului Sudic este una de interes deosebit, dar există acum studii în curs de desfășurare pentru a examina efectele norilor de mare altitudine din Arctica, precum și a norilor de altitudine mai mică de la tropice.

O nouă paradigmă

Dezlegarea modului de discuție a modelelor de înaltă ECS va fi probabil o bătaie de cap pentru autorii următorului raport al IPCC. Peisajul simulărilor climatice devine din ce în ce mai complicat și în alte moduri.

Pentru raportul IPCC din 2014,modelatorii climatici au participat, de asemenea, la cea de-a cincea iterație a unui proiect de stabilire a standardelor și scenariilor pentru proiecțiile climatice. Acel proiect se numește Proiectul de comparare a modelelor cuplate al Programului mondial de cercetare climatică, sau pe scurt CMIP5.

Proiecțiile viitoare ale CMIP5 au fost organizate folosind un concept numit “căi de concentrare reprezentative” sau RCP. Fiecare cale a conturat un posibil viitor climatic bazat pe efectele fizice ale gazelor cu efect de seră, cum ar fi dioxidul de carbon și metanul, pe măsură ce acestea persistă în atmosferă și rețin radiațiile solare. Un Pământ în care emisiile de gaze cu efect de seră sunt reduse drastic și rapid a fost reprezentat de un scenariu numit RCP 2,6. Scenariul “business-as-usual” era cunoscut sub numele de RCP 8,5.

Cel de-al șaselea raport de evaluare al IPCC se va baza pe proiecțiile din CMIP6, noile modele mai sensibile. Iar în acestea, RCP nu mai există RCP, ci o nouă paradigmă numită “sharedsocioeconomic pathways” sau SSP.

În timp ce proiecțiile RCP se bazează exclusiv pe modul în care diferite concentrații de gaze încălzesc atmosfera, proiecțiile SSP încorporează, de asemenea, schimbări societale, cum ar fi schimbările demografice, urbanizarea, creșterea economică și dezvoltarea tehnologică. Urmărind modul în care aceste schimbări pot afecta schimbările climatice viitoare, oamenii de știință speră ca SSP să ajute națiunile să evalueze mai bine modul în care își pot atinge propriul obiectiv privind emisiile promis în cadrul Acordului de la Paris (SN: 12/12/15).

Date drive

Comportamentul uman nu este singura sursă de incertitudine atunci când vine vorba de a prevedea cele mai rele scenarii. Oamenii de știință se luptă, de asemenea, cu simularea interacțiunilor fizice complicate dintre gheațăși ocean și atmosferă, în special pe măsură ce temperaturile continuă să crească.

“Majoritatea oceanelor au aer deasupra lor, iar oceanele au gheață deasupra lor. Iar gheața se mișcă, gheața interacționează. Este un lucru foarte dificil”, spune Richard Alley, aglaciolog la Penn State.

Modelurile climatice abia acum au ajuns la punctul în care pot reproduce multe dintre aceste interacțiuni prin “cuplarea” lor într-o singură simulare, spune Alley. A face acest lucru este esențial pentru a proiecta cu acuratețe viitoarele posibile: Astfel de simulări cuplate dezvăluie modul în care aceste interacțiuni se alimentează reciproc, crescând potențialul pentru temperaturi și mai ridicate sau mări și mai mari.

Dar rămân numeroase surse de posibile incertitudini atunci când vine vorba de anticiparea așa-numitului scenariu cel mai rău. De exemplu, viteza cu care se vor ridica mările este legată de rapiditatea cu care marile calote de gheață care acoperă Groenlanda și Antarctica vor pierde gheață în ocean, prin topire sau prăbușire (SN: 9/25/19).

Simulările climatice încă nu reproduc bine această topire, nici măcar în raportul special al IPCC privind impactul schimbărilor climatice asupra gheții și oceanelor, publicat în octombrie 2019. Acest lucru se datorează în parte faptului că oamenii de știință nu înțeleg pe deplin modul în care gheața răspunde la schimbările climatice, spune glaciologul Eric Rignot de laUniversitatea din California, Irvine. “Facem progrese”, spune el, “dar nu am ajuns încă acolo.”

Una dintre cele mai mari incertitudini este modul în care încălzirea oceanelor poate interacționa cu vasta parte inferioară a ghețarilor care mărginesc calotele de gheață, erodându-le, spune Rignot. Pentru a identifica modul în care s-ar putea produce o astfel de eroziune este nevoie de hărți detaliate de batimetrie, hărți ale acestor fundamente care pot dezvălui canale adânci care permit apei oceanice mai calde să se strecoare în fiorduri și să roadă ghețarii (SN: 4/3/18).El și colegii săi au creat unele dintre aceste hărți pentru Groenlanda.

Științii încearcă, de asemenea, să obțină date de la sol pentru a aborda alte incertitudini, cum ar fi modul în care încălzirea poate schimba comportamentul calotelor de gheață în sine, pe măsură ce acestea se întind, se îndoaie și alunecă pe sol. În 2018, o colaborare internațională de oameni de știință a început un proiect de cinci ani pentru a studia în timp real dezmembrarea ghețaruluiThwaites, de mărimea Floridei, din calota glaciară a Antarcticii de Vest. Apele calde ale oceanului subțiază ghețarul, care susține calota de gheață ca un contrafort,încetinind fluxul de gheață spre ocean. Este posibil ca Thwaites să se prăbușească, posibil în următoarele câteva decenii.

Și mai sunt și alte procese care nu sunt încă incluse în modelele CMIP care ar putea trimite gheața să se prăbușească rapid în mare: Apa de topire se infiltrează prin fisuri și crevase la baza stratului de gheață, lubrifiind alunecarea sa de pe uscat în ocean. De asemenea, apa de topire poate îngheța în plăci solide, impermeabile, care pot accelera curgerea apei de topire mai noi în ocean (SN: 18.09.19). Poate cel mai înspăimântător, unii cercetători au sugerat că încălzirea viitoare ar putea face ca stâncile uriașe și abrupte de gheață din Antarctica să piardă brusc bucăți mari de gheață în ocean, crescând rapid nivelul mării (SN: 2/6/19).

Există un motiv întemeiat pentru care modelele climatice actuale nu includ ipoteza stâncilor de gheață, spune Alley. “Cele mai bune modele, cele în care poți avea cea mai mare încredere că reconstruiesc ceea ce s-a întâmplat recent, în general nu cheltuiesc mult efortpentru a rupe lucrurile”, spune el. Problema nu constă în a simula fizica ruperii bucăților de gheață, ci în a simula exact ce platforme de gheață se vor rupe – și când. Acest lucru face ca eroarea potențială de simulare a acestor procese să fie foarte mare.

“Aceasta este o mare parte din tensiunea din comunitate în acest moment”, adaugă Alley. “Cum să ne ocupăm de acest lucru încă se dovedește foarte dificil.”

Raportul special din 2019 al IPCC a remarcat ipoteza falezei de gheață, dar a considerat-o extrem de improbabilă. Dar asta nu înseamnă că este imposibil, spune Alley – sau că nu s-a întâmplat în trecut. Dovezile din sedimentele oceanice relevă faptul că aisberguri gigantice s-au desprins de pe stâncile de pe continente și s-au topit în mare în trecut. În cazul în care ghețarul Thwaites se retrage până în interiorul Antarcticii, calvarul în curs de formare ar putea crea stânci masive de două ori mai înalte și de 10 ori mai late decât cele observate în Groenlanda, a remarcat el în decembrie la reuniunea anuală a American Geophysical Union din San Francisco.

IPCC “presupune că vom avea noroc și că nu se va întâmpla”, a spus Alley. Dar datele privind sedimentele oceanice ridică “întrebări cu adevărat serioase cu privire la această presupunere.”

Gettelman, între timp, avertizează că incertitudinea persistentă în proiecțiile viitoare nu înseamnă că lumea ar trebui să aștepte să vadă ce se întâmplă sau ca oamenii de știință să își dea seama. “Înseamnă de fapt că trebuie să facem ceva în curând”, spune el. Indiferent dacă proiecțiile privind temperaturile ridicate sau creșterea nivelului mării se dovedesc a fi reale sau nu, “este încă destul de rău.”

.