Климатичните модели като „нов“ метод за симулиране на климатичните промени

Петко Божков е главен асистент доктор в Геолого-географския факултет на СУ „Св. Климент Охридски“. През 2019 г. получава докторска степен по геоморфология и палеогеография в катедра „Климатология, Хидрология и Геоморфология“ на СУ. Бакалавърската му степен е по специалност география. От 2015 г. работи по различни проекти, свързани със скоростта на природни процеси като изветряне, срутища, ерозия и връзката им с климатичните условия във високопланинския пояс на България.

Климатичните модели представляват опит за симулиране на сложните процеси в атмосферата в софтуерна среда. Първите модели са разработени през 70^те години на ХХ век с цел прогнозиране на климатичните промени при трайна тенденция към повишаване на концентрацията на парникови газове в атмосферата. Недостатъците и несъвършенства на тези модели водят до нееднакви резултати в прогнозираното затопляне на земната повърхност, което служи като инструмент за хората, отричащи климатичните промени. В същото време едно ново изследване доказа, че климатичните модели предоставят надеждни данни за промените в климата.

Климатичните модели представляват математическият израз на сложното взаимодействие на атмосферата с хидросферата и земната повърхност, при което се формира климатът на планетата. Всеки климатичен модел включва в себе си набор от уравнения, които описват дадени физически процеси в атмосферата (фиг. 1).

Климатичните модели симулират очаквани промени в климата на Земята на базата на вече установени тенденции и зависимости в стойностите на метеорологичните елементи. Първите климатични модели са разработени през 70^те години на ХХ век, за да симулират очакваното повишаването на температурата на Земята в следствие на нарастването на концентрацията на въглероден диоксид (CO₂) (Cornwall, 2019). Симулациите и съпътстващите ги изчисления се извършват в софтуерна среда и тъй като първите компютри са имали ограничени изчислителните ресурси, първите климатични модели също са притежавали множество недостатъци. Днес при такива симулации се използват суперкомпютри и компютърни мрежи.

Всеки един модел е симулация, основана на знанията за физичните (атмосферните) процеси и сложността на уравнения, описващи атмосферата. Също така, моделът зависи пряко от концентрациите на CO₂ и очакваните емисии на парникови газове. Задачите пред учените, занимаващи се с климатично моделиране, могат да бъдат усложнени допълнително от редица други фактори. Ето защо климатичните модели винаги предоставят приблизителни данни, на които не трябва да се гледа като на прогноза за времето. Именно тези вградени отклонения на климатичните модели се използват от противниците на идеята за климатичните промени като водещ аргумент против затоплянето на климата. 

В същото време едно изследване на учени от Университета в Калифорния и Масачузетския Технически Институт доказа, че дори 50 годишните климатични модели предоставят коректни данни за затоплянето на климата на Земята. В изследването с водещ автор Zeke Hausfather (Hausfather et al., 2020), са съпоставени резултати от 17 климатични модела, разработени между 1970 и 2007 година. Резултатите от всеки един модел са съпоставени с реалните данни за средни температури на земната повърхност на глобално ниво (global mean surface temperature (GMST)) и концентрации на CO₂ в атмосферата до 2017 година. По този начин авторите сравняват получените резултати от моделите с реалните параметри на атмосферата към даден момент. Екипът стига до извода, че 14 от 17 климатични модела показват близки резултати до реално регистрираните стойности на температурите (фиг. 2) и концентрациите на CO₂ и други парникови газове. 

 Изследването на Hausfather и колектив (2020) доказа, че не са толкова важни абсолютните стойности на прогнозно увеличение на температурата на земната повърхност, тъй като те варират между отделните модели и дори между прогнозните сценарии на конкретен климатичен модел. Нарастващият интерес към моделирането на климата се свързва най-вече с установяването на отчетлив тренд (тенденция) към затопляне (фиг. 3), което корелира с нарастващата концентрация на парникови газове.

В заключение климатичните модели имат над 50 годишна история, през която са доказали своите предимства като метод за симулиране на очаквани климатични промени. Повечето модели недвусмислено показват тенденция към нарастване на средната температура на земната повърхност в продължение на няколко десетилетия. Поради комплексността на атмосферните процеси, броя на отчитаните променливи и влияещите им фактори, се очаква и за в бъдеще климатичното моделиране да предоставя приблизителни данни, които могат да бъдат калибрирани чрез анализ на резултати от минали периоди. За скептиците относно климатичните промени това винаги ще бъде повод за критика и недоверие в съвременната наука.