Não há climatologistas que viajam no tempo: por que usamos modelos climáticos

Não há climatologistas que viajam no tempo: por que usamos modelos climáticos Melhorias nos modelos climáticos mais recentes resultaram em maiores incertezas nas projeções climáticas futuras. Os modelos climáticos são falhos e estão piorando? Centro de Vôo Espacial Goddard da NASA

Os primeiros modelos climáticos foram construídos sobre leis fundamentais da física e da química e projetado para estudar o sistema climático. Agora, o uso de modelos climáticos é um terreno aquecido na discussão pública sobre as mudanças climáticas.

Modelos climáticos representar o mundo físico usando uma série de equações baseadas nessas leis físicas conhecidas. Esses modelos são laboratórios virtuais; essas são as ferramentas que nos permitem realizar experimentos que não podemos realizar no mundo real.

Como qualquer equipamento científico, os modelos climáticos são cuidadosamente desenvolvidos e verificados. Baseamos nossa confiança em um modelo em sua capacidade de reproduzir o clima atual e as mudanças observadas e também os principais períodos do passado.

Fazer tudo certo

Os modelos climáticos capturam de maneira confiável muitos aspectos de nosso sistema climático. Os modelos reproduzem muitos processos climáticos naturais importantes, incluindo a sazonal e diariamente ciclos de temperatura que experimentamos no mundo real.

Os modelos climáticos também respondem com precisão a distúrbios externos ao próprio sistema climático. Em 1992 Cientistas da NASA usaram a erupção vulcânica do Monte Pinatubo como teste para o seu modelo. Eles previram com precisão o resfriamento climático observado que ocorreu no mundo real no início dos anos 1990 em resposta a esses aerossóis vulcânicos.

Não há climatologistas que viajam no tempo: por que usamos modelos climáticos Comparação da resposta do modelo climático previsto à erupção vulcânica do Monte Pinatubo e resfriamento observado. Modificado a partir da erupção do Monte Pinatubo: efeitos na atmosfera e no clima (1996)

Os modelos também capturam o aquecimento observado do século 20 nas temperaturas globais em resposta ao aumento dos gases de efeito estufa. De fato, os cientistas fizeram preciso modelo climático previsões do aquecimento em escala global já em 1975, mesmo antes do forte aquecimento se tornar evidente nos registros observacionais.

Não há climatologistas que viajam no tempo: por que usamos modelos climáticos Predições do modelo climático feitas em 1975, comparadas às observações. Modificado de Skeptical Science (www.skepticalscience.com/lessons-from-past-climate-predictions-broecker.html)

Experimentando no mundo virtual

Esses laboratórios virtuais também nos ajudam a entender a natureza das interações entre os componentes interconectados da Terra. Podemos ver como alterar na superfície da terra do desmatamento e agricultura têm efeitos significativos no clima.

Também podemos examinar a resposta do sistema climático a grandes distúrbios, ou "forçamentos". Estudos anteriores mostrar que rupturas em larga escala podem ocorrer nas correntes oceânicas e nas temperaturas do ar em resposta ao derretimento ideal da camada de gelo no Atlântico Norte.

Os modelos também nos permitem investigar mudanças futuras. Modelos projeto um aquecimento substancial em temperaturas extremas ao longo do próximo século, o que nos ajuda a avaliar o potencial de impactos futuros em sistemas vulneráveis.

Olhando para o quadro geral

Apesar desses sucessos de modelagem, podemos Nunca perfeitamente descreva nosso mundo físico complexo e caótico com uma série de equações. Pequenas mudanças podem afetar o sistema climático de maneiras complicadas e ainda estamos desenvolvendo nossa compreensão teórica dos aspectos mais complexos do sistema climático.

Por exemplo, modelar com precisão as nuvens continua sendo um desafio. Nós não sabemos exatamente como as nuvens se formam, o que significa que não sabemos necessariamente a melhor forma de representar processos de nuvem em um modelo climático. O necessário aproximações que fazemos na modelagem da formação de nuvens pode levar a diferenças entre os modelos e o mundo real, como demais chuvisco persistente nos modelos.

Nossa confiança nos resultados do modelo está intimamente ligada a escalas espaciais e temporais. Para modelos em escala global, resultados mais robustos são obtidos investigando mudanças de longo prazo e em escala mais ampla do que em locais específicos, em momentos específicos.

Para todos esses estudos, não existe um melhor modelo climático único, mas uma coleção de modelos para usar juntos. Enquanto isso, temos uma em um único conjunto de observações disponíveis do clima do mundo real, com toda a sua variabilidade caótica inerente. Para explicar esse elemento caótico, avaliamos como a média e a faixa de um grupo de modelos se comparam às observações.

Quando usamos essa abordagem e consideramos mudanças em larga escala ao longo de décadas ou mais, os modelos climáticos são ferramentas poderosas que nos permitem abordar questões sobre mudanças climáticas passadas, presentes e futuras.

O Estado da arte

A Quinto relatório de avaliação do IPCC vencimento em breve e inclui avaliações do última geração de modelos climáticos. Parece contra-intuitivo, mas cedo resultados sugerem que melhorias significativas no modelo podem ter resultado em incertezas mais amplas do que menores em projeções climáticas futuras.

As incertezas remanescentes não indicam que os modelos estão piorando ou que nossa compreensão das mudanças climáticas está se tornando menos clara. De fato, os modelos climáticos melhoraram ao simular grande parte do clima observado.

Essas incertezas futuras derivam em parte dos modelos mais recentes, agora incorporando uma gama maior de processos importantes, mas complexos. Por exemplo, os modelos podem agora incluir pequenas partículas de poluição industrial e interações entre o clima, a vegetação e a superfície da terra.

Nós podemos como o desenvolvimento de modelos climáticos para a seleção natural. Modelos bem-sucedidos e seus componentes prosperam, enquanto modelos menos eficazes acabam caindo e se extinguindo.

Ferramentas científicas, não políticas

Apesar das recentes melhorias, os modelos climáticos se tornaram um pára-raios de contenção. Os modelos são cada vez mais politizado e estudos baseados em modelos geralmente provocam respostas acaloradas de que os modelos climáticos são falhos e não podem ser confiáveis.

Essas expectativas de perfeição do modelo são equivocadas; Embora a certeza do modelo nunca seja alcançável, estamos confiantes no uso de modelos climáticos.

Meteorologistas Knutson e Tuleya observe que “se tivéssemos observações do futuro, obviamente confiaríamos neles mais que nos modelos, mas infelizmente as observações do futuro não estão disponíveis no momento”.

Na ausência de climatologistas que viajam no tempo, os modelos são ferramentas incomparáveis ​​para entender nosso sistema climático em mudança. Ou seja, os modelos climáticos são ferramentas científicas. Devemos reconhecê-los como tais e considerá-los com rigoroso ceticismo científico, não político. A Conversação

Sobre o autor

Sophie Lewis, bolsista de pós-doutorado, University of Melbourne e Sarah Perkins-Kirkpatrick, bolsista de pós-doutorado, UNSW

Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

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