I 2003 ramte en dødbringende hetebølge Europa, der ville indlede en ny æra af klimavidenskab. Alene i juli og august krævede temperaturer op til 115 ° F næsten 70.000 liv. Mens de gennemsnitlige globale temperaturer er steget med en stabil klip siden midten af det 20. århundrede, var der fra tid til anden dokumenteret stærke hetebølger. For klimaforskere betød det, at det ville være næsten umuligt at tilskrive hedebølgen til den globale opvarmning.
Relateret indhold
- Ordre Gør byer nemme at navigere - det kan også gøre dem varmere
- Hvordan kystbyer udvikler sig til at tackle ekstrem regn
- Klimaforandringer og torsk forårsager en dækning af en hummerbom i Maine
- Sådan spiller nationalparkerne spillet ”Hvad hvis” for at forberede sig på klimaændringer
Så da et team af britiske forskere brugte miljødata og model-simuleringer til at etablere en statistisk forbindelse mellem klimaændringer og hetebølgen, fik de opmærksomhed.
Selvom de ikke kunne bevise, at global opvarmning havde "forårsaget" scorcherne, hævdede videnskabsmændene, at opvarmning fra menneskelige emissioner havde fordoblet risikoen for ekstreme vejrbegivenheder. Publiceret i Nature lancerede deres første-i-sin-slags undersøgelse det nye felt af "attributionsvidenskab", der bruger observationer og modeller til at drille fra hinanden de faktorer, der fører til ekstreme klimatiske begivenheder.
I årene siden har bedre modeller og flere data hjulpet klimaforskere med at blive meget bedre til at forudsige ekstremt vejr. Men hvor sikkert kan forskere tilskrive disse ekstreme vejrbegivenheder til menneskeskabte klimaændringer? Vil de nogensinde være i stand til endeligt at sige, at vores emissioner forårsagede en bestemt tørke, tornado eller hetebølge?
Vi stiller disse spørgsmål til tre eksperter, der bruger miljødata og modelleringsteknikker til at studere ekstrem vejr og globale klimaændringer.
For at være klar kan forskere og kan hævde, at menneskeskabte klimaændringer har vidtgående globale effekter, fra iskapper, der smelter og havstand stiger til øget nedbør. "Mange bevislinjer viser, at menneskelige aktiviteter, især emissioner af drivhusgasser, primært er ansvarlige for de for nylig observerede klimaændringer, " læser en føderal klimaændringsrapport, der blev offentliggjort i udkast til form i januar og offentliggjort af New York Times i sidste uge.
Takket være fremskridt inden for supercomputing og pooling af hundreder af klimamodeller udviklet af forskere over hele verden, er de også mere statistisk sikre end nogensinde med at sige, at intense storme, tørke og rekordstore varmebølger forekommer med øget frekvens på grund af mennesker. ”For ti år siden ville vi ikke have været i stand til det, ” siger Ken Kunkel, klimaforsker ved North Carolina State University, der også arbejder med National Oceanic and Atmospheric Administration.
Men det er sværere at drille fra hinanden individuelle vejrbegivenheder. Planetens historie er oversvømmet med uventede, langvarige varmebølger og pludselige skadelige storme langt før mennesker begyndte at pumpe ud drivhusgasser. ”Den store udfordring er, at denne form for ekstreme begivenheder altid har fundet sted, ” siger Kunkel, hvis arbejde fokuserer på kraftige storme, der forårsager betydelig skade i USA. Men han siger, ”Kan du sige, 'Denne begivenhed blev forårsaget af global opvarmning ? Ingen.'"
Vanskeligheden med at isolere en skyldige bag ekstrem vejr svarer til den diagnostiske udfordring, som læger står overfor, siger Noah Diffenbaugh, en jordvidenskabelig videnskabsmand ved Stanford University. Bare fordi en patient kommer sig efter kræft efter at have taget et bestemt lægemiddel, for eksempel, er det ikke nok bevis for, at læger i vid udstrækning kan ordinere stoffet som en kræftkur. I stedet skal medicinen gennem hundreder af replikerede eksperimenter på flere populationer, før lægerne er sikre nok på, at det fungerer.
Både inden for medicin og klimavidenskab, "er standardpositionen nullhypotesen: at enhver begivenhed opstod ved en tilfældighed, " siger Diffenbaugh. "Vi har en meget stor bevisbyrde for at afvise den nulhypotese."
Men i modsætning til inden for medicin, når det kommer til Jorden, har vi ikke evnen til at udføre kliniske forsøg på hundreder eller tusinder af lignende planeter for at vælte den nulhypotese. Vi har kun én planet og en tidslinje. Så forskere har været nødt til at blive kreative med at finde måder at observere andre mulige realiteter.
For at udføre planetariske eksperimenter - svarende til kliniske forsøg inden for medicin - bruger de computermodeller, der efterligner variablerne på Jorden og drejer på drejeknapper. "Med model-simuleringer har du stort set store populationer, du kan se på, " siger Diffenbaugh. "Det er her modellerne kommer ind, de tillader os at have flere jordarter at se på."
En klimamodel fungerer ved at opdele Jordens atmosfære og overflade i et gitter, ligesom linierne med breddegrad og længdegrad på en klode. ”Modellen er nødt til at opdele rummet i bunker, ” siger Adam Schlosser, seniorforsker ved Center for Global Change Science. Jo mindre biter, jo mere præcis vil modellen være.
Disse klimamodeller fungerer godt, når det gælder at fange store mønstre. De "er ret gode til at simulere den globale skala, " siger Diffenbaugh. Men ekstreme vejrbegivenheder er mere udfordrende, fordi de er sjældne, lokaliserede og fremkaldt af en hvirvlende blanding af miljøfaktorer. I øjeblikket fungerer de fleste klimamodeller på en temmelig grov skala på grund af begrænsninger i super computerkraft, siger Schlosser.
Dette er en del af grunden til, at modellering af ekstreme begivenheder som hetebølger er lettere end modellering, for eksempel, individuelle storme eller tornadoer. Varmebølger sker over store geografiske regioner, som grove modeller nemt kan fange. ”Når du ser nyheder om tornadojægere, ser de på vejrbegivenheder, der er på størrelse med en lille by. En klimamodel kan ikke nå ned til den opløsning, ”siger Schlosser.
Ikke endnu, i det mindste. Computere går hurtigere, og klimaforskere finder ud af måder til at knuse flere data til for at styrke deres forudsigelsesevne. ”Vi analyserer enhver variabel, som vi muligvis kunne få vores hænder på, ” siger Schlosser. Stadig er der stadig udfordringer, når det kommer til at opbygge nok bevismateriale til at fremsætte påstande om øget sandsynlighed. Som Diffenbaugh udtrykker det: "Videnskab er meget konservativ."
Den stigende og til tider alarmerende hyppighed af oversvømmelser, tørke, varmebølger og kraftige storme kan have en sølvfor: De giver forskere til data, som forskere kan tilslutte deres modeller. Med andre ord gør de forbindelserne mellem forekomsten af lokale ekstreme begivenheder og menneskeskabte klimaændringer mere klare.
Ting, du hører meteorologen nævne i de nøjagtige nyheder - vindhastighed, trykfronter, temperatur, fugtighed, ustabilitet i atmosfæren - er alle ingredienser i kogebogen med ekstrem vejr.
"Vi kan bruge disse fortællende tegn som en opskrift - når du ser disse ingredienser samles, skal du være i et miljø for en storm, " siger Schlosser. "Det er de slags ting, vi har brugt, og de har haft succes med at skabe et godt spring i vores tillid til modelkonsensus om, hvor alt dette går i fremtiden."
Diffenbaugh er enig. Når det kommer til at forudsige specifikke vejrbegivenheder, "har vi bevæget os virkelig hurtigt fra at sige 'vi gør ikke det' som vores offentlige holdning, til nogle dristige pionerer, der prøver at gøre det, til nu en række grupper, der arbejder hårdt."
Som den nylige klimarapport viser, har forskere nu større tillid, når de fremsætter påstander om den rolle, som menneskeskabte klimaændringer spiller i stigende ekstreme vejrbegivenheder. ”Konsensus bliver stærkere og stærkere, ” siger Schlosser. ”Det betyder ikke noget, hvilken retning det går, vi vil bare være tillid til det.”
Alligevel illustrerer udfordringerne ved at drille årsagerne til noget så komplekst som vejret også måderne, hvorpå klimaændringer er i modsætning til noget andet videnskabsområde. ”Det ville være dejligt at have 100 jordarter, så du kan dreje drejeknapper og øge dette eller mindske det og se, hvad der sker, ” siger Kunkel. ”Det har vi ikke. Vi lever vores eksperiment. ”
Han holder pause og tilføjer: "desværre."
