هل يفوق تغير المناخ قدرتنا على التنبؤ بموجات الحر الشديدة؟

عندما يحدث حدث مناخي شديد في مكان ما من العالم هذه الأيام ، فمن الشائع قراءة اقتباسات من علماء المناخ يشرحون فيها أن هذا هو بالضبط نوع الحدث الذي نتوقع رؤيته في كثير من الأحيان مع تقدم تغير المناخ. غالبًا ما تكون مثل هذه الأحداث مدمرة ، ولكن ليس من المستغرب إذا كنت تولي اهتمامًا للتوقعات المناخية التي أصدرها العلماء لعقود عديدة حتى الآن.

لكن في كثير من الأحيان ، يكون الحدث شديد التطرف لدرجة أنه يجعل العلماء يتساءلون عن فهمنا لمدى سرعة تقدم تغير المناخ. كان أحد هذه الأحداث هو الموجة الحارة عبر منطقة شمال غرب المحيط الهادئ بالولايات المتحدة وكندا في الصيف الشمالي لعام 2021 ، عندما وصلت درجات الحرارة في بعض المواقع إلى 49 درجة مئوية (121 درجة مئوية) – وهي درجة حرارة أعلى من الرقم القياسي المسجل في ولاية تكساس على الإطلاق.

لقد حطم سجلات الحرارة بهامش واسع لدرجة أن العلماء نقلوا في وسائل الإعلام قائلين إنهم لم يتوقعوا أن يشهدوا درجات حرارة عالية جدًا في شمال غرب المحيط الهادئ حتى وقت لاحق من هذا القرن.

كان الشاغل الأساسي لهؤلاء العلماء هو أن نماذج المناخ الحاسوبية لدينا هي الأفضل في محاكاة الأشياء التي تمتد لمساحات كبيرة وفترات زمنية طويلة ، مثل متوسط ​​درجة الحرارة العالمية السنوية (ما نعنيه بشكل عام عندما نقول “المناخ”). فهي ليست جيدة في محاكاة الأشياء الصغيرة مثل العاصفة الفردية أو الرياح الساخنة (أي “الطقس”).

اقرأ المزيد: درجات الحرارة المتطرفة “مستحيلة إحصائيًا” هنا – حددنا المناطق الأكثر عرضة للخطر

ليس الأمر أن نماذجنا لا يمكنها محاكاة الطقس على نطاق صغير – إنها في الأساس نفس النماذج التي نستخدمها للتنبؤ بالطقس – إنها مكلفة للغاية من الناحية الحسابية لتكبيرها وتشغيلها في “وضع الطقس” للحصول على محاكاة مفصلة للغاية . من الممكن التنبؤ بالطقس لمدة سبعة أيام ، ولكن ليس لمحاكاة المناخ لمدة قرن من الزمان.

بالنظر إلى هذا القيد ، كان العلماء الذين تم الاستشهاد بهم في وسائل الإعلام قلقين من أن الأحداث الجوية المتطرفة قد تكون أكثر حساسية لتغير المناخ مما توحي به نماذجنا.

الكمية مهمة أيضًا

في حين أن هذه المخاوف حول جودة نماذج المحاكاة الخاصة بنا على المقاييس ذات الصلة بالطقس صحيحة ، وما يتم إغفاله غالبًا هو كمية من نماذج المحاكاة المعنية. بالنظر إلى التباين الطبيعي في النظام المناخي ، يفضل العلماء عدم الاعتماد على محاكاة نموذجية واحدة فقط عند عمل الإسقاطات المناخية. بدلاً من ذلك ، يديرون مجموعة من عمليات المحاكاة لمدة قرن من الزمان – من حفنة قليلة فقط إلى 50 أو أكثر لمجموعات النمذجة ذات الموارد الجيدة – وإلقاء نظرة على مجموعة النتائج المحتملة.

بالنسبة لمقاييس المناخ مثل متوسط ​​درجة الحرارة العالمية السنوية ، فهذه عمليات محاكاة كافية لالتقاط النطاق الكامل من الاحتمالات. إنها قيمة لا تختلف كثيرًا من سنة إلى أخرى لأنها تمثل متوسطًا في جميع أنحاء العالم ، لذا فإن إشارة تغير المناخ تهيمن على التباين الطبيعي. لاستخدام مصطلح أكثر تقنية قليلاً ، نقول إنه يحتوي على نسبة عالية “إشارة إلى ضوضاء”.

في المقابل ، يمكن أن يختلف الطقس بشكل كبير على مدى فترات زمنية قصيرة نسبيًا ، وبالتالي فإن نسبة الإشارة إلى الضوضاء في المناخ منخفضة للغاية. يعد شيء مثل أكثر أيام السنة سخونة في مكان معين صاخبًا بشكل خاص ، لأن الاختلافات الصغيرة في محاذاة أنماط الطقس يمكن أن تحدث فرقًا كبيرًا بين يوم حار عادي ويوم يحطم الأرقام القياسية.

في هذه الحالة ، ستكون هناك حاجة إلى العديد من عمليات المحاكاة لتقدير الحد الأعلى بشكل موثوق لدرجات الحرارة القصوى الممكنة.

اقرأ المزيد: يتم استخدام “الطقس” و “المناخ” بالتبادل. لا ينبغي أن يكونوا كذلك

كم عدد المحاكاة كافية؟

لمحاولة فهم عدد عمليات المحاكاة المطلوبة ، استخدم بحثنا المنشور مؤخرًا نموذجًا مناخيًا لمحاكاة 45000 سنة من الطقس اليومي في مطار سياتل تاكوما في شمال غرب المحيط الهادئ.

ثم مررنا بعملية انتقاء 1000 عينة عشوائية من 100 عام من البيانات من هؤلاء السكان البالغ عددهم 45000 سنة ، ثم 1000 عينة من 500 سنة ، 1000 سنة ، 5000 سنة ، وهكذا. لكل عينة ، قمنا بتدوين الحد الأقصى لدرجة الحرارة اليومية التي وجدناها (أي درجة الحرارة المسجلة الناتجة في كل من نماذج المحاكاة هذه).

ولدهشتنا ، مع زيادة العينات ، أظهرت درجات الحرارة القياسية التي وجدناها أدلة قليلة على الاستقرار. لقد استمروا في النمو ، مما يشير إلى أن العينات التي تمتد لعدة آلاف من السنين غير كافية لالتقاط النطاق الكامل لدرجات الحرارة القصوى المحتملة.

السبب في استمرارنا في العثور على أيام أكثر سخونة مع نمو حجم العينة هو أن العينات الأكبر تضمنت المزيد من أنماط الطقس. هذا يعني أن هناك فرصة أكبر لإنتاج نمط فريد مع محاذاة شبه مثالية لأنظمة الطقس لتوليد المزيد من الحرارة في موقعنا الثابت. لقد اتضح أن أنماط الطقس التي تنتج أقصى درجات الحرارة فريدة جدًا – وهي في الواقع أكثر ندرة مما كنا نتوقع.

حظ القرعة

من هذا المنظور ، فإن الحرارة المحطمة للأرقام القياسية التي شهدتها منطقة شمال غرب المحيط الهادئ في عام 2021 لم تكن فقط بسبب الاتجاه العام للتدفئة العالمية ، ولكن أيضًا إلى التقلب العشوائي للطقس. ويشير بحثنا إلى أن العامل الأخير يلعب دورًا أكبر في هذا النوع من الأحداث أكثر مما توقعه العديد من علماء المناخ.

هذا يعني أنه على الرغم من أن الموجة الحارة في شمال غرب المحيط الهادئ حطمت الأرقام القياسية بهذا الهامش الواسع ، فإن هذا ليس بالضرورة علامة على أن تغير المناخ يحدث بشكل أسرع من المتوقع ، أو أن نماذجنا تقوم بعمل سيئ في محاكاة كيف يزيد تغير المناخ من احتمالية حدوث تغيرات شديدة. موجات الحر.

يمكن ببساطة أن تكون أحجام عيناتنا صغيرة جدًا. إذا أجرينا المزيد من عمليات المحاكاة النموذجية ، لكان بإمكاننا محاكاة فرصة الاصطفاف الصحيحة للطقس لتوليد يوم حطم الرقم القياسي ، مما يعني أن موجة الحرارة الحقيقية هذه لن تكون قد تجاوزت توقعات علماء المناخ إلى هذا الحد.

اقرأ المزيد: تظهر موجة الحر في أمريكا الشمالية أننا بحاجة إلى معرفة كيف سيغير تغير المناخ طقسنا

تم استخدام التطورات في أجهزة الكمبيوتر العملاقة تقليديًا لتشغيل نماذج مناخية بدقة أعلى (أي للتكبير والاقتراب من “وضع الطقس”). ولكن عندما يتعلق الأمر بالتنبؤ بمدى قسوة الطقس في عالم يزداد احترارًا ، فقد نحصل على المزيد من الدوي لجهودنا من خلال استخدام هذه التطورات لتشغيل العديد من عمليات المحاكاة أيضًا. سيوضح لنا ذلك نوع الحرارة الشديدة المحتملة كحدث نادر الآن ، وما سيكون أكثر شيوعًا في العقود القادمة.