داده های جدید نشان می دهد که تغییرات آب و هوایی ممکن است سریعتر از پیش بینی ها باشد

26 مه 2022 -توسط موسسه علوم وایزمن -طوفان های زمستانی در نیمکره جنوبی. اعتبار: جهان بینی ناسا

حدود 30 شبکه کامپیوتری عظیم و پیچیده در خدمت دانشمندانی هستند که در خط مقدم تحقیقات تغییرات آب و هوایی قرار دارند. هر شبکه یک برنامه نرم افزاری متشکل از میلیون ها خط کد را اجرا می کند. این برنامه ها مدل های محاسباتی هستند که تعداد بی شماری از پدیده های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی را که با هم آب و هوای سیاره ما را تشکیل می دهند، ترکیب می کنند. مدل‌ها وضعیت جو زمین، اقیانوس‌ها، زمین و یخ‌ها را محاسبه می‌کنند، تغییرات آب و هوایی گذشته و حال را ثبت می‌کنند و از داده‌ها برای پیش‌بینی تغییرات آب و هوایی آینده استفاده می‌کنند. این نتایج توسط مؤسسات تحقیقاتی پیشرو در سراسر جهان، از جمله مؤسسه علوم Weizmann تجزیه و تحلیل شده و سپس در گزارش ارزیابی هیئت بین‌دولتی سازمان ملل در مورد تغییرات آب و هوا (IPCC) گنجانده شده است. سیاست گذاران زمانی که استراتژی های سازگاری و کاهش تغییرات آب و هوایی را که یکی از بزرگترین بحران های نسل ما است، تشکیل می دهند، بر گزارش IPCC تکیه می کنند.

مطالعه جدیدی که  در Nature Climate Change منتشر شد، مطمئناً IPCC و سایر نهادهای زیست محیطی را مورد توجه قرار خواهد داد. تیمی از دانشمندان به رهبری دکتر ری چمکه از دپارتمان علوم زمین و سیاره ویزمن تشدید قابل توجهی از طوفان های زمستانی در نیمکره جنوبی را آشکار کردند. این مطالعه که با همکاری دکتر یی مینگ از دانشگاه پرینستون و دکتر جانی یووال از MIT انجام شد، مطمئناً موجی در گفتگوهای آب و هوایی ایجاد می کند. تاکنون، مدل‌های اقلیمی تشدید طوفان‌های زمستانی ناشی از انسان را تنها در اواخر این قرن پیش‌بینی کرده‌اند. در مطالعه جدید، Chemke و تیمش شبیه‌سازی مدل آب و هوا را با مشاهدات طوفان فعلی مقایسه کردند. کشف آنها مبهم بود: مشخص شد که تشدید طوفان در دهه های اخیر به سطوحی رسیده است که پیش بینی می شد در سال 2080 رخ دهد.

طوفان زمستانی یک پدیده آب و هوایی است که فقط چند روز طول می کشد. هر طوفان به صورت جداگانه وزن آب و هوایی زیادی ندارد. در مجموع، این طوفان‌ها تأثیر قابل‌توجهی دارند و بر انتقال گرما، رطوبت و تکانه درون جو تأثیر می‌گذارند که در نتیجه بر مناطق مختلف آب و هوایی روی زمین تأثیر می‌گذارد. یک مثال از این نقش طوفان ها در تنظیم درجه حرارت در قطب های زمین است. طوفان های زمستانی مسئول اکثر انتقال گرما به دور از مناطق گرمسیری به سمت قطب ها هستند. بدون سهم آنها، میانگین دمای قطب حدوداً حدودا خواهد بود. 30 درجه سانتیگراد کمتر است. به طور مشابه، تشدید جمعی این طوفان‌ها تهدیدی واقعی و قابل توجه برای جوامع نیمکره جنوبی در دهه‌های آینده ایجاد می‌کند.

چمکه می‌گوید: «ما تمرکز خود را بر روی نیمکره جنوبی انتخاب کردیم، زیرا تشدید ثبت شده در آنجا قوی‌تر از نیمکره شمالی بوده است. چمکه می افزاید: “ما نیمکره شمالی را بررسی نکردیم، اما به نظر می رسد که شدت طوفان ها در این نیمکره در مقایسه با نیمکره جنوبی کندتر است. اگر این روند ادامه داشته باشد، ما شاهد تشدید طوفان زمستانی قابل توجه تری در سال ها و دهه های آینده خواهیم بود.

چمکه در آزمایشگاه خود در مؤسسه وایزمن، مکانیسم‌های فیزیکی زیربنای تغییرات آب و هوایی در مقیاس بزرگ را بررسی می‌کند. در این مطالعه، او و شرکای تحقیقاتی‌اش به دنبال این بودند که بفهمند آیا این تغییرات در الگوهای آب و هوایی ناشی از عوامل خارجی (مانند فعالیت‌های انسانی) است یا اینکه این تغییرات ناشی از نوسانات داخلی سیستم آب و هوای جهانی است. آنها مدل‌های آب و هوایی را که الگوهای تشدید طوفان را تحت تأثیر مجزای عوامل اقلیمی داخلی، بدون تأثیر خارجی شبیه‌سازی می‌کردند، تجزیه و تحلیل کردند. آنها نشان دادند که طی 20 سال گذشته، طوفان‌ها سریع‌تر از آنچه که تنها با رفتار آب و هوایی داخلی توضیح داده می‌شود، تشدید شده‌اند.

علاوه بر این، محققان فرآیند فیزیکی پشت تشدید طوفان را کشف کردند. تجزیه و تحلیل نرخ رشد طوفان ها نشان داد که تغییرات در جریان های جت جوی در چند دهه گذشته باعث این تشدیدها شده است و مدل های آب و هوایی فعلی قادر به انعکاس دقیق این تغییرات نیستند.

مطالعه Chemke، Ming و Yuval دو پیامد فوری و قابل توجه دارد. اول، نشان می‌دهد که نه تنها پیش‌بینی‌های اقلیمی برای دهه‌های آینده شدیدتر از ارزیابی‌های قبلی است، بلکه نشان می‌دهد که فعالیت‌های انسانی ممکن است تأثیر بیشتری بر نیمکره جنوبی نسبت به تخمین‌های قبلی داشته باشد. این بدان معناست که برای جلوگیری از آسیب های اقلیمی در این منطقه به مداخله سریع و قاطع نیاز است. دوم، اصلاح تعصب در مدل‌های اقلیمی ضروری است، به طوری که این مدل‌ها بتوانند پیش‌بینی آب و هوایی دقیق‌تری در آینده ارائه دهند.

آیا مدل‌های اقلیمی دیگر پدیده‌های مهم را به‌طور نادرست پیش‌بینی می‌کنند؟

آیا مدل‌های اقلیمی می‌توانند به‌طور نادرست سایر پدیده‌های مهم را پیش‌بینی کنند؟ Chemke می‌گوید: «مدل‌ها در پیش‌بینی تقریباً تمام پارامترها کار بسیار خوبی انجام می‌دهند. ما یک پارامتر را کشف کرده‌ایم که حساسیت مدل‌ها برای آن باید تنظیم شود. برای مثال، تغییرات در دما، بارندگی، یخ دریا و الگوهای طوفان تابستانی همگی با دقت شبیه‌سازی می‌شوند.»

انتظار می رود یافته های این مطالعه به محققان آب و هوا در سراسر جهان کمک کند تا تعصب در مدل ها را اصلاح کنند و پیش بینی دقیق تری از الگوهای آب و هوایی آینده ایجاد کنند. علاوه بر این، درک به روز شده از تشدید طوفان های زمستانی در چند دهه گذشته به ما کمک می کند تا درک بهتری از وضعیت آب و هوای زمین به دست آوریم. دانشمندان علوم اقلیمی اکنون قادر خواهند بود میزان آسیبی را که انتظار می رود تغییرات آب و هوایی وارد کند را با دقت بیشتری تخمین بزنند – آسیبی که تنها در صورتی کاهش می یابد که بشریت مداخله کند و مسئولیت آینده سیاره را به عهده بگیرد.