Естественные вариации помогают разрешить климатическую загадку

Новое исследование показывает, что естественные климатические вариации помогают объяснить давнее расхождение между климатическими моделями и спутниковыми наблюдениями за глобальным потеплением.

Спутниковые измерения глобальных изменений температуры атмосферы начались в конце 1978 года и продолжаются по сей день. По сравнению с большинством модельных симуляций, спутниковые данные последовательно показывали меньшее потепление нижних слоев атмосферы Земли. Это заставило некоторых исследователей сделать вывод, что климатические модели слишком чувствительны к выбросам парниковых газов и, следовательно, непригодны для прогнозирования будущих изменений климата.

Однако разрыв между моделями и спутниками в значительной степени обусловлен естественными вариациями климата Земли. «Естественная климатическая изменчивость, вероятно, уменьшила наблюдаемое потепление в спутниковую эпоху», — заявил Стивен По-Чедли, климатолог из Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса (LLNL) и ведущий автор статьи, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Основным драйвером естественных межгодовых вариаций глобального климата является Эль-Ниньо — Южное колебание (ENSO). Каждые несколько лет ENSO порождает событие Эль-Ниньо, которое приводит к повсеместному потеплению атмосферы и океана, длящемуся несколько месяцев. Холодная фаза ENSO — Ла-Нинья — охлаждает атмосферу и создает характерную картину аномально холодной поверхности моря в центральной и восточной тропической части Тихого океана, с более теплыми водами к северу и югу.

Многие климатические модели воспроизводят вариации ENSO, но время наступления этих событий в модельных симуляциях не задано. «Хотя модели призваны представлять средний климат, его изменения и реалистичные естественные вариации, они могут воспроизвести точное время природных климатических событий лишь случайно», — пояснил По-Чедли.

Некоторые десятилетия благоприятствуют событиям Эль-Ниньо или Ла-Нинья. Кластеризация этих событий может создавать декадные колебания, влияющие на скорость потепления атмосферы. Связанные модели циркуляции атмосферы и океана производят такие колебания, но их фазировка не обязательно будет совпадать с реальным миром в спутниковую эпоху.

Цян Фу, профессор Вашингтонского университета и соавтор исследования, отмечает, что «хотя хорошо известно, что естественная изменчивость может создавать десятилетние периоды ослабленного потепления, это исследование демонстрирует, что она также может играть важную роль на относительно длительных 40-летних временных масштабах, которые актуальны для спутниковых записей».

Климатические модели, как правило, симулируют значительно большее потепление, чем спутниковые данные, в тропической тропосфере (самом нижнем слое атмосферы, простирающемся от поверхности Земли до высоты около 11 миль). Этот регион атмосферы представлял особый интерес в предыдущих сравнениях моделей и спутников.

Исследователи вернулись к таким сравнениям, проанализировав сотни симуляций новейшего поколения глобальных климатических моделей. Они обнаружили, что естественная климатическая изменчивость является ключевым компонентом различий между смоделированными и наблюдаемыми темпами потепления. Примерно 13% из более чем 400 симуляций показали потепление тропической тропосферы в пределах диапазона спутниковых результатов. Модельные симуляции, согласующиеся со спутниковыми данными, как правило, демонстрируют паттерн изменения температуры, похожий на Ла-Нинью, как и наблюдения.

Такое соответствие дает два важных вывода. Во-первых, вопреки заявлениям об обратном, современные климатические модели могут симулировать потепление тропической тропосферы, согласующееся с наблюдениями. Во-вторых, естественная изменчивость, вероятно, уменьшила потепление тропосферы за спутниковую эпоху, как в реальном мире, так и в симуляциях, согласующихся со спутниковыми темпами потепления.

Еще одно значимое открытие исследования связано с предположением, что различия между смоделированными и наблюдаемыми темпами потепления обусловлены ошибками в «климатической чувствительности» — величине потепления в ответ на увеличение парниковых газов.

«Модели как с высокой, так и с низкой чувствительностью к росту парниковых газов могут давать симуляции, соответствующие потеплению, оцененному по спутникам», — сказал По-Чедли. «В согласовании смоделированных и наблюдаемых темпов потепления из нашей работы совершенно ясно, что климатическая чувствительность не является единственным определяющим фактором атмосферного потепления. Естественная изменчивость — важная часть головоломки».