Неопределенность климатических моделей затрудняет долгосрочное планирование

Новая статья в Philosophical Transactions of the Royal Society A указывает на слабые места в нашем понимании изменения климата и предлагает пути их устранения. Эти проблемы приводят к огромному разбросу в прогнозах скорости роста температур, что серьезно влияет на долгосрочное политическое и экономическое планирование. Ведущий автор — доктор Найджел Фокс из Национальной физической лаборатории Великобритании.

Климат Земли, несомненно, меняется, но скорость и последствия изменений неясны. Наиболее надежные модели опираются на данные сложных измерений ключевых параметров — ледового и облачного покрова, уровня моря, температуры, содержания хлорофилла и радиационного баланса. Большинство этих измерений необходимо проводить из космоса в течение длительных периодов, что создает две основные проблемы.

Во-первых, для обнаружения малых изменений на фоне естественной изменчивости требуются десятилетние ряды данных, выходящие за срок службы одной миссии. Это диктует необходимость не только высокой точности, но и уверенности в согласованности измерений. Во-вторых, калибровка спутниковых оптических приборов, особенно сложная после запуска, со временем дрейфует, в отличие от регулярно калибруемых наземных инструментов.

Результатом является широкий разброс прогнозов моделей: оценки роста глобальной температуры к 2100 году варьируются от ~2 до 10°C. Правильный прогноз критически важен для принятия решений по смягчению последствий изменения климата и адаптации к ним — от прогнозирования засух до планирования масштабных инфраструктурных проектов.

Доктор Найджел Фокс заявляет: «Текущие возможности измерений требуют более 30 лет для определения наиболее точной модели. Необходимое снижение неопределенностей — сложнейшая задача, на порядок превосходящая требования любой другой промышленной области. Долг ученых — сократить эти неприемлемо большие неопределенности в кратчайшие сроки».

Решение, предложенное в статье, — миссия TRUTHS (Traceable Radiometry Underpinning Terrestrial- and Helio- Studies), концепция которой разработана в NPL. Спутник TRUTHS сможет не только проводить сверхточные измерения (с десятикратным улучшением точности), но и калибровать другие спутники дистанционного зондирования Земли, выступая как «NPL в космосе».

Его данные позволят получить эталонные измерения ключевых климатических индикаторов (облачность, альбедо, солнечная радиация) и обнаружить различия между климатическими моделями уже за десятилетие. TRUTHS также обеспечит калибровку наземных сетей наблюдений и даже ретроспективную коррекцию данных действующих спутников. Это первый аппарат, обеспечивающий высокоточную прослеживаемость измерений к единицам СИ прямо на орбите.

Проект, который могла бы возглавить NPL, рассматривается различными организациями. Европейское космическое агентство рекомендовало изучить пути его реализации, возможно, в сотрудничестве с другими агентствами, включая заинтересованную NASA.