Тестирование ледникового периода выявило проблемы с чувствительностью климатических моделей

Ключевым для полезности климатических моделей как инструмента для ученых и политиков является их способность связывать изменения уровней парниковых газов в атмосфере с соответствующими сдвигами температуры. Одна из таких мер — равновесная климатическая чувствительность (ECS), представляющая прогнозируемое потепление после удвоения уровня атмосферного углекислого газа (CO₂).

Традиционно климатические модели прогнозировали повышение на 1,5–4,5°C для удвоения CO₂ относительно доиндустриального климата. Однако многие новейшие модели показывают значения, превышающие 5°C, что, если они верны, будет иметь серьёзные негативные последствия для наших усилий по преодолению глобального потепления. Zhu et al. исследовали этот тренд, используя одну из моделей с высокой ECS — Community Earth System Model версии 2 (CESM2) — для моделирования климата во время пика последнего ледникового периода, известного как Последний ледниковый максимум (LGM).

LGM произошел около 21 000 лет назад и часто используется для оценки климатических моделей. Он представляет условия, радикально отличающиеся от современных: гораздо более низкий уровень парниковых газов, обширные ледниковые щиты, покрывавшие Северную Америку и Европу, и более низкий уровень моря. При этом LGM достаточно недавний период, для которого существует обширное геологическое свидетельство как климатических воздействий, так и результирующих изменений температуры поверхности.

Авторы сконфигурировали CESM2, максимально приблизив её к использованию в исследованиях современного изменения климата, исключив лишь те компоненты (например, биогеохимию растительности), для которых нет хороших данных по LGM. В течение 500 модельных лет после инициализации глобальная средняя температура поверхности в CESM2 упала на 11°C ниже доиндустриальной эпохи, что примерно на 5°C холоднее, чем указывают геологические прокси-данные. Для сравнения, предшественник модели, CESM1, давал значения на несколько градусов теплее, укладывающиеся в диапазоны неопределённости прокси-данных.

Авторы объясняют расхождение между CESM1 и CESM2 тем, как последняя обрабатывает облака. Атмосферная модель в CESM2 была обновлена, чтобы смоделированные компьютером облака вели себя больше как в реальном мире, что влияет на коротковолновую облачную обратную связь — способность облаков отражать поступающий солнечный свет обратно в космос в условиях изменения климата. Когда CESM2 была настроена на использование старого атмосферного пакета (без этих обновлений), большая часть избыточного снижения температуры исчезла. Исследователи предполагают, что CESM2, вероятно, переоценивает коротковолновую облачную обратную связь и, следовательно, ECS.

Эти результаты согласуются с другими исследованиями моделей текущего поколения, показывающих высокую ECS. Учёные заявляют, что выводы иллюстрируют сложность использования современных наблюдений для ограничения прогнозов будущего изменения климата и подчёркивают ценность информации о прошлых климатических эпизодах.