Модели переходят от мозга к дождю

Климатологи стремятся точнее предсказывать будущие изменения климата. Они создают невероятно детальные компьютерные модели, но даже они не могут учесть всю бесконечную сложность реальной климатической системы. Неизбежные приближения, которые приходится делать, приводят к тому, что в прогнозах осадков — одного из важнейших и сложнейших аспектов климата — разные модели показывают очень разные результаты.

Но что, если в основе своей они не так уж и различны? Что если все они согласны, что муссон станет влажнее в будущем, а расходятся лишь во мнении о времени года, когда он наступит, или о точной траектории его движения? «Каждая модель немного похожа на фотографию одного и того же объекта, сделанную под немного разным углом, — объясняет Адам Леви из Оксфордского университета. — Если просто наложить их друг на друга, они не совпадут во многих местах, но если скорректировать разные перспективы — например, смещение муссона на месяц-два или его сдвиг южнее или севернее — многие различия между моделями могут просто исчезнуть».

Команда Оксфордского университета представила в Geophysical Research Letters новый метод, применяющий техники анализа человеческого мозга к климатическим моделям. В медицинской визуализации математические методы используются для определения взаимосвязей между анатомическими областями мозга, которые могут выглядеть по-разному у разных пациентов, что необходимо для «совмещения» изображений и выявления общих симптомов или паттернов.

Исследователи применили эти техники к 14 современным глобальным климатическим моделям. Сначала они трансформировали исторические симуляции этих моделей, чтобы лучше согласовать их с наблюдениями, а затем применили эти трансформации к прогнозам моделей, чтобы увидеть, как это повлияет на их согласие относительно будущих осадков. Работа велась в сотрудничестве с исследователями из Оксфордского центра функциональной МРТ головного мозга (FMRIB).

«Климатические модели сильно расходятся в прогнозах осадков, что является огромной проблемой, поскольку изменения в количестве осадков окажут большее влияние на человечество, чем многие другие аспекты изменения климата. Однако мы обнаружили, что, трансформируя модели с помощью нашей техники, нам удалось устранить существенную часть разногласий», — поясняет Адам Леви.

Трансформация повысила согласованность между моделями в среднем на 15%, хотя в некоторых регионах эффект был более выраженным. В целом, согласие по моделям осадков увеличилось для 66% поверхности Земли. Этот первый тест использовал экстремальный сценарий климата, при котором неконтролируемые выбросы CO₂ увеличивают его концентрацию в атмосфере в четыре раза. В планах — применение метода к более реалистичным и умеренным сценариям.

«Долгосрочная цель — научиться делать точные прогнозы того, как изменение климата повлияет на среднее количество осадков в заданное время в заданной точке земного шара», — говорит Адам Леви. Такие методы могут дать гораздо более чёткую картину того, что климатические модели на самом деле говорят об изменении режима осадков, что поможет облегчить работу политикам, планирующим будущее нашей планеты.