Понедельник, 4 марта, 2024
ДомойЗемляУжасающая правда: слепое пятно моделей земной системы в отношении выбросов вечной мерзлоты

Ужасающая правда: слепое пятно моделей земной системы в отношении выбросов вечной мерзлоты

- Advertisement -

Комментарий в Природа Изменение климата вызывает обеспокоенность по поводу того, как финансирование науки влияет на модели системы Земли, особенно при моделировании выбросов вечной мерзлоты для прогнозирования климата. В статье подчеркивается необходимость долгосрочного финансирования и передовых ресурсов для повышения точности моделей и решения проблем сложного моделирования климата. Фото: SciTechDaily.com

Проблемы с финансированием и сложность не позволяют процессам вечной мерзлоты включаться в модели, определяющие глобальные климатические цели.

Согласно новому комментарию, опубликованному сегодня (18 января) в Природа Изменение климата Центром климатических исследований Вудвелла и международной командой экспертов по моделированию.

Выбросы от вечной мерзлоты и проблемы моделирования

Выбросы от таяния вечной мерзлоты, мерзлой земли на Севере, которая содержит в два раза больше углерода, чем атмосфера, и тает из-за антропогенного потепления климата, являются одной из крупнейших неопределенностей в будущих климатических прогнозах. Но точное представление динамики вечной мерзлоты отсутствует в основных моделях, прогнозирующих будущие выбросы углерода.

Только две из одиннадцати моделей системы Земли (ESM), использованных в последнем отчете Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), вообще включают круговорот углерода в вечной мерзлоте, а те, которые в настоящее время это делают, используют чрезмерно упрощенные приближения, которые не отражают полностью динамические процессы. что углерод вечной мерзлоты может выбрасываться в атмосферу по мере потепления климата. Процессы, которые исследователи наблюдали в полевых условиях, например, то, как резкое таяние вечной мерзлоты может создавать пруды и озера и изменять гидрологию поверхности, противоречат этим приближениям, но имеют серьезные последствия для углерода вечной мерзлоты и его потенциального воздействия на глобальный климат.

Карта, показывающая нынешнюю протяженность вечной мерзлоты в Северном полушарии (голубой цвет) и прогнозируемую протяженность вечной мерзлоты в 2070 году (темно-синий) по сценарию RCP 4.5. Фото: Грег Фиск / Центр климатических исследований Вудвелла.

Необходимость точного моделирования климата

«То, что происходит с углеродом в вечной мерзлоте, является одним из самых больших неизвестных в отношении нашего будущего климата», — сказала Кристина Шедель, старший научный сотрудник Центра климатических исследований Вудвелла и ведущий автор отчета. «Модели системы Земли имеют решающее значение для прогнозирования того, где, как и когда этот углерод будет высвобожден, но группы моделирования в настоящее время не имеют ресурсов, необходимых для точного изображения вечной мерзлоты. Если мы хотим более точных прогнозов климата, это необходимо изменить».

Проблемы в разработке моделей и финансировании

Модели системы Земли, управляемые суперкомпьютером программы, которые могут прогнозировать будущие выбросы углерода и динамику климата, могут предсказывать только те процессы, которые они представляют. И по мере того, как ученые узнают больше о сложных физических и биогеохимических взаимодействиях, составляющих систему Земли, ЭСМ становятся все более сложными, охватывая все больше и больше процессов. На практике это означает годы разработки высокотехнологичного кода, интеграции данных наблюдений, параметризации и тестирования модели.

Но большая часть финансирования научных исследований осуществляется по трехлетнему циклу финансирования и структурирована вокруг проектов, которые решают новые научные вопросы. По словам авторов, этот относительно короткий цикл слишком короткий для обучения разработчиков моделей или выполнения ключевых и сложных этапов разработки моделей до того, как команды сменят команду.

«Поскольку эти системы моделирования становятся все более сложными, аспиранту или постдоку становится все труднее и труднее «вникнуть в курс дела» достаточно быстро, чтобы по-настоящему понять весь объем потребностей в разработке модели и завершить проект разработки. в типичном трехлетнем графике рассмотрения предложения», — сказал Дэвид Лоуренс, соруководитель модели наземных систем сообщества в Национальном центре атмосферных исследований.

«К сожалению, это оставляет многие проекты незавершенными». Лоуренс, соавтор отчета, сказал, что, хотя совместные группы моделирования, с которыми он работает, добиваются успехов в изображении сложных процессов вечной мерзлоты, ограниченное финансирование означает, что «темпы, с которыми улучшения внедряются обратно в основную кодовую базу CTSM, относительно медленны. »

Призыв к увеличению финансирования и сотрудничества

«Для обеспечения необходимой инфраструктуры и поддержки, необходимой для разработки моделей, необходимо существенное финансирование, порядка нескольких миллионов долларов на каждый ESM», — пишут авторы. Такое целевое финансирование и высококвалифицированные разработчики программного обеспечения и программисты, утверждают они, могут помочь ускорить происходящее усовершенствование модели.

«В последние годы арктические исследования стали очень совместными и сложными — ученые больше не изучают одно растение в одном месте», — сказал Шедель. «И хотя потребность в долгосрочных данных и разработке сложных моделей становится все более очевидной, доступность финансирования не поддерживается. Мы хотели бы, чтобы возможности финансирования соответствовали климатическим проблемам, с которыми мы сталкиваемся».

«Наше понимание того, как вечная мерзлота тает и выделяет углерод, резко улучшилось за последние 15 лет», — сказал Брендан Роджерс, научный сотрудник Центра климатических исследований Вудвелла и соруководитель проекта Permafrost Pathways. «Финансирование моделей системы Земли, отражающих таяние вечной мерзлоты, обеспечит реализацию этих преимуществ в моделях, а также то, что важнейшие климатические цели и углеродные балансы основаны на лучших научных знаниях, которые у нас есть».

Ссылка: «Модели системы Земли должны включать углеродные процессы в вечной мерзлоте», Кристина Шедель, Брендан М. Роджерс, Дэвид М. Лоуренс, Чарльз Д. Ковен, Виктор Бровкин, Элеонора Дж. Берк, Элен Жене, Дебора Н. Ханцингер, Эльчин Джафаров, А. Дэвид Макгуайр, Уильям Дж. Райли и Сьюзен М. Натали, 18 января 2024 г., Природа Изменение климата.
DOI: 10.1038/s41558-023-01909-9

Этот комментарий был написан учеными из Центра климатических исследований Вудвелла, Национального центра атмосферных исследований, Национальной лаборатории Лоуренса Беркли, Института метеорологии Макса Планка, Метеорологического бюро Центра Хэдли, Университета Аляски в Фэрбенксе и Университета Северной Аризоны. Авторы получили финансирование от Министерства энергетики США и путей вечной мерзлоты в рамках проекта TED Audacious.

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме