U svojem uredu u predgrađu francuskog grada Toulousea, Roland Séférian doslovno iscrtava budućnost našeg planeta. Taj klimatolog, koji radi u Nacionalnom centru za meteorološka istraživanja (CNRM), osmišljava modele za predviđanje budućih klimatskih promjena.
POGLEDAJTE VIDEO:
Među najpoznatijim modelima su oni opisani u izvješćima Međuvladinog panela o klimatskim promjenama (IPCC), tijela UN-a koje ocjenjuje znanost o klimatskim promjenama. Tim se modelima simulira cjelokupni Zemljin sustav, podijeljen u mrežu velikih polja, koja se nazivaju mrežne ćelije. To može otežati zahvaćanje manjih procesa koji oblikuju klimatske rizike na određenim mjestima.
Istraživači u cijeloj Europi razvijaju nove modele Zemljina sustava kako bi ponudili rješenja za dva međusobno povezana izazova, a to su potpuniji prikaz načina na koji ljudske aktivnosti mijenjaju klimu i realističnije simulacije klimatskih procesa na globalnoj i lokalnoj razini.
Praćenje ljudskog utjecaja
Najnoviji modeli na kojima Séférian radi nude rješenje za prvi od tih izazova. S pomoću njih istražuju se klimatske reakcije na ljudske aktivnosti, prije svega na emisije i promjene u korištenju tla.
- Sada možemo vidjeti i ono što bi moglo uslijediti nakon uvođenja tehnologije kojom se ugljični dioksid (CO₂) izvlači iz zraka - objasnio je.
Kako bi se to postiglo, istraživači unapređuju veze između atmosfere, kopna i oceana u klimatskim modelima. Time se olakšava praćenje kretanja emisija koje su posljedica ljudskih aktivnosti kroz Zemljin sustav, uključujući ugljik koji kopno i oceani apsorbiraju i otpuštaju, te načina na koji te promjene utječu na klimu.
Kao stručnjak za oceanografiju, Séférian se specijalizira za proučavanje načina na koji oceani i drugi dijelovi Zemljina sustava apsorbiraju, pohranjuju i otpuštaju ugljik. Od 2021. do studenoga 2025. koordinirao je zajednički istraživački projekt ESM2025, financiran sredstvima EU-a, u okviru kojega su razvijeni modeli Zemljina sustava za proučavanje klimatskih reakcija na ljudske aktivnosti.
Istraživači na Institutu Max Planck, potsdamskom Institutu za istraživanje klimatskih utjecaja i Sveučilištu u Readingu radili su zajedno kako bi poboljšali prikaz tih veza u modelima. Njihov je rad obuhvaćao procese kao što su skladištenje ugljika u tlu, oceanska strujanja, morski ekosustavi i prelazak ugljika iz kopna u more.
Jedno od njihovih otkrića, koje je istaknuto u okviru projekta, pokazuje da rijeke u oceane prenose oko 20 % više ugljika nego što je to navedeno u IPCC-ovoj procjeni iz 2021. To pokazuje zašto je poboljšanje tih veza važno za razumijevanje globalnog ciklusa ugljika.
U postojećim klimatskim modelima potrebno je pojednostavniti neke od tih složenih veza kako bi simulacije bile izvedive. Njihovim usavršavanjem tim uključen u projekt ESM2025 mogao bi dosljednije istražiti utjecaj koji promjene u emisijama i korištenju tla imaju na klimu i šire okruženje.
Uz ta poboljšanja, u unapređenju klimatskih modela pomažu i novi alati, uključujući umjetnu inteligenciju. U okviru projekta ESM2025 znanstvenici su, pored opažanja i prihvaćenih teorija, primijenili i strojno učenje kako bi bolje prikazali međusobnu interakciju klime, ciklusa ugljika i drugih prirodnih ciklusa.
Detaljniji podatci o klimi
Klimatski modeli već dugo pružaju vrijedne informacije o globalnim i regionalnim promjenama. Kako se njihova razlučivost povećava, potrebno im je manje statističkih prečaca, a veća razlučivost znanstvenicima omogućuje proučavanje utjecaja klimatskih promjena na regije i lokalna područja diljem svijeta.
- Tradicionalni modeli osmišljeni su tako da pružaju informacije o globalnoj prosječnoj temperaturi i o tome kako bi se ona mogla promijeniti - rekao je Bjorn Stevens, izvršni direktor Instituta Max Planck za meteorologiju u Hamburgu, u Njemačkoj.
Globalne prosječne vrijednosti korisne su za razumijevanje klimatskih promjena. Međutim, za pojedince i zajednice od ključne su važnosti informacije o određenim mjestima.
- Zamislite da vam dnevna vremenska prognoza za sutra daje samo globalnu prosječnu temperaturu. Većini nas ta bi informacija značila vrlo malo - objasnio je Stevens. On je bio koordinator projekta NextGEMS, još jednog zajedničkog istraživanja financiranog sredstvima EU-a.
Dok su se u okviru projekta ESM2025 proučavale reakcije Zemljina sustava na intenzivne ljudske aktivnosti, Stevens i njegovi kolege razvili su novu generaciju modela u kojima se primjenjuje računalstvo visokih performansi za prikaz lokalnih procesa širom svijeta s detaljnijim fizikalnim podatcima nego što to mogu modeli grube razlučivosti.
Frida Bender, profesorica na Odsjeku za meteorologiju Sveučilišta u Stockholmu, u Švedskoj, jedna je od istraživača u okviru projekta NextGEMS. Objasnila je da se u tradicionalnim modelima koriste mrežni kvadrati čije su stranice u prosjeku duge 150 kilometara. „NextGEMS nam sada omogućuje simulacije klime n razini od nekoliko kilometara, i to globalno”, rekla je.
Profesorica Bender i kolege iz cijele Europe upotrebljavali su simulacije iz projekta NextGEMS, koje se temelje na više fizikalnih podataka, za izradu preciznije slike atmosferskih i oceanskih strujanja, uključujući interakciju tih sustava s ciklusima ugljika, vode i hranjivih tvari na lokalnim razinama širom svijeta.
- To je nešto potpuno novo. I to znači da su sada, u velikom dijelu svijeta, odjednom obuhvaćene regije i mjesta koja nikada nisu bila dio rasprave o klimatskim promjenama - izjavio je Stevens.
Od modela do odluka
Novi modeli s lokalnim podatcima diljem svijeta omogućuju znanstvenicima da ponovno procjenjuju rizike koje globalno zagrijavanje donosi za društvo i ekosustave, a donositeljima odluka pružaju jasnije informacije o tome kako se ti rizici razlikuju od mjesta do mjesta.
Te se informacije mogu iskoristiti i za oblikovanje politika prilagođenih lokalnim uvjetima kako bi se smanjili rizici od katastrofalnih oborina, promjenjivih oceanskih struja, ekstremnih vrućina, suša i šumskih požara.
Na svojim redovitim radionicama istraživači u okviru projekta NextGEMS surađivali su s proizvođačima energije, inženjerima i stručnjacima u području ribarstva kako bi pronašli načine primjene informacija na lokalnoj razini u procesu planiranja – od oceanskih struja i promjena temperature koje utječu na ekosustave do obrazaca vjetrova i naoblake koji utječu na buduću sunčevu energiju i energiju vjetra.
- Modeli lokalne razlučivosti kao dio globalnog sustava mogu svim zainteresiranim stranama olakšati razumijevanje promjena u obrascima vjetra kao posljedice zagrijavanja. To su vrlo važne informacije ako negdje želite postaviti vjetroturbine - naglasila je profesorica Bender.
Oba istraživačka tima doprinose stvaranju jasnije slike o očekivanim klimatskim promjenama i o ulozi koju ljudske aktivnosti imaju u oblikovanju te budućnosti. Njihove simulacije mogu zajednicama, gospodarstvu i donositeljima politika pružiti pouzdanije temelje kako bi bolje razumjeli klimatske rizike u budućim desetljećima i pripremili se za njih.
Napisao: Tom Cassauwers
Članak je izvorno objavljen u časopisu Horizon, posvećenom istraživanjima i inovacijama u EU-u. Istraživanja navedena u ovom članku financirana su iz EU-ova programa Obzor.
Dodatne informacije: