新模型旨在預測氣候的快速變化

科學家正在用現有資料檢驗先進的氣候模擬模型,發現它們執行良好,能夠更好地預測劇烈的氣候變化

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過去、現在和未來的氣候模型似乎並不缺乏。但是,本週的《科學》雜誌上出現了一幅新的、動態的氣候變化圖景,這可能會影響未來條件的預測方式。

最近的歷史對人類是友好的,在過去的大約10,000年中提供了相對穩定的氣候。許多先前的模型重新建立了這段歷史的短暫片段。

但是,夏威夷大學馬諾阿分校的海洋學教授阿克塞爾·蒂默曼說,“這些快照都無法捕捉到突發的氣候變化和轉變”,因此它們對於預測即將到來的突變不太有用。即使在不久的將來,情況不會像2004年氣候失控的電影《後天》那樣發展,科學家也需要能夠產生關於突變(更可能跨越數百年或數千年,而不是幾天)將是什麼樣子以及為什麼可能發生的準確模型,威斯康星大學麥迪遜分校氣候研究中心主任兼該研究的首席作者劉徵宇解釋說。

新的計算機模擬嘗試做到這一點。基於美國國家大氣研究中心的社群氣候系統模型,它為科學家提供了對快速氣候變化的一些原因和影響的新的理解——到目前為止,在與冰芯樣本的資料進行比對時,這種理解是可靠的。

劉和他的同事們從大約21,000年前開始他們的建模——上次冰河時代的全盛時期。但他們對最近一次的全球變暖時期,即約14,500年前發生的博林-阿勒羅德時期特別感興趣,當時格陵蘭島的平均氣溫在大約3,000年內上升了約15攝氏度。變暖的原因仍然存在爭議,但劉和他的團隊專注於隨著冰川消退而湧入海洋的融化冰川水,這自相矛盾地減緩了北大西洋的洋流,該洋流阻止了歐洲凍結。如果北極地區(如格陵蘭島)的冰再次融化,全球可能會面臨類似的情況,儘管其他地方正在變暖,但歐洲可能會進入一個更冷的時代。

該團隊的流程背後是一個由各個領域的專家(從地質學到海洋學再到計算機科學)組成的多元化團隊,大量的硬資料以及一些強大的超級計算機。該模型的活躍元素包括大氣、海洋、陸地表面(包括植被)和冰。它還包括太陽輻射和二氧化碳水平的規定資訊。

劉說,由於有大量資料和詳盡的超級計算機運算,“我們必須非常小心”。該模型需要進行如此多的計算,以至於即使在田納西州的橡樹嶺國家實驗室花費了一年多的計算機時間,也只能執行一次。

該團隊的模擬現在已經達到大約10,000年前,並且仍在努力建模,朝著今天邁進,劉報告說,在此過程中,利用冰芯和其他挖掘出的資料來支援結果。

在《科學》雜誌上撰寫了一篇隨刊評論的蒂默曼說:“總體思路是測試現在和過去,並希望[該模型]在未來有效。” “這是一個美妙的進步。”

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