Модели климата, которые прогнозируют слабое потепление в ответ на увеличение концентрации парниковых газов, не соответствуют спутниковым измерениям. Согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Science, будущее потепление, скорее всего, будет хуже, чем предполагалось, если общество не примет соответствующих мер.
Увеличение концентрации парниковых газов, особенно CO₂, приводит к потеплению Земли. Хотя физика глобального потепления хорошо изучена, учёные не могли точно определить, насколько сильным будет потепление при увеличении концентрации CO₂ и других парниковых газов. Основной источник этой неопределённости — то, как облака будут реагировать на потепление климата.
В стабильном климате Земля излучает в космос столько же энергии, сколько получает от Солнца. Однако по мере увеличения концентрации парниковых газов этот баланс меняется. Спутниковые измерения с 2001 года ясно показывают значительные изменения как в поглощении солнечной радиации Землёй, так и в исходящем тепловом излучении планеты.
Модели климата — важный инструмент для понимания того, как атмосфера, включая облака, реагирует на потепление от парниковых газов. Последнее поколение климатических моделей всё ещё имеет относительно большой разброс в прогнозах глобального потепления, которое можно ожидать от одного и того же увеличения концентрации парниковых газов.
Новое исследование, проведённое Центром международных исследований климата (CICERO) совместно с NASA Langley Research Center и Центром изучения климатических перспектив (Priestley Center for Climate Futures, University of Leeds), показывает, что модели климата, прогнозирующие слабое потепление в ответ на увеличение концентрации парниковых газов, не соответствуют спутниковым измерениям. Это означает, что модели с более сильным откликом на увеличение концентрации парниковых газов более реалистичны.
В статье, опубликованной в Science, авторы подчёркивают, что это, в свою очередь, увеличит оценки глобального потепления в этом веке, если мир продолжит двигаться по текущей траектории выбросов. Будущее потепление, скорее всего, будет хуже, чем предполагалось, если общество не примет соответствующих мер.
«Поэтому нам необходимо ещё больше сократить выбросы парниковых газов, чтобы иметь шанс удержать глобальное потепление ниже 2 градусов», — сказал Гуннар Мюр, директор по исследованиям в CICERO и ведущий автор исследования.
Самый распространённый способ оценить, насколько сильным будет потепление при заданном увеличении концентрации парниковых газов, — это оценить увеличение температуры при удвоении концентрации CO₂ в атмосфере. Земля нагревается в прямой зависимости от увеличения концентрации CO₂, но это потепление, в свою очередь, вызывает другие изменения, такие как увеличение содержания водяного пара в атмосфере, таяние снега и льда и изменения в облачности. Эти изменения называются климатическими обратными связями, и все они усиливают начальное потепление. Особенно значительные изменения в облачности вносят существенный вклад в неопределённость того, насколько чувствительна климатическая система к парниковым газам.
Последний отчёт ООН об изменении климата (IPCC, 2021) оценивает наиболее вероятную чувствительность климата в 3 °C. Она, скорее всего, находится в диапазоне от 2 до 5 °C и, вероятно, — от 2,5 до 4 °C. Эти оценки основаны на теоретическом понимании, реконструкции прошлых климатических условий (таких как ледниковые периоды и тёплые эпохи) и наблюдениях с 1850 года.
Спутник CERES измеряет энергетический дисбаланс Земли — конкретно, сколько солнечной радиации поглощается по сравнению с тем, сколько тепла (длинноволнового) излучается обратно в космос. Данные показывают значительное увеличение поглощённой солнечной радиации, частично из-за сокращения снежного и ледяного покрова, но также из-за изменений в облачности. В то же время Земля излучает больше тепла, что обусловлено повышением температуры поверхности.
Спутниковые измерения были сопоставлены с результатами 37 климатических моделей. Исследование показывает чёткую связь между чувствительностью климата в моделях и соотношением между увеличением поглощённой солнечной радиации и увеличением теплового излучения от Земли. Модели с низкой чувствительностью климата показывают небольшие изменения в энергетическом дисбалансе в отдельных вкладах от поглощённой солнечной радиации и увеличенного земного излучения и менее способны воспроизвести то, что измеряется по спутниковым данным.
Это указывает на то, что чувствительность климата в нижней половине диапазона IPCC менее вероятна, а более высокая чувствительность климата более вероятна. Это позволяет предположить, что более слабые степени отклика на глобальное потепление в ответ на парниковые газы могут быть исключены, и оценки более сильного будущего потепления для заданного изменения концентрации парниковых газов становятся более вероятными.
Модели с чувствительностью климата ниже 2,9 °C показывают значительно меньшее увеличение поглощённой солнечной радиации, чем то, которое измеряется CERES. Для моделей с чувствительностью климата ниже 2,5 °C невозможно воспроизвести спутниковые наблюдения — даже с учётом возможности того, что модели недооценивают эффект от сокращения выбросов загрязняющих частиц. Это демонстрирует, насколько важны спутниковые данные, особенно данные CERES, для мониторинга и понимания текущего изменения климата.