Анализ лучших доступных моделей земных систем показал, что к началу следующего века 850 миллионов человек ощутят последствия сокращения стока крупнейших рек мира. Это более чем в три раза превышает число, оценённое предыдущими анализами моделей земных систем, говорит Пуджа Дас, научный сотрудник проекта AI for Climate and Sustainability в Институте экспериментального искусственного интеллекта при Северо-Восточном университете.
«То, что обнаружила (Дас), — это то, что некоторые из наиболее квалифицированных моделей, по-видимому, прогнозируют наихудшие условия с точки зрения воздействия нехватки воды», — говорит профессор Северо-Восточного университета Ауруп Гангули, который выступил соавтором статьи, опубликованной Дас недавно в журнале npj Climate and Atmospheric Science.
Оценки численности населения важны, поскольку они дают политикам представление о том, чего ожидать с точки зрения наличия продовольствия, воды и энергии, поскольку речной сток пополняет запасы воды, обогащает сельскохозяйственные почвы и генерирует гидроэлектроэнергию, говорит Дас.
Модели земных систем — это сложные компьютерные симуляции процессов на Земле, таких как атмосфера, океаны и человеческая деятельность.
Исследование Дас показывает, что пять наиболее квалифицированных моделей прогнозируют: у 30 крупнейших рек мира к 2100 году уменьшится сток, что затронет население, в 100 раз превышающее население Нью-Йорка, в отличие от более ранних оценок в 260 миллионов человек.
«Мы выбрали 30 крупнейших речных бассейнов мира, включая реки Амазонку, Конго, Ганг, Брахмапутру и Нил, — говорит она. — Мы пытались увидеть, как сток в этих речных бассейнах или наличие воды в них представлены в климатических моделях».
Учёные сравнили два поколения проектов по сопоставлению связанных моделей — CMIP5 и более поздний CMIP6, чтобы увидеть, как они соотносятся с историческими прогнозами годового стока с 1960 по 2005 год.
Последнее моделирование, CMIP6, было более квалифицированным и точным, говорит Дас. Применяя его к будущему, «мы обнаружили, что более квалифицированные модели прогнозируют худший сценарий будущего с точки зрения наличия воды».
Для начала, последнее поколение моделей имеет более высокое разрешение — одна точка данных на каждые 100 километров вместо каждых 500 километров, говорит она.
CMIP6 также лучше справился с включением комплексной физики, такой как физика суши, океана и льда, в уравнения климатических моделей, говорит Дас. И он показал лучшие результаты, когда дело дошло до составления математических уравнений, известных как параметризации, на основе таких событий, как образование облаков и конвекция.
«Есть некоторые критические параметризации, которые должны быть правильными. Мы видели, что модели, которые используют эти параметризации, работают хорошо», — говорит Дас, недавняя доктор наук из Лаборатории устойчивого развития и наук о данных в Северо-Восточном университете.
Более высокое разрешение, более сложные параметризации и комплексная физика, как предполагается, улучшат прогнозы моделей, но это не гарантировано, пока модели не будут тщательно оценены на основе наблюдений (навыков) и друг против друга (консенсуса), говорит она.
Кроме того, Дас говорит, что границы неопределённости, основанные на моделях, могут фактически увеличиться в некоторых случаях, даже когда понимание и производительность прогнозирования улучшаются.
Исследователи также запустили модели на основе пяти различных сценариев выбросов углерода. «Мы увидели, что если будет более зелёный мир, доступность воды будет выше, и меньшее количество людей пострадает из-за снижения доступности воды», — говорит Дас.
При более низких выбросах углерода, по её словам, «мы обнаружили, что 500 миллионов человек (пострадают) вместо 900 миллионов, но доступность воды всё равно снизится в некоторых частях мира».
Дас говорит, что исследование важно для двух сообществ: политиков и управляющих водными ресурсами, которые используют результаты моделирования земных систем для понимания последствий и информирования об адаптации, а также для учёных-естественников, специалистов по данным и разработчиков компьютерных моделей, которые создают модели земных систем и анализируют результаты.
Исследование опубликовано Северо-Восточным университетом.