عندما تمطر في الصباح، وتخطط لمغادرة المنزل في فترة ما بعد الظهر، قد تفكر في الحصول على مظلة، وهذا ما يفعله العلماء عندما يصنعون نماذج المناخ.
أنت تأخذ المظلة لأنك لاحظت أنها تمطر وهناك احتمالات أنها ستمطر لاحقًا أيضًا.
لقد جمعت معلومات حول محيطك وتوصلت إلى استنتاج يتنبأ بشكل معقول بعد الظهر: من المحتمل أن تمطر.
عندما يصنع العلماء نماذج مناخية، فإنهم يفعلون ذلك – مع المزيد من التعقيد.
بالطبع، المناخ والطقس مفهومان مختلفان.
بينما ينظر البشر ويتكيفون مع تغيرات الطقس يوميًا، فإن مصطلح المناخ يصف الظروف الجوية النموذجية على مدى فترة طويلة من الزمن (30 عامًا أو أكثر).
وهكذا، في حين أن نمذجة المناخ لها أوجه تشابه مع التنبؤ بالطقس، إلا أن هناك استراتيجيات مختلفة معنية.
النماذج المناخية هي تمثيلات رياضية للمناخ في المستقبلأ أي توقعات التغيرات في البيئة في العقود القادمة.
وهناك أنواع عديدة من نماذج المناخ أو النماذج المناخية، وهي تختلف في تعقيدها.
أبسط النماذج تقيس توازن طاقة الكوكب فقط.
وفي المقابل، تشتمل الأنواع الأكثر تعقيدًا، مثل نموذج المناخ العالمي (GCM)، على متغيرات أكثر.
GCMs تقيس نظام المناخ المادي: الغلاف الجوي والمحيطات وسطح الأرض.
ويعد نموذج نظام الأرض (ESM) أكثر تعقيدًا، حيث يقيس دورة الكربون وتطور التربة والغطاء النباتي والبنى التحتية البشرية.
كما أن آليات الإدارة البيئية والاجتماعية تقيس أيضا كيفية تأثير القرارات السياسة البيئية على ظاهرة الاحتباس الحراري.
تفصل النماذج سطح الأرض إلى شبكة ثلاثية الأبعاد من الخلايا، تغطي عدة مناطق من العالم.
وتستخدم المعادلات التي تصف المعلومات الفيزيائية والبيولوجية والكيميائية للكوكب كما نعرفه ويتنبأ بكيفية تغير المناخ في المستقبل بمثل هذه البيانات.
على سبيل المثال، أحد هذه المعادلات التي تحظى بشعبية خاصة هو القانون الأول للديناميكا الحرارية، الذي يصف كيفية تدفق الطاقة داخل نظام مغلق- مثل الذي على الأرض.
يتضمن الجمع بين كل هذه المعلمات أجهزة الكمبيوتر الفائقة والتشفير: تتم كتابة بعض النماذج بلغة Fortran، وهي لغة برمجة، بينما يعتمد البعض الآخر على Python.
يمكنك حتى تشغيل بعض الطرز على الكمبيوتر المحمول الخاص بك، ولكن لتحقيق تنبؤات أقوى لتغير المناخ، فإن أجهزة الكمبيوتر الفائقة تناسب الغرض بشكل أفضل.
يعمل نظام الحوسبة الفائقة Cray XC40 في مكتب Met Office في المملكة المتحدة، على أكثر من 14000 تريليون عملية حسابية في الثانية.
ويحتوي على 24 بيتابايت من التخزين لحفظ البيانات – وهو ما يكفي لتخزين أكثر من 100 عام من الأفلام عالية الدقة.
هذه الأجهزة القوية ضرورية للتنبؤ بالسيناريوهات الأكثر دقة.
بعد تجميع نموذج مناخي، يختبره العلماء قبل إجراء تنبؤات مهمة.
للقيام بذلك، يستخدمون البيانات من الأوقات الحالية والماضية ضمن عملية تعرف باسم الصب الخلفي.
قام العلماء بتشغيل النموذج من الحاضر إلى الماضي، ثم قارنوا كيفية فهرسة النموذج لما حدث من منظور مناخي مع الملاحظات المسجلة.
هذه استراتيجية توضح ما إذا كان نموذج المناخ الذي تم إعداده يتنبأ بدقة بكيفية تغير المناخ.
مقالات شبيهة:
الاحترار العالمي…قد يزيد من خطر انتشار الملاريا
كيف سيكون 2020 عام المناخ والتنوع البيولوجي؟
يسير تاريخ أول نموذج مناخي جنبًا إلى جنب مع تاريخ التنبؤ بالطقس وأجهزة الكمبيوتر العملاقة.
في عام 1922، اقترح لويس فراي ريتشاردسون طريقة جديدة للتنبؤ بالطقس.
وصف الفيزيائي البريطاني في كتابه، التنبؤ بالطقس من خلال العملية العددية، كيفية التنبؤ بالطقس باستخدام المعادلات التفاضلية ومن خلال عرض الغلاف الجوي على أنه شبكة من الخلايا الشبكية.
تم تناول أفكار ريتشاردسون في وقت لاحق في الأربعينيات من القرن الماضي عندما ابتكر العلماء في جامعة بنسلفانيا التكامل الرقمي الرقمي والكمبيوتر (ENIAC).
وهو الجهاز الحسابي الأكثر تفصيلاً الذي تم تصنيعه حتى الآن.
قام هذا الجهاز بتشغيل أول توقعات جوية بالكمبيوتر على الإطلاق.
بينما كانت التطورات جارية، كان التنبؤ بالمناخ لا يزال بعيدًا.
في أواخر الستينيات، طور الباحثون أول نموذج مناخي يجمع بين عمليات المحيط والغلاف الجوي في الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي في الولايات المتحدة باستخدام هذا النموذج.
يمكن للعلماء فهم كيفية تأثير المحيطات والغلاف الجوي على المناخ مع توقع مدى الاختلاف في هذه العوامل الطبيعية التي يمكن أن تؤدي إلى تغير المناخ.
النماذج المناخية أو نماذج المناخ هي احتمالية وتوفر تنبؤات بالمستقبل.
في حين يتم بذل الكثير من الجهد لضمان دقة التنبؤات قدر الإمكان، فإن المعلومات حول المناخ بعد 200 عام من الآن لا تزال تجريبية وليست نهائية.
لا أحد يعرف على وجه اليقين كيف يبدو المستقبل.
إذن، ما مقدار الثقة التي يمكننا وضعها في هذه الأدوات التنبؤية؟
يقدم Jouni Räisänen، عالم المناخ والمحاضر في معهد أبحاث الغلاف الجوي ونظام الأرض في هلسنكي، بعض الإجابات.
يقول: “لا يوجد نموذج [مناخي] مثالي على الإطلاق، ولكن هذا لا يعني أنه لن يكون مفيدًا.
ذكر Räisänen أنه من الضروري أن يفهم الباحثون ما هي النماذج التي تعمل بشكل صحيح والتي تعمل بشكل خاطئ، وتعديلها وفقًا لذلك.
لكن عندما يتعلق الأمر بالاحترار العالمي، فإن رايزانين يؤكد أن هناك الكثير من اليقين أكثر من الشكوك، مع وجود أدبيات تدعمه.
“تخبرنا جميع نماذج المناخ أنها ستزداد دفئًا عندما يكون لدينا المزيد من غازات الدفيئة في الغلاف الجوي.
وفي الواقع لا نحتاج حتى إلى أكثر من نماذج مناخية ثلاثية الأبعاد لإخبارنا بذلك.
فقد تم الإبلاغ عن هذا بالفعل بشكل مقنع تمامًا في الستينيات مع نماذج أبسط بكثير.
وبالتالي، في حين أن النماذج المناخية احتمالية، فإن المعلومات التي تقدمها يمكن أن تساعد في التخفيف من عواقب الاحتباس الحراري.
في هذه الحالة، يبدو أن اتخاذ الاحتياطات هو الخيار الأكثر منطقية عندما يتعلق الأمر بتغير المناخ.