기후 도박

컴퓨터 모델이 기후에 대해 무엇을 말하는지 알고 싶습니까? 주사위를 굴립니다 ...

지구의 미래를 예측할 때, 2 초 동안 백만 억 달러 운영을 할 수있는 컴퓨터에 얼마나 많은 믿음을 두겠습니까? 영국의 기후 전문가들은 멋진 작업을위한 멋진 기계이지만, Computing Colossus는 Met Office의 기후 예측 및 연구 센터에서 운영 될 예정인 Computing Colossus가 오늘날 세계가 직면 한 가장 시급한 질문에 더 가까워 질 것이라고 믿고 있습니다. 향후 수십 년 동안 지구가 얼마나 뜨거워 질까요? 지구 온난화의 최악의 영향은 어디에서 느껴질까요? 그리고 가장 위험에 처한 사람들을 보호하기 위해 무엇을 할 수 있습니까?

Hadley Center Supercomputer는 내년에 고안된 지구 기후의 가장 정교한 시뮬레이션을 사용하여 내년에 이러한 문제에 대한 공격을 시작할 것입니다. 수백만의 컴퓨터 코드 라인은 지구 대기, 육상 대중, 바다 및 얼음 캡의 수학적 모델을 구성합니다.

현재 기후 조건에 대한 데이터를 제공 한 Supercomputer는 미래의 인공 오염 수준과 같은 다양한 시나리오에서 오늘날의 기후가 어떻게 변할 것인지를 해결할 것입니다. 그 결과는 기후 과학자들에 의해 열심히 기다리고 있으며, 기후 재난을 피하는 방법에 대한 세계 정부에 조언의 기초가 될 것입니다. 그러나 이러한 컴퓨터 모델의 결과는 얼마나 신뢰할 수 있습니까? 그들은 우리의 모든 삶에 영향을 줄 정책 결정에 직면 한 정부에 의해 신뢰 될 수 있습니까?

기후 모듈러는 Hadley Center Machine 또는 Japan 's Earth Simulator와 같은 슈퍼 컴퓨터의 힘조차도 기후의 복잡성에 대한 완전한 정의를 수행하는 데 부적절하다는 것을 인정합니다. 그럼에도 불구하고 그들은 더 많은 컴퓨팅 능력을 통해 신뢰할 수있는 기후 예측의 목표에 더 가까워 질 것이라고 확신합니다.

Hadley Center의 기후 예측 책임자 인 Vicky Pope 박사는“이 차세대 기후 모델에는 상세한 화학 및 식물, 토양 및 해양 생물학과의 상호 작용이 포함될 것입니다. "새로운 슈퍼 컴퓨터가 도입 한 것만으로는 이러한 모델을 실행하기에 충분한 컴퓨팅 파워를 갖게 될 것입니다."

그러나 일부 전문가에 따르면, 더 많은 컴퓨팅 파워를위한 드라이브는 현재 기후 모델에서 훨씬 더 기본적인 문제를 놓치고 있습니다. 그들은 모델이 여전히 신뢰할 수 없을 정도로 너무 조잡하다고 주장하며, 지구의 기후에 큰 영향을 줄 수있는 미묘한 영향이 부족하다고 주장합니다.

그리고 증거로서,이 비평가들은 기후 모델이 말하는 것과 현실 사이의 걱정하는 불일치가 최근에 발견되는 것을 지적합니다. 버지니아 대학교 (University of Virginia University of Virginia)의 프레드 싱어 박사는“모델은 관찰에 동의하지 않는 것으로 보인다”고 덧붙였다.

그래서 누가 맞습니까? 지구의 미래가 위태로워지면서 이것은 학문적 스쿼블이 아닙니다. 모든 사람의 삶은 이러한 슈퍼 컴퓨터 시뮬레이션의 결과에 크게 영향을받을 수 있습니다.

그들은 현재 전세계 미디어의 관심을 끌고 있을지 모르지만 기후 모델은 50 년 넘게 주변에 있었고, 1950 년대에 첫 상업용 컴퓨터가 제공 된 이래로 과학자들은이 과학자들과 함께 일했습니다. 그러나 그럼에도 불구하고, 같은 두 가지 문제는 연구를 강화했습니다. 컴퓨팅 능력 부족, 모델이 누락 된 중요한 성분에 대한 우려

전문 용어 버스터

기후학
장기 날씨 패턴에 대한 연구, 보통 몇 년에 걸쳐. 현재 조건과 그 원인을 분석하여 가능한 미래 예측을 고안하는 데 사용됩니다
기후 모델
지구의 특정 부분의 온도와 날씨가 다양한 대기 영향의 영향을받는 방법을 보여주는 실제 데이터를 기반으로하는 컴퓨터 시뮬레이션

간단하고 멍청한

너무 단순한 모델을 사용하는 위험은 초기에 분명해졌습니다. 1971 년에 두 NASA 과학자들은 기후 연구의 중심이되는 문제에 대한 선구적인 연구, 즉 지구 온난화에 먼지와 연기 입자의 역할을 수행했습니다. 기술적으로 에어로졸으로 알려진이 작은 입자에는 사막 및 화산과 같은 일부 자연 및 석탄 발전소와 같은 일부 자연적인 공급원이 있습니다. NASA 연구는이 에어로졸이 태양의 열을 우주로 다시 반사시켜 이산화탄소로 인해 지구 온난화를 감소시킬 수있는 방법을 조사했습니다.

향후 50 년 동안 인공 에어로졸 수준의 추정치를 사용하여 연구원들은 놀라운 발견을했습니다. 반사 효과는 지구 온난화를 중단 할 수있는 힘을 가졌습니다. 그들은 온도가 3.5 ° C 감소 할 수 있으며 지구를 새로운 빙하기로 급락 할 수도 있다고 경고했습니다.

연구원들은 자신의 시나리오가 불가피하다고 주장한 적이 없지만, 새로운 빙하기에 대한 아이디어는 1970 년대에 거대한 언론 보도를 유치했습니다. 기후 학자들이 정반대의 정반대가 믿기 시작했다는 사실은 놀랍게도 기후 모델에 대한 냉소를 자극했을 가능성이 훨씬 높았다. 그러나 실제로,이 연구는 항상 기후 학자들에 의해 그들이 만들어 낸 훨씬 더 정교한 모델의 원유 프로토 타입으로 여겨졌다. 예를 들어, NASA 모델은 에어로졸이 특정 지역 (예 :산업화 된 유럽)에 집중되는 경향이 있다는 사실을 고려하지 않았지만 온실 가스는 지구 주변에 더 균등하게 퍼져 있습니다. 에어로졸 생산의 비율과 냉각 효과가 있는지 여부도 의문의 여지가 있습니다.

오늘날의 모델은 에어로졸에 대한 훨씬 더 정교한 견해를 취합니다. 여기에는 햇빛을 다시 우주로 반영하여 냉각 효과와 같은 직접적인 영향뿐만 아니라 간접 효과도 포함됩니다. 그리고 그 중 가장 중요한 것은 에어로졸이 구름 형성을위한 '씨앗'역할을하는 방식이며, 지구 온난화에 미치는 영향이 더 복잡합니다.

교황에 따르면, 구름은 냉각 효과와 온난화 효과를 모두 생성 할 수 있습니다. “흐린 날에는 태양의 열이 덜 지구 표면에 닿아 시원하게 느껴집니다.”라고 그녀는 설명합니다. "반면, 흐린 밤에는 낮에 발생하는 열이 갇히고 표면 근처의 온도는 비교적 따뜻합니다."

구름이 어떻게 지구 온난화를 돕고 방해하는지 알아내는 것은 오늘날의 기후 모델이 직면 한 가장 큰 과제 일 것입니다. 그러나 하늘에 떠있는 흰색, 푹신한 물건을 시뮬레이션하려고 시도하면 오늘날의 슈퍼 컴퓨터조차도 무릎을 꿇습니다. 유타 대학교의 토마스 라이 클러 (Thomas Reichler)는“구름의 크기는 약 수백 미터의 크기를 가지고 있지만, 현재의 기후 모델의 공간 해상도 [또는 규모]는 100km입니다. "이것은 현재 모델에서 개별 구름과 기후 변화에 대한 반응이 잘 정화되지 않음을 의미합니다."

따라서 기후 영향은 높이, 두께 및 열 특성에 의존하기 때문에 구름을 자세히 모델링하는 것이 중요합니다. 그러나 클로드를 상세하게 모델링하는 컴퓨팅 능력이 없으면 기후 학자들은 온도 및 습도와 같은 기본 기능 만 포착해야했습니다. 희망은 이것이 미래의 기후에 대한 구름의 영향에 대한 적어도 일부 가이드를 제공 할 것이라는 점입니다.
"최근 몇 년 동안 가장 큰 진보는 구름, 바다, 해빙 및 기후가 지구의 생명과 어떻게 상호 작용하는지에 대한 우리의 표현에있어서 우리의 표현에있어서 우리의 표현이되어 왔습니다." 1980 년 이래 유럽 3의 평균 온도는 1 ° C 증가했습니다. 온실 가스 증가 만 비난하면 예상보다 훨씬 빠릅니다. 가능한 한 가지 가능한 설명은 깨끗한 공기 캠페인으로 인해 더 많은 햇빛이 지상에 도달하고 있다는 것입니다.

클라우드 수수께끼

이 이론을 테스트하기 위해 스위스의 대기 및 기후 과학 연구소의 Christian Ruckstuhl이 이끄는 팀은 유럽의 여러 부지에서 에어로졸 수준을 측정했습니다. 그리고 결과는 오염 수준이 떨어지는 것이 실제로 온도의 상대적으로 빠르게 증가한다는 것을 확인하는 것으로 보인다. 그러나 팀은 또한 지상에 도달하는 햇빛의 수준이 구름의 존재에 의해 거의 영향을받지 않았다는 것을 발견했습니다. 다시 말해, 관찰 된 온난화의 대부분은 에어로졸의 절단으로 직접적인 것으로 보이며 많은 컴퓨터 모델에서 가정 된 바와 같이 구름 형성에서의 역할이 아닙니다.

일부 연구자들은 구름과 온도 사이의 연관성이 근본적으로 오해되었을 수 있다고 주장하면서 더 나아갑니다. 6 월에 발표 된 연구에서 Huntsville 앨라배마 대학교 (University of Alabama)의 연구원들은 구름이 온도를 증가시키기보다는 기온 증가에 반응하는 경향이 있다고 주장했다. 로이 스펜서 (Roy Spencer) 팀원에 따르면, 그들의 연구에 따르면 구름은 실제로 많은 모델이 예측하는 것과는 반대로 지구 온난화를 줄이며 일반적으로 모든 유형의 기후 변화에 대한 브레이크 역할을 할 수 있다고합니다. "우리의 일은 원인과 결과가 실제로 중요하다는 것을 확신시켜주었습니다."라고 그는 말합니다. "불행히도, 그 과정에서 그것은 전체 지구 온난화 문제를 알아 내기가 훨씬 더 어렵게 만듭니다."

그러나 구름은 우리 지구의 한 특징 일뿐 아니라 미묘함이 기후 예측에 큰 도전을 제기합니다. 새로운 Met Office 슈퍼 컴퓨터를 위해 설계된 기후 모델에는 식생의 영향이 포함될 것입니다. 일부 연구자들은 식물 뿌리를 통한 수분 여행과 같은 세부 사항조차도 기후 예측에 큰 영향을 줄 수 있다고 경고했습니다.

너무 복잡성에 직면하여, 미래의 기후에 대한 컴퓨터 예측에 믿음을 가질 수 있습니까? Reichler는“지구 온난화에 대한 우리의 지식이 전적으로 기후 모델에서 비롯된 경우에도 더 회의적 일 것입니다. "그러나 우리의 지식의 대부분은 실제로 비교적 간단하고 잘 확립 된 이론과 물리 법칙에서 비롯된 것입니다."
"우리의 작업은 원인과 효과가 실제로 중요하다는 것을 확신시켜주었습니다. 불행히도, 전체 지구 온난화 문제를 파악하기가 훨씬 더 어려워지게 만들었습니다."
Reichler에 따르면, 컴퓨터 모델의 주요 역할에 따르면, 예를 들어, 특징적 인 변화에 대한 변화를 가져 오는 것입니다. 그리고 모델은 더욱 신뢰할 수있는 것 같습니다. 올해 초에 출판 된 연구에서 Reichler와 그의 동료 Junsu Kim 박사는 전 세계 연구 센터에서 사용하는 50 가지가 넘는 기후 모델을 테스트했습니다. 도전은 간단했습니다. 1990 년대 후반까지 기후 조건에 대한 20 년간의 데이터를 먹었을 때, 모델이 오늘날의 기후를 얼마나 잘 예측 하는가?

결과는 인상적이었고, 최상의 모델은 실제로 관찰 된 것과 매우 가까운 예측을 생성했습니다. Reichler는“이제 우리는 과거보다 기후 변화에 대한 모델 기반의 기후 변화에 대해 훨씬 더 많은 자신감을 가질 수 있습니다.

모든 사람이 동의하는 것은 아닙니다. 20 개가 넘는 주요 기후 모델에 대한 최근의 연구에 따르면 1970 년대 후반 이후 관찰 된 지구 온도 변화의 기본 특징을 재현하지 못합니다.

앨라배마 대학교 (University of Alabama)의 존 크리스티 (John Christy) 박사에 따르면,이 모델은 더 낮은 대기 (소위 대류권)가 표면보다 더 따뜻해져야하며 열대에서 가장 큰 영향을 미치는 것으로 예측했다. Christy 박사는“그러나 실제 기후 데이터를 살펴보면 열대 대류권에서 온난화가 가속화되지 않습니다. "열대에서 우리가 보는 온난화 추세는 모델이 예측 한 것의 절반 미만입니다."

일부 기후 학자들에 따르면, 범인은 기후 모델이 아니라 비교에 사용 된 관찰 데이터는 오류가 발생합니다. 논쟁은 계속 될 것으로 보이지만 대부분의 전문가들은 기후 모델에서 나오는 큰 메시지는 여전히 도전받지 않는다고 주장합니다. 지구는 워밍업하고 있으며 인간의 행동은 크게 책임이 있습니다. Reichler는 다음과 같이 말합니다.“광범위한 증거에 근거하여 지구 온난화의 현실과 진지함과 행동의 필요성에 대해 의심의 여지가 없습니다.”

Robert Matthews는 Aston University의 과학을 방문하는 독자입니다.