Карлос Мадрид - Мир математики. т.32. Бабочка и ураган. Теория хаоса и глобальное потепление

Для долгосрочных (климатических) прогнозов, где основную роль играют ошибки самих моделей, используется комплексный прогноз с несколькими моделями.

Иными словами, для одинаковых начальных условий рассматривается несколько моделей, после чего составляется итоговый прогноз путем взвешивания результатов. К примеру, на основе различных моделей Межправительственная группа экспертов по изменению климата определила, что рост средней мировой температуры к 2100 году относительно 2000 года составит от 2,2 до 4,7 °С. Результаты, полученные с помощью различных компьютерных моделей, неидентичны, и расхождения в результатах отражают степень неопределенности наших знаний о климате Земли.

Согласно глобальным моделям, средняя температура на планете к 2100 году возрастет на 2,2–4,7 °С, следовательно, неопределенность составляет почти 3 °С.

Развитие методов комплексного прогнозирования вызывает огромный интерес: ожидается, что они будут крайне полезны при прогнозировании глобальных изменений климата. Как бы то ни было, можно быть уверенными в одном: следует отказаться от мысли, что мы сможем найти универсальный алгоритм, позволяющий точно спрогнозировать динамику атмосферы в долгосрочной перспективе.

Заслуга Лоренца заключается в том, что он доказал: погода и, следовательно, климат, обладают хаотической, неустойчивой и непредсказуемой динамикой. Атмосфера — нелинейная и, очевидно, хаотическая система. Здесь хаос следует понимать не как нечто неупорядоченное, а скорее как порядок без периодичности. Климат — это хаотическая система в том смысле, что в ней могут наблюдаться непредсказуемые изменения даже в отсутствие внешнего воздействия. Одна из основных задач, стоящих перед исследователями сегодня, заключается в том, чтобы найти корректные математические модели хаотического климата, позволяющие совершить невозможное — предсказать будущее.

Как вы увидели, климатические модели — это математические модели, описывающие климат в прошлом и предсказывающие его в будущем. Существует сложная иерархия климатических моделей, начиная от самых простых, описывающих динамику средней мировой температуры посредством всего нескольких уравнений, до самых сложных, которые требуют использования суперкомпьютеров и описывают изменение нескольких климатических переменных (средней мировой температуры, ветра, влажности, океанических течений). Но даже самые сложные модели климата — это упрощения, так как до сих пор не найдены модели, позволяющие в точности описать прошлое и предсказать климат на локальном, а не на глобальном уровне. Недостаток вычислительных мощностей и ограниченные возможности прогнозирования затрудняют создание подробных моделей, необходимых для анализа изменений климата на уровне стран и регионов.

При решении этой нелинейной задачи ученые вынуждены делать выбор: или составить точную модель для прогнозирования (существование такой модели по определению невозможно), или остановиться на упрощенной модели, чтобы понять рассматриваемое явление в общих чертах. Один из великих физиков XX века Фримен Дайсон говорил: «Климатические модели — по сути, инструменты для понимания климата, которые все еще не позволяют предсказывать его. Не следует верить числам только потому, что они получены с помощью суперкомпьютера». Так как земной климат непредсказуем и имеет хаотическую природу, при его изучении не следует спешить с выводами.

Основная проблема, связанная с глобальным изменением климата, заключается в том, что его последствия могут оказаться фатальными. Мы не можем быть уверенными в том, как именно изменится климат, однако нельзя сидеть сложа руки и ждать — слишком велика потенциальная угроза экономике, а следовательно, и всем нам.

Расскажем, какой путь прошло международное сообщество от Монреальского до Киотского протокола. На прошедшей в Стокгольме в 1972 году конференции ООН, посвященной окружающей среде, было принято решение сделать основным принципом экологической политики принцип предосторожности. Иными словами, было принято решение о международном регулировании окружающей среды, чтобы скомпенсировать недостатки, присущие рынку. Первым шагом на этом пути стало обсуждение и принятие в 1980-е годы международного Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой.