Af hverju telja vísindamenn að þeir geti spáð fyrir um loftslagsbreytingar? Er reynslan af slíkum spádómum ekki frekar slæm?Spurningin er í tveimur hlutum. Hér verður fyrri þættinum svarað fyrst, og svo rætt um reynslu af spám um loftslagsbreytingar. Allar vísindalegar spár þurfa að byggja á vel ígrunduðum skilningi á þeim fyrirbærum sem koma við sögu. Fyrir spár um loftslagsbreytingar skiptir máli að góður skilningur sé á geislunarbúskapi jarðar, og hvaða þættir hafa áhrif á hann. Sá eðlisfræðigrunnur sem skilingur á geislunarbúskap hvílir á er í sjálfu sér ekki umdeildur, enda hægt kanna ýmsa þætti hans í tilraunastofu. Sá skilningur liggur einnig til grundvallar reikningum veðurspálíkana og við úrvinnslu mælinga frá gervihnöttum. Væri þessi skilningur í grundvallaratriðum rangur myndi slíkt því koma í ljós í hvert skipti sem veðurspá er reiknuð. Einnig má kanna hversu vel loftslagsvísindi duga til þess að skilja breytingar sem rannsóknir á loftslagi til forna leiða í ljós. Í stuttu máli má segja að hægt sé að útskýra flestar þær breytingar sem vel eru þekktar, þó vissulega sé þekking á mörgum þáttum loftslagssögunnar ábótavant. Í þriðja lagi má kanna vísindalegan skilning með því að skrifa niður þær jöfnur sem lýsa aflfræði lofts og sjávar, afdrifum varmageislunar, flutningi efna, þróun hafísþekju, jökla og svo framvegis – og byggja líkan sem hermir eftir þróun loftslags út frá gögnum um geislun sólar, áhrif eldgosa, breytingar á efnasamsetningu lofthjúpsins og ýmsa aðra þætti. Könnun á því hvort niðurstöður líkansins séu í samræmi við raunveruleikann fyrir til dæmis síðustu öld er þá enn eitt próf á skilningi loftslagsvísindanna á náttúrunni. Loftslagslíkönum svipar um margt til veðurspálíkana, en í báðum er stuðst við vökvaaflfræði, varmafræði og geislunarfræði til þess að herma ástand lofthjúpsins og þróun. Veðurspár eru nú taldar áreiðanlegar nokkra daga fram í tímann, og stundum lengur en það fer þó eftir svæðum, tímabilum og sérstaklega því hvaða atriði veðurspár eru skoðuð. Spyrja má hver sé tilgangur þess að keyra loftslagslíkön mörg hundruð ár fram í tímann þegar ekki er hægt að spá fyrir um veður nema í nokkra daga. Ástæðan er sú að loftslagslíkön herma ekki veður á tilteknum dögum, heldur breytingar á því sem telja má eðlilegt veður eða veðurfar. Það veður sem reiknað er út í loftslagslíkönum er þannig ekki spá fyrir neinn tiltekinn dag, heldur eining í safn sem gefur mynd af veðurfari, og loftslagslíkön eru hönnuð til þess að spá fyrir um þróun veðurfars. Fyrir vikið eru loftslagslíkön viðameiri en veðurspálíkön, með þeim er reynt að reikna þróun ýmissa kerfa sem ekki er þörf á að reikna fyrir veðurspár. Margir þættir hafa áhrif á þróun veðurfars, en sá þáttur sem nú skiptir mestu máli er aukinn styrkur gróðurhúsalofttegunda sem að stórum hluta má rekja til bruna manna á jarðefnaeldsneyti. Óvissan í hermun á áhrifum þessa á framtíðarveðurfar er tvíþætt. Í fyrsta lagi eru gæði líkansins. Líkön eru nálganir á raunveruleikanum og því má búast við að reikniniðurstöður víki eitthvað frá raunverulegri þróun. Í öðru lagi er ekki hægt að vita með vissu hversu mikið verður losað af gróðurhúsalofttegundum. Ýmsar leiðir eru færar við að skoða gæði líkana og hvernig megi bæta þau, en sú algengasta er að herma veðurfar síðustu aldar, en þá eru þekktar breytingar á geislunarálagi, það er styrk gróðurhúsalofttegunda í lofthjúpnum auk agnaúða og annarra efna sem geta haft áhrif á loftslag. Slíkan samanburð má sjá á mynd 1 sem sýnir niðurstöður tveggja ólíkra tilrauna og raunverulega hitaþróun á síðustu 150 árum. Í fyrri tilrauninni, CMIP3, sem gerð var um miðjan fyrsta áratug þessarar aldar voru 23 loftslagslíkön látin reikna þróun loftslags og eru niðurstöður merktar sem fíndregnar gular línur, en meðaltal líkananna sem blá lína. Í síðari tilrauninni, CMIP5, sem gerð var á fyrsta hluta þessa áratugar voru 42 líkön notuð og eru niðurstöður sýndar sem fíndregnar bláar línur en meðaltalið sem rauð lína. Svarta línan sýnir þróun meðalhita jarðar á sama tíma.
Mynd 1: Samanburður á raunverulegri þróun yfirborðshita jarðar (svartur ferill) og niðurstöðum loftslagslíkana.
Mynd 2: Þróun yfirborðshita jarðar á síðustu áratugum og til loka þessarar aldar miðað við ólíkar sviðsmyndir af losun gróðurhúsalofttegunda. Tölurnar á myndinni merkja fjölda líkana sem notaður var í hverri sviðsmynd.
Mynd 3: Reikniniðurstöður sem James E. Hansen kynnti við vitnaleiðslur á Bandaríkjaþingi árið 1988. Svarti ferillinn sýnir raunverulega hitaþróun, en blár, rauður og grænn ferill sýna þrjár sviðsmyndir um losun gróðurhúsalofttegunda og þróun geislunarálags.
Mynd 4: Samanburður á niðurstöðum CMIP3-líkana og raunverulegri hitaþróun. Meðaltal líkana er sýnt sem svört lína en fjórar ólíkar samantektir á hnattrænum hita eru einnig sýndar. Munurinn á ólíkum ferlum fyrir athuganirnar gefur hugmynd um óvissu í mati á hnattrænum hitabreytingum.
- File:ISS-24 Crescent moon and the thin line of Earth's atmosphere.jpg - Wikimedia Commons. (Sótt 4.10.2017).
- Myndir TS09 og SPM07 úr IPCC, 2013: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Myndatexti íslenskaður af höfundi. (Sótt 28.09.2017).
- Mynd 4.1 í Halldór Björnsson, 2008, Gróðurhúsaáhrif og loftslagsbreytingar. Hið Íslenska Bókmenntafélag. 157bls. (Sótt 28.09.2017).
- Climate model projections compared to observations. Myndrétthafi er Gavin Schmidt. Myndin er birt með leyfi myndrétthafa. Myndatexti íslenskaður af höfundi. (Sótt 28.09.2017).