یک موسسه بین المللی به ما در مدیریت تغییرات اقلیمی کمک خواهد کرد
امسال سال بسیار خوبی برای علم آب و هوا بوده است. رویدادهای آب و هوایی شدید در طول سال سرفصل اخبار بودند، از جمله امواج گرمای شدید، سیل و آتش‌سوزی‌های مرتبط با خشکسالی. دو دانشمند برجسته آب و هوا، سوکی مانابه و کلاوس هاسلمن، برنده جایزه نوبل فیزیک در سال 2021 شدند. رهبران جهان سرانجام در گلاسکو برای اجلاس COP26 گرد هم آمدند. شکی نیست که تغییرات آب و هوایی ساخته دست بشر یک تهدید فوری است و فشار برای اقدام بر دولت و صنعت افزایش یافته است.
با این حال، همه برنامه‌های کاهش و سازگاری ما یک نقص آشکار دارند: آنها بر اساس بهترین پیش‌بینی‌های علمی ممکن نیستند. این به این دلیل نیست که ما فیزیک تغییرات آب و هوا را درک نمی کنیم. در عوض، مانع اصلی، بسیار شرم آور، کمبود منابع انسانی و رایانه ای است. مدل‌های اقلیمی امروزی توسط دانشمندان مؤسسات ملی که بودجه لازم برای توسعه این مدل‌ها را با پتانسیل کامل خود ندارند، ایجاد و نگهداری می‌شوند. آنها کامپیوترهای قدرتمندی برای اجرای مدل های با وضوح بالا ندارند. در نتیجه، مدل های اقلیمی نسل فعلی از کاستی ها و عدم قطعیت های قابل توجهی رنج می برند.
به عنوان مثال، یک موضوع کلیدی برای سیاست کاهش سرعت کاهش انتشار گازهای گلخانه ای است. اگر از یک یا چند نقطه عطف اقلیمی عبور کرده باشیم - به عنوان مثال، زمانی که برخی از گردش های اقیانوسی به طور غیرقابل برگشتی تعطیل شده اند، تکیه بر انتشار منفی در اواخر قرن کاملاً بی اثر خواهد بود. با این حال، در حال حاضر نمی‌توانیم بگوییم که خطر عبور از چنین نقاط عطفی چقدر است، زیرا مدل‌های آب و هوایی فعلی به درستی نقاط عطف احتمالی را نشان نمی‌دهند.
در مورد سازگاری با آب و هوا هم همینطور است: مدل های فعلی به اندازه کافی خوب نیستند. هیچ یک از رویدادهای شدید سال 2021 را نمی توان در مدل های آب و هوایی فعلی شبیه سازی کرد، زیرا رویدادها برای مدل ها بسیار شدید هستند. چگونه یک کشور می تواند هزینه های خود را اولویت بندی کند بدون اینکه بداند کدام تهدید فوری تر است: افزایش سیل و طوفان یا افزایش موج گرما و خشکسالی؟ با این حال، برای اکثر نقاط جهان، مدل‌های اقلیمی کنونی حتی در مورد افزایش یا کاهش بارندگی در نتیجه تغییرات آب و هوا، صرف نظر از اینکه تغییر بارندگی زیاد باشد، توافق ندارند.
برای غلبه بر این محدودیت‌ها، ما از ایجاد یک موسسه بین‌المللی متحد برای پیش‌بینی آب و هوا، مشابه سرن، آزمایشگاه چندملیتی فیزیک ذرات، حمایت می‌کنیم. این مؤسسه متشکل از چندین مرکز در کشورهای مختلف خواهد بود که هر کدام دارای تجهیزات ابررایانه اگزافلوپ ویژه (یک میلیارد میلیارد محاسبه در ثانیه) هستند.
مرکز این موسسه ایجاد تعداد کمی مدل آب و هوایی با وضوح فوق العاده بالا خواهد بود. به این ترتیب، دانشمندان از سرتاسر جهان می‌توانند برای ایجاد سیستمی برای پیش‌بینی مجموعه‌های چندوجهی با وضوح مکانی و زمانی بی‌سابقه با یکدیگر همکاری کنند. با پیش‌بینی‌های دقیق‌تر، بهتر می‌دانیم که چگونه با تغییرات آب و هوایی سازگار شویم و اثرات آن را کاهش دهیم. (همچنین می‌توانیم از داده‌های اقلیمی بسیار کارآمدتر از مشاهدات استفاده کنیم.) در واقع، یکی دیگر از مؤسسه‌های بین‌المللی بسیار موفق، مرکز اروپایی پیش‌بینی‌های هواشناسی میان‌مدت است که بهترین پیش‌بینی‌های آب و هوای جهان را برای حدود دو هفته آینده ارائه می‌کند.
موسسه بین‌المللی مشترک تغییرات آب و هوا مدل‌های آب و هوایی جهانی را با وضوح افقی حدود یک کیلومتر (مشابه آنچه در حال حاضر برای پیش‌بینی آب‌وهوا برای یک یا دو روز آینده استفاده می‌شود)، در مقایسه با ظرفیت فعلی حدود 100 کیلومتر توسعه خواهد داد. یک مؤسسه فدرال که مثلاً شامل شش مرکز در سراسر جهان است، می تواند در مجموع چیزی بیش از 1.5 تا 2 میلیارد دلار در سال هزینه داشته باشد که بین کشورهای سراسر جهان به اشتراک گذاشته می شود. این مقدار کمی برای پیش بینی های مورد نیاز برای هدایت سرمایه گذاری در مقادیری است که به راحتی در دهه های آینده به تریلیون ها خواهد رسید.
یکی از ما (TP) بیش از یک دهه است که برای پیش‌بینی بهتر تلاش می‌کند، اما هنوز به مدل‌هایی گیر کرده‌ایم که فقط به دلیل محدودیت‌های محاسباتی ارائه نمی‌شوند. چرا این هست؟
برخی از محققان بر این باورند که تنوع مدل‌های ملی برای تعیین کمیت ریسک آب و هوا ضروری و کافی است و با تمرکز بر تعداد کمی از مدل‌های با وضوح بالا، خطر محو کردن این تنوع را داریم.
با این حال، تمام مدل‌های آب و هوایی مدرن تقریباً وضوح یکسانی دارند، فاصله ای در شبکه حدود 100 کیلومتر. همه چیز در زیر این مقیاس - اعم از گرداب های اقیانوس، ابرها یا اثرات کوه های منفرد - با فرمول های قطعی بسیار ساده ای که به عنوان "پارامترهای زیرشبکه" شناخته می شوند، توصیف می شوند.
اما تئوری آب و هوای ما - یک سیستم آشفته غیرخطی و چند مقیاسی - به ما می گوید که مفهوم پارامترسازی خود منبع خطا است. بنابراین، تنوع مدل‌های فعلی نمی‌تواند - نمی‌تواند - نامشخص باشد، با توجه به خطای ساختاری مرتبط با این فرض که فرآیندهای زیرشبکه می‌توانند در وهله اول پارامتر شوند.
یک مدل در مقیاس کیلومتر، مانند مدلی که در یک موسسه بین المللی ساخته شده است، این مشکل خطای ساختاری را به طور کامل از بین نمی برد، اما آن را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. این به این دلیل است که در مقیاس کیلومتر، فرآیندهای کلیدی مانند ابرهای همرفتی را می توان با قوانین فیزیک با دقت بیشتری نشان داد. علاوه بر این، نه اثرات توپوگرافی زمین و نه گردابه‌های میان مقیاسی که به شکل‌گیری گردش‌های اقیانوسی مانند جریان خلیج‌فارس کمک می‌کنند، نیازی به پارامترسازی ندارند. برای فرآیندهایی مانند میکروفیزیک ابر و آشفتگی لایه مرزی (که هنوز باید در وضوح یک کیلومتری پارامترسازی شوند)، پارامترهای تصادفی می توانند استفاده شوند که ثابت شده است برای پیش بینی آب و هوای عملیاتی خوب عمل می کنند.
پروژه Destination Earth که توسط قرارداد سبز اتحادیه اروپا تامین می شود، به زودی کارهای مهمی را برای توسعه نمونه اولیه مدل آب و هوایی در مقیاس کیلومتر انجام خواهد داد. پروژه های مدل سازی دیگری در مقیاس کیلومتر در سرتاسر جهان شروع می شود. اکنون زمان برنامه ریزی یک موسسه بین المللی مشترک برای پیش بینی تغییرات اقلیمی است که بتواند بهترین استفاده را از این تحولات داشته باشد. همانطور که CERN به فیزیکدانان با انرژی بالا اجازه می دهد تا آزمایشاتی را انجام دهند که هیچ کشوری نمی تواند یا نمی خواهد انجام دهد، موسسه بین المللی آب و هوا به ما اجازه می دهد تا نوع پیش بینی مجموعه هماهنگی را انجام دهیم که در حال حاضر به دلیل محدودیت های انسانی و رایانه غیرممکن است.
این موسسه با تولید این مجموعه در زمینه های اقتصادی، زراعی، بهداشتی، هیدرولوژیکی و سایر مدل های تاثیرگذاری، می تواند به مکانی ایده آل برای دانشمندان سایر رشته ها، دولتی، صنعتی، ارتباطات علمی و عموم مردم تبدیل شود تا بهترین ها را جستجو کنند. و به روز ترین اطلاعات این امر مدل ها و نهادهای ملی آب و هوا را منسوخ نمی کند. سرن موسسات ملی فیزیک ذرات را لغو نکرده است. بلکه بینش مؤسسات ملی را متحد می کند و به آنها اجازه می دهد حداکثر تأثیر را داشته باشند.
تغییر اقلیم یک مشکل جهانی است که نیازمند راه حل جهانی است. وقت آن است که دانشمندان آب و هوا در سراسر جهان به نیروها بپیوندند و به یک طرح بین المللی مدل سازی آب و هوا بپیوندند.
[ad_2]