Mindent az éghajlatváltozásról

Bizonytalanságok

Az éghajlat jövőbeli viselkedésének modellezése bizonytalanságokkal terhelt, melyek az alábbi forrásokból származnak:

  1. Az éghajlati rendszer belső tulajdonsága a természetes változékonyság, melynek köszönhetően a rendszer külső kényszer nélkül is folyamatosan változik. Rövidebb időskálán ezzel magyarázható pl. az átlagosnál melegebb és hidegebb évek egymást követő váltakozása.
  2. Az egyes modellek nem azonos közelítő módszerekkel írják le a fizikai folyamatokat, ezáltal a különböző modellek alkalmazása eltérő eredményekhez vezethet. A legnagyobb bizonytalanság a felhő- és csapadékképződéssel kapcsolatos folyamatok leírásában van.
  3. Az éghajlat alakulását jelentős mértékben meghatározza az emberi tevékenység jövőbeli alakulása, ami csak nagy bizonytalansággal ismert. Leírására különböző (pl. közepes vagy magas üvegházgáz-kibocsátást feltételező) forgatókönyvek állnak rendelkezésre, melyeket a modellekben az üvegházhatású gázok koncentrációjának eltérő jövőbeli pályájával veszünk figyelembe.

Ezekből fakadóan az éghajlatváltozásról egyetlen modell eredménye alapján tett következtetések félrevezetők és hibásak lehetnek, így objektív és megalapozott kijelentéseket csakis a modelleredmények bizonytalanságainak feltérképezésével és számszerűsítésével tehetünk. Ez az ensemble technika alkalmazásával lehetséges, amikor több modell eltérő forgatókönyvekkel készült szimulációs eredményeit együttesen vizsgáljuk, és így a jövőbeli változások irányáról és mértékéről valószínűségi információk nyerhetők.

A HungaroMet Nonprofit Zrt.-nél részletesen vizsgáljuk az egyes bizonytalansági tényezők szerepét a hőmérsékleti és csapadékprojekciókban (Szabó és Szépszó, 2016) Hawkins és Sutton (2009, 2011) kissé átdolgozott módszertana alapján. Kutatásainkban olyan kérdésekre keressük a választ, hogy a teljes bizonytalanság milyen mértékben csökkenthető a modellek fejlesztésével vagy a forgatókönyvek szűkítésével. A bizonytalanságok feltérképezése egy olyan ensemble rendszer összeállításában segíthet, mellyel a változások bizonytalansága reprezentatívan lefedhető a létező modelleredmények alapján, növelve ezzel az éghajlatváltozási információk megbízhatóságát.

Először az IPCC1 5. helyzetértékelő jelentéséhez (IPCC AR5 WG1, 2013) alapot szolgáltató, RCP2 forgatókönyvekkel (Moss et al., 2010) készült globális klímamodell-szimulációkat elemeztük, melyeket a CMIP53 adatbázis (Taylor et al., 2012) tartalmaz.

Vizsgálatainkat regionális modellekkel folytattuk. A EURO-CORDEX nemzetközi együttműködés (Jacob et al., 2014) keretében a CMIP5 modellek eredményeit regionális klímamodellekkel skálázták le Európára 50 és 12 km-es felbontáson. A EURO-CORDEX adatok felhasználásával képet kapunk arról, hogy a regionális modellek alkalmazása mennyiben növeli a modellbizonytalanságot, továbbá kiegészítik a hazai modellkísérletek eredményeit. Hogy a CMIP5 és EURO-CORDEX adatbázisban elérhető szimulációk mennyire reprezentatívan jelenítik meg a klímaprojekciók bizonytalanságát, arra vonatkozóan a DECM projektben végeztünk vizsgálatokat.

A EURO-CORDEX regionális klímamodell-eredményei alapján a Kárpát-medencében a jövőbeli hőmérséklet-változás alakulására a különböző forgatókönyvek csak a XXI. század utolsó 30-40 évében fejtik ki hatásukat. Az évszázad végére ez a hatás három forgatókönyv esetén az  átlaghőmérséklet változásában körülbelül 3 °C eltérést eredményez (1. ábra). Ellenben a csapadék alakulását a forgatókönyvek megválasztása jóval csekélyebb mértékben vagy egyáltalán nem befolyásolja: a különböző forgatókönyvekkel készült modellszimulációk a nyári csapadékváltozás mértékét nagyon hasonlóan írják le (2. ábra). Ebben az esetben a bizonytalanság a modellekben alkalmazott fizikai folyamatok eltérő leírásmódjából adódik. Ugyanakkor ahogyan a Kárpát-medencére vonatkozó megfigyelésekben, úgy a projekciós eredményekben is jelentős bizonytalansági forrás a természetes változékonyság (különösen a csapadék esetében), mely az évszázad végére sem csökken. Ez jelentős „zajként” rakódik rá a változás trendjére, ezáltal hazánk térségében a modellek ritkábban jeleznek szignifikáns változásokat4. A 2.a. ábrán azt is megfigyelhetjük, hogy az európai modellszimulációk bizonytalanok a nyári csapadékváltozás irányában és mértékében, azaz az évszázad végére körülbelül 10%-os mértékű csökkenés és növekedés egyaránt előfordulhat. Ilyen esetben a modelleredmények átlaga különösen félrevezető lehet. Ehelyett különböző kimenetek valószínűségének vizsgálatával korrektebb választ adhatunk a várható változásokról (a 2.b. ábrán a nyári csapadék csökkenésének valószínűsége látható 2071–2100-ban, amely alapján az ország nagyobb részén valószínűbb az évszázad végi kevesebb csapadék 1971–2000-hez képest).   

1. ábra: Magyarországon várható hőmérsékletváltozás 1971–2000-hez viszonyítva eltérő kibocsátási forgatókönyveket (kék: RCP2.6, zöld: RCP4.5, piros: RCP8.5) alkalmazó regionális modellszimulációk alapján (az azonos kibocsátási forgatókönyvvel készült szimulációk átlagát vastag vonal jelzi, a sávok a szimulációk adott évhez tartozó minimumát és maximumát jelenítik meg).

2. ábra: a) Magyarországon várható nyári csapadékváltozás 1971–2000-hez viszonyítva eltérő kibocsátási forgatókönyveket (kék: RCP2.6, zöld: RCP4.5, piros: RCP8.5) alkalmazó regionális modellszimulációk alapján. b) A vizsgált modellszimulációk alapján a csapadékcsökkenés valószínűsége 2071–2100-ban.

Hivatkozások

Hawkins, E., Sutton, R., 2009: The potential to narrow uncertainty in regional climate predictions. Bull. Amer. Meteor. Soc. 90, 1095–1107, doi: 10.1175/2009BAMS2607.1.

Hawkins, E., Sutton, R., 2011: The potential to narrow uncertainty in projections of regional precipitation change. Clim. Dyn. 37, 407–418, doi: 10.1007/s00382-010-0810-6.

IPCC AR5 WG1, 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 (eds.: Stocker, T.F., Qin, D., Plattner, G.-K., Tignor, M., Allen, S.K., Boschung, J., Nauels, A., Xia, Y., Bex, V., Midgley, P.M.). Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 1535 p. [PDF]

Jacob, D., Petersen, J., Eggert, B., Alias, A., Christensen, O.B., Bouwer, L.M., Braun, A., Colette, A., Déqué, M., Georgievski, G., Georgopoulou, E., Gobiet, A., Menut, L., Nikulin, G., Haensler, A., Hempelmann, N., Jones, C., Keuler, K., Kovats, S., Kröner, N., Kotlarski, S., Kriegsmann, A., Martin, E., van Meijgaard, E., Moseley, C., Pfeifer, S., Preuschmann, S., Radermacher, C., Radtke, K., Rechid, D., Rounsevell, M., Samuelsson, P., Somot, S., Soussana, J.-F., Teichmann, C., Valentini, R., Vautard, R., Weber, B., Yiou, P., 2014: EURO-CORDEX: new high-resolution climate change projections for European impact research. Regional Environmental Change 14, 563–578, doi: 10.1007/s10113-013-0499-2,

Moss, R.H., Edmonds, J.A., Hibbard, K.A., Manning, M.R., Rose, S.K., van Vuuren D.P., Carter T.R., Emori, S., Kainuma, M., Kram, T., Meehl, G.A., Mitchell, J.F.B., Nakicenovic, N., Riahi, K., Smith, S.J., Stouffer, R.J., Thomson, A.M., Weyant, J.P., Wilbanks, T.J., 2010: The next generation of scenarios for climate change research and assessment. Nature 463, 747–756, doi: 10.1038/nature08823.

Szabó, P., Szépszó, G., 2016: Quantifying Sources of Uncertainty in Temperature and Precipitation Projections over Different Parts of Europe. In: Mathematical Problems in Meteorological Modelling. Mathematics in Industry (eds.: Bátkai, A., Csomós, P., Faragó, I., Horányi, A., Szépszó, G.), Springer International Publishing, 207–237, doi: 10.1007/978-3-319-40157-7_12.

Taylor, K.E., Stouffer, R.J., Meehl, G.A., 2012: An Overview of CMIP5 and the experiment design. Bull. Amer. Meteor. Soc. 93, 485–498, doi: 10.1175/BAMS-D-11-00094.1.

  1. Éghajlatváltozási Kormányközi Testület (angolul: Intergovernmental Panel on Climate Change) ↩︎
  2. Representative Concentration Pathways ↩︎
  3. Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 ↩︎
  4. A szignifikancia – amikor a változás mértéke meghaladja a változékonyságot – statisztikai módszerekkel vizsgálható. ↩︎

Tovább