25 августа 2021 года.
Этим летом экстремальные дожди и наводнения оставили следы разрушений в населенных пунктах по всему миру. Последний случай произошел в Теннесси, где, по предварительным данным, за 24 часа выпало рекордное количество осадков — 17 дюймов, которые превратили ручьи в реки, затопили сотни домов и унесли жизни по меньшей мере 18 человек.
Многие люди задаются вопросом: Было ли это изменение климата? Ответить на этот вопрос не так-то просто.
Экстремальная погода была всегда, но вызванное человеком глобальное потепление может увеличить частоту и тяжесть экстремальных погодных явлений. Например, исследования показывают, что деятельность человека, такая как сжигание ископаемого топлива, однозначно приводит к потеплению планеты, а из основ физики известно, что теплый воздух может удерживать больше влаги.
Еще десять лет назад ученые не могли с уверенностью связать отдельное погодное явление с изменением климата, хотя более широкие тенденции изменения климата были очевидны. Сегодня исследования по атрибуции могут показать, повлияло ли изменение климата на экстремальные события и можно ли объяснить их только естественной изменчивостью. Благодаря быстрому прогрессу в исследованиях и увеличению вычислительных мощностей, атрибуция экстремальных явлений стала новой бурно развивающейся отраслью климатологии.
В последнем исследовании, опубликованном 23 августа 2021 года, рассматриваются осадки, выпавшие в результате европейского шторма, который унес жизни более 220 человек, когда наводнения обрушились на Германию, Бельгию, Люксембург и Нидерланды в июле 2021 года.
Команда климатологов из группы World Weather Attribution проанализировала рекордный шторм, получивший название «Бернд», сосредоточив внимание на двух наиболее сильно пострадавших районах. Анализ показал, что антропогенное изменение климата сделало вероятность шторма такой силы от 1,2 до 9 раз выше, чем если бы он был на 1,2 градуса Цельсия (2,1 F) холоднее. С начала индустриальной эпохи планета потеплела чуть более чем на 1 °C.
Подобные исследования еще не проводились в отношении шторма в Теннесси, но, вероятно, будут проведены.
Как же ученые выясняют это? Как ученый-атмосферист, я принимал участие в исследованиях по установлению авторства. Вот как происходит этот процесс:
Как проводятся исследования атрибуции?
Исследования атрибуции обычно включают четыре этапа.
Первый шаг — определение масштаба и частоты события на основе данных наблюдений. Например, июльские дожди в Германии и Бельгии побили рекорды по количеству. Ученые определили, что в современных климатических условиях подобный шторм в регионе в среднем случается раз в 400 лет.
Второй шаг — это использование компьютеров для запуска климатических моделей и сравнение результатов этих моделей с данными наблюдений. Чтобы результаты климатической модели вызывали доверие, модель должна быть способна реалистично имитировать подобные экстремальные события в прошлом и точно представлять физические факторы, способствующие их возникновению.
Третий шаг заключается в определении базовой среды без изменения климата — по сути, создайте виртуальный мир Земли, каким он был бы, если бы никакая деятельность человека не нагревала планету. Затем снова запустите те же климатические модели.
Различия между вторым и третьим этапами представляют собой влияние антропогенного изменения климата. Последний шаг — количественная оценка этих различий в величине и частоте экстремальных событий с помощью статистических методов.
Например, мы проанализировали, как ураган «Харви» в августе 2017 года и уникальная погодная модель взаимодействовали друг с другом, чтобы вызвать рекордный ливень в Техасе. Два исследования, посвященные атрибуции, показали, что антропогенное изменение климата увеличило вероятность такого события примерно в три раза, а количество осадков, выпавших во время «Харви», возросло на 15 %.
Еще одно исследование показало, что экстремальная жара на западе Северной Америки в конце июня 2021 года была бы практически невозможна без антропогенного изменения климата.
Насколько хороши исследования атрибуции?
На точность исследований атрибуции влияют неопределенности, связанные с каждым из четырех вышеперечисленных этапов.
Некоторые типы событий поддаются исследованиям атрибуции лучше, чем другие. Например, среди долгосрочных измерений наиболее надежны данные о температуре. Мы лучше понимаем, как антропогенное изменение климата влияет на волны жары, чем на другие экстремальные события. Климатические модели также обычно умело моделируют тепловые волны.
Даже в случае тепловых волн влияние антропогенного изменения климата на их величину и частоту может быть совершенно разным, как, например, в случае с необычайной волной жары на западе России в 2010 году. Было установлено, что изменение климата оказало минимальное влияние на величину, но существенное — на частоту.
Также могут существовать обоснованные различия в методах, лежащих в основе различных исследований атрибуции.
Однако люди могут принимать решения на будущее, не зная всего с уверенностью. Даже планируя барбекю на заднем дворе, не обязательно иметь всю информацию о погоде.
Автор — Сюбин Зенг, профессор атмосферных наук и директор Центра климатической динамики и гидрометеорологии Университета Аризоны.
