Нейт Сильвер - Сигнал и шум. Почему одни прогнозы сбываются, а другие – нет

И, наконец, в моделях имеется структурная неопределенность. Именно этот вид неопределенности вызывает вполне оправданное беспокойство и климатологов, и их критиков, поскольку ей сложнее всего дать количественную оценку. Она связана с тем, насколько хорошо мы понимаем динамику климатической системы и насколько хорошо можем представить ее с математической точки зрения. Структурная неопределенность может немного повыситься со временем, и ошибки в динамических моделях (к которым относятся и климатические) могут усиливать сами себя.

По словам Шмидта, в совокупности эти три типа неопределенности проявлялись на минимальном уровне еще за 20–25 лет до начала климатического прогнозирования. Иными словами, мы можем достаточно определенно знать, сколько CO2 попадет в атмосферу, однако совершенно не представляем, какое влияние будут оказывать ENSO, извержения вулканов и солнечный цикл.

Как это часто бывает, первый отчет МГЭИК, опубликованный в 1990 г., оказался в пределах этого славного 20-летнего периода, равно как и некоторые из ранних прогнозов, сделанных Джеймсом Хансеном в 1980‑е гг. Иными словами, пришло время оценить правильность прогнозов. Насколько удачными они оказались?

Для того чтобы оценить правильность предсказания, нужен прежде всего соответствующий инструмент измерения. И здесь климатологам выбирать особо не из чего. Существуют четыре основные организации, выполняющие расчеты глобальных температур на основании данных термометров на наземных и морских станциях по всему миру. Это НАСА{854} (к которой относится GISS[165]{855}), NOAA[166]{856} (осуществляющая руководство работой Национальной службы погоды) и метеорологические организации в Великобритании{857} и Японии{858}.

Не так давно свой вклад начали вносить данные наблюдений, полученные со спутников. Наиболее часто используемые записи спутниковых данных поступают из Алабамского университета в Хантсвилле от частной компании, которая называется «Системы дистанционного зондирования» (Remote Sensing Systems){859}. Спутники не измеряют температуру напрямую, они рассчитывают ее значение, измеряя интенсивность микроволнового излучения. Однако выполненные спутниками расчеты температур нижних слоев атмосферы{860} позволяют достаточно точно оценить температуру поверхности планеты{861}. Также температурные данные из разных источников различаются по времени, с которого они проводились. Самыми старыми являются наблюдения, выполненные британским метеорологическим ведомством начиная с 1850 г.; самыми молодыми считаются спутниковые данные, которые собирают с 1979 г. Кроме этого, температурные рекорды оцениваются в сравнении с различными базовыми значениями. Например, значения температур в НАСА/GISS приводятся относительно средних температур с 1951 по 1980 г., а температуры NOAA – относительно среднего значения за весь XX в.

Однако эту проблему легко исправить{862}, и цель каждой системы состоит в том, чтобы измерить, насколько повышаются или понижаются температуры, а не их значения сами по себе.

Рис. 12.5. Аномалии глобальной температуры по отношению к базовой линии 1951–980 гг.: шесть температурных рекордов

Достаточно обнадеживающим выглядит тот факт, что разница между данными от различных источников довольно невелика{863} (рис. 12.5). Данные от всех шести служб измерений температуры свидетельствуют, что 1998 и 2010 гг. были одними из самых теплых за всю историю наблюдений, и на данных, полученных от каждой из них, заметна явная долгосрочная тенденция к потеплению, особенно после 1950‑х гг., когда концентрация CO2 в атмосфере начала расти все быстрее. С целью оценки климатических прогнозов я просто усреднил шесть температурных записей.

Одной из наиболее откровенных и явно выраженных попыток прогнозирования роста температур явилась научная работа, опубликованная в 1981 г. Хансеном и шестью другими учеными в авторитетном журнале Science{864}. Предсказания ученых, основанные на сравнительно простых статистических расчетах влияния CO2 и других атмосферных газов, а не на полноценной модели, оказались достаточно успешными. Фактически они лишь незначительно недооценили масштабы глобального потепления, наблюдавшегося в течение 2011 г.{865}.

Однако Хансен более известен благодаря своим показаниям на слушаниях в Конгрессе в 1988 г., а также работе на ту же тему, опубликованной в 1988 г. в Journal of Geophysical Research{866}. Эти прогнозы были основаны на трехмерной физической модели атмосферы.

Хансен сообщил Конгрессу, что в Вашингтоне «жаркие летние месяцы» могут наблюдаться все чаще и чаще. Он называл жарким такое лето, когда значения средних температур в Вашингтоне находятся в верхней трети значений температур в летние месяцы за период с 1950 по 1980 г. По его словам, к 1990‑м гг. подобная температура в Вашингтоне в летние месяцы будет стоять 55–70 % времени, или примерно в два раза чаще, чем в периоде, принятом за эталон (33 %).

Предсказание Хансена для Вашингтона, округ Колумбия, оказалось очень точным. В 1990‑е гг. шесть из десяти летних периодов{867} можно было охарактеризовать как жаркие (табл. 12.1), в точном соответствии с его прогнозом. Примерно так же часто жаркие месяцы наблюдались и в 2000‑е гг., а рекордную тепловую волну Вашингтон испытал в 2012 г.

Таблица 12.1. Жаркие летние месяцы в США: предсказание Хансена (1988 г.)

Эталонный период: 33 %. Прогноз: 55–70 % времени к 1990‑м гг.

В работе Хансен также предсказал, какими будут летние месяцы в трех других городах – Омахе, Мемфисе и Нью-Йорке. Эти результаты оказались менее однозначными и наглядно демонстрируют региональную изменчивость климата. Лишь один из 10 летних периодов в Омахе в 1990‑е гг. можно было классифицировать как «жаркий» по стандартам Хансена, что было значительно меньше исторического среднего значения на уровне 33 %. Однако в Нью-Йорке (если судить по результатам наблюдения в аэропорте Ла Гуардия)«жаркими» оказались 8 из 10 летних периодов.

В целом предсказания для четырех городов были достаточно хороши, однако их значения оказались ближе к нижней границе установленного Хансеном диапазона. Его прогнозы, касающиеся изменения глобальной температуры, оценивать сложно, поскольку в них учитывался целый ряд сценариев, основанных на различных предположениях. Тем не менее есть основания считать их несколько завышенными{868}. Даже самый консервативный сценарий переоценил потепление, произошедшее в 2011 г.

Прогноз МГЭИК, сделанный в 1990 г., был первым результатом серьезного научного консенсуса и поэтому заслуживает особого внимания. Эти предсказания были менее конкретными, чем предсказания Хансена, однако если изучить их детали, то можно сказать, что они в целом оказались правильными. Например, прогнозировалось, что поверхность земли нагревается значительно быстрее, чем поверхность воды, особенно зимой, что особенно сильное увеличение температуры будет происходить в Арктике и других северных широтах. Оба эти предсказания оказались точными. Тем не менее самым главным из всех считался прогноз роста глобальной температуры.

И здесь предсказания МГЭИК оставляли желать лучшего. В отличие от прогноза Хансена температурный прогноз МГЭИК был представлен в виде диапазона возможных исходов. Верхняя часть диапазона рассматривала вариант катастрофического увеличения температуры на 5 °C за следующие 100 лет. А в нижней части описывалось более скромное повышение на 2 °C за столетие, вариант роста температуры на уровне 3 °C считался наиболее вероятным{869}.

Рис. 12.6. Изменение реальных глобальных температур в период 1990–011 гг. по отношению к температуре в 1990 г.

В реальности рост температуры после публикации отчета происходил в значительно более медленном темпе (рис. 12.6). Температуры повышались в среднем на 0,015 °C в год за период, описанный в прогнозе МГЭИК (с 1990 по 2011 г.), или со скоростью 1,5 °C за столетие. Это почти в два раза меньше, чем предсказывалось прогнозом МГЭИК – потепление на 3 °C за 100 лет, – и также несколько меньше минимального значения предсказанного диапазона (2 °C). Прогноз, сделанный МГЭИК в 1990 г., также переоценил величину повышения уровня моря{870}.

Несмотря на то что результаты были совсем не похожи на прогнозируемые МГЭИК, мы должны сделать одно важное замечание. Прогнозы МГЭИК были основаны на «нормальном ходе событий», то есть предполагалось, что успехи в снижении объемов выбросов в атмосферу не будут достигнуты{871}.