Podle klimatických modelů se mění směřování ekonomik, nastavení dotací i plánování zemědělské výroby. Na dnešní svět tak mají obrovský vliv – a je proto důležité vědět, jestli se nepletou. Jak dobře dokázaly ty z minulosti předpovědět současnost?
Současné extrémy počasí předpovídaly už klimatické modely staré půlstoletí. Ty nové jsou ale mnohem přesnější
Od loňského června zažíváme zcela výjimečnou situaci: každý měsíc je z globálního pohledu historicky nejteplejším. Teplota na naší planetě se tak zcela zjevně dál zvyšuje. A to samozřejmě vybízí k otázce, co lidstvo čeká v budoucnosti.
Věda do budoucnosti samozřejmě přesně nevidí a přiznává to. Dokáže do ní ale nepřímo nahlížet – v případě klimatologie pomocí modelů. Ty ale nabízejí jen určité scénáře vývoje na základě vývoje skleníkových plynů a dalších faktorů. Existuje navíc větší počet scénářů a modelů, takže výsledkem je pak jakýsi vějíř možných scénářů budoucího chování klimatu.
Může jim ale veřejnost důvěřovat? Tato otázka je zcela namístě, jelikož na jejich základě se dělají zásadní a dalekosáhlé společenské změny. A existuje na ni odpověď. Nové moderní klimatické modely jsou totiž „vnoučaty“ těch starších, které se používaly už před desítkami let. Je tedy možné se podívat, jak přesné byly ony a jak dobře dokázaly předpovědět dnešní situaci.
Půlstoletí staré modely
První klimatické projekce byly zkonstruovány už v 70. letech minulého století. Jednu z prvních, která vyšla v časopise Nature v roce 1973, provedl John Sawyer z britského Met Office.
Snažil se určit klimatickou citlivost, tedy odezvu našeho klimatu na zdvojnásobení koncentrace oxidu uhličitého, která mu vyšla kolem 2,4 stupně Celsia – dnešní odhad činí asi tři stupně Celsia. Pro rok 2000 počítal s oteplením ve výši 0,6 stupně Celsia, které se výrazněji nelišilo od pozorovaného (0,51 až 0,56 stupně Celsia). Vyšší hodnotu lze zdůvodnit vyšší očekávanou koncentrací oxidu uhličitého, která byla reálně 370 ppm (tedy 370 částic na milion), zatímco Sawyer očekával „pouze“ hodnotu 375 až 400 ppm.
První projekci konkrétního vývoje teplot pro delší období otiskl v časopisu Science v roce 1975 Wally Broecker z Kolumbijské university. Na základě očekávaného vývoje množství oxidu uhličitého zkonstruoval odpovídající odezvu teploty. Jeho očekávaná teplota pro současnou dobu je o něco vyšší, což je ale opět důsledek očekávaného rychlejšího růstu oxidu uhličitého oproti realitě.
V druhé polovině 80. let vznikly první klimatické modely moderního typu, které už řešily i možný rozptyl budoucího vývoje teplot na základě různých scénářů emisí skleníkových plynů. Příkladem může být model sestrojený kolektivem Jamese Hansena z organizace NASA. Ve scénáři, v němž se vývoj skleníkových plynů nejvíc blížil realitě, se předpovězená teplota pro konec minulého desetiletí od reality lišila jen mírně.
Proč nebyla zcela přesná? Rozdíl lze vysvětlit poněkud jiným složením skleníkových plynů – Hansenův tým totiž počítal i s takzvanými halogenovanými uhlovodíky, které mají velmi výrazný oteplovací potenciál. Jenže jejich užívaní bylo zakázáno Montrealským protokolem. V něm se drtivá většina států světa zavázala ke kontrole výroby chemických látek poškozujících ozonovou vrstvu a k postupnému omezení jejich používání.
Hodnoticí zprávy IPCC se v přesnosti zlepšují
V 90. letech vydal Mezivládní panel pro klimatickou změnu (IPCC) první hodnoticí zprávu společně s očekávaným vývojem teplot v dalších dekádách. V něm počítal s poněkud výraznějším nárůstem oxidu uhličitého, což znamenalo i mírné, asi patnáctiprocentní přecenění reálného tempa oteplování. Ve druhé hodnoticí zprávě z roku 1995 byla zase naopak rychlost oteplování mírně podceněna, zejména kvůli nižší citlivosti klimatu na nárůst oxidu uhličitého.
Třetí hodnoticí zpráva IPCC z roku 2001 byla založena na všeobecných modelech cirkulace atmosféry a oceánu a zavedla emisní scénáře založené na různém vývoji společnosti. Pro scénář odpovídající nejlépe reálnému vývoji lze konstatovat opět mírné podcenění míry oteplování.
Čtvrtá hodnoticí zpráva z roku 2007 už pracovala s modely s výrazně lepším rozlišením i dynamikou chování atmosféry. Odchylka od reálného vývoje v uplynulém desetiletí nepřekročila deset procent, a to směrem k určitému přecenění reálné míry oteplení.
Podobně lze v určitém přiblížení hodnotit i modely v páté hodnoticí zprávě. Ta už vycházela z modelů vyvinutých v rámci aktivit páté fáze Projektu vzájemného porovnávání spojených modelů (CMIP).
A konečně v šesté a poslední hodnoticí zprávě IPCC už využila i modelů z 6. fáze tohoto výzkumu. Tyto modely zahrnují mnohem přesnější popis fungování dějů týkajících se ledu, vody a oblaků než dřívější modely. Zahrnují také širší škálu fyzikálních procesů, a stávají se tak realističtějšími.
Problémem ale je, že některé z nich počítají s podstatně větší citlivostí klimatu na nárůst oxidu uhličitého – pro dvojnásobnou koncentraci počítají s větším oteplením než modely vyvinuté v rámci CMIP5, pětina z nich dokonce očekává nárůst teploty přes pět stupňů Celsia. Obecně přitom panuje shoda, že s velkou pravděpodobností by teplotní odezva měla být v rozmezí 2,3 až 4,7 stupně Celsia, ale s největší vahou v blízkosti tří stupňů Celsia.
Tři scénáře vývoje teplot (pro různý vývoj skleníkových plynů) a srovnání s pozorovanými teplotami pro období 1988–2019
Pozorovaný nárůst teploty v posledním „rekordním“ roce odpovídá výsledkům 6. fáze modelů, ale některé měsíce už vybočují z modelů 5. fáze. Může to být vlivem jevu El Niño, který jako takový je sice v projekcích zachycen, ale může v nich probíhat s různou intenzitou, délkou a začátkem, respektive koncem. A překročení dané obálky modelových projekcí pro pár měsíců nelze ještě brát jako selhání odhadovaného modelového vývoje.
Můžeme věřit modelům?
Je patrné, že klimatické modely už před padesáti lety byly poměrně kvalitní a schopné zachytit budoucí oteplování. Některé projekce změny teploty byly sice nižší, jiné vyšší, všechny ale vykazují výsledky rozumně blízké tomu, co se skutečně stalo, zvláště když uvážíme nesrovnalosti mezi předpokládanými a skutečnými koncentracemi oxidu uhličitého a jinými klimatickými vlivy.
Nové modely, které zahrnují další detaily o dění v našem klimatickém systému, ale upozorňují i na možnost výrazně vyššího nárůstu teploty v souvislosti s rostoucí koncentrací skleníkových plynů. Na druhé straně ale tato „horká“ modelová řešení není vhodné přeceňovat.