דפים

1 באוגוסט 2020

מדעני אקלים, מודלים וניבויים



מאת פרופ' יוני דובי

אמר שפורסם השבוע בירחון היוקרתי
Nature, מדגים עד כמה מדעני האקלים לוקים בחוסר הבנה בסיסי של המתודה המדעית, ובפרט בשימוש במודלים ממוחשבים על מנת לעשות ניבויים. מודלים ממוחשבים של אקלים (בפרט משפחת מודלים בשם "מודלים של סירקולציה כללית" או GCM) הם כלי מרכזי ב-30 שנה האחרונות בהפצת הפחדות האקלים, מכיוון שהם מראים תגובה קיצונית למדי של כדור הארץ לעלייה מתונה בריכוז הפחמן-הדו-חמצני באטמוספירה. הם גם מודלים גרועים מאוד בחיזוי העתיד, ותחזיות שמבוססות על GCM מתבדות ללא הפסק. יותר מזה, מודלים כאלו אינם יכולים אפילו לתאר את המציאות העכשווית של האקלים.

מדעני אקלים מודעים לכך, כמובן, ומרכזים מאמצים רבים להבין מדוע המודלים הללו נכשלים ומה אפשר לעשות על מנת לשפר אותם ואת השימוש בהם לתחזיות לטווח קצר (אפילו שם הם נכשלים).

במאמר המדובר (קישור למאמר), החוקרים מתרכזים ב"תנודה הצפון אטלנטית" (NAO), תופעת הפרש לחצים לאורך האוקיאנוס האטלנטי שאחראית למגוון רחב של תופעות מטאורולוגיות (משטר גשמים, רוחות וכו') על פני שטחים עצומים, מהמזרח התיכון ועד צפון אמריקה. כשמו כן הוא, הפרש הלחצים הזה משנה את כיוונו כל כמה שנים. עד כה, מודלים ממוחשבים של אקלים לא הצליחו לחזות את ה-NAO, לא בגודל ולא בכיוון, ובמודלים ההשפעה של NAO מוערכת להיות פי עשרה יותר קטנה מאשר במציאות.

במאמר הנ"ל, החוקרים עשו דבר פשוט מאוד - הם הריצו 169 מודלים, במקטעים של 10 שנים, והשתמשו בהם על מנת לנסות לחזות את ההתנהגות של NAO כעשור קדימה. אלא מאי: מתוך כל המודלים האלו, החוקרים לא עשו ממוצע רגיל (כלומר לסכם על כל המודלים, כפי שנהוג לעשות למשל במודלים המפורסמים של ה-IPCC ), אלא בחרו מתוכם רק את 20 המודלים שהראו את ההתנהגות הדומה ביותר למדידות של אותם שנים, ומודלים שנתנו התנהגות שונה מדי לא נכללו במיצוע. על ידי זה הם הראו עליה של פי 10 ביכולת הדיוק של התחזית.

זו היא אכן הבנה מדהימה – שמודלים רק שימושיים את הם מתארים את המציאות הפיסיקאלית...במילים אחרות, עד כה, מדעני האקלים השתמשו במיצוע על מודלים אקלימיים (דבר מפוקפק לכשעצמו מדעית) על מנת לתת פרדיקציות, ללא קשר עד כמה כל מודל בעצמו הצליח להתאים לתצפיות העבר וההווה! (אני למשל כבר דיברתי על זה כאן https://youtu.be/5WIeRcgoHug?t=3250)

בזאת כותבי המאמר למעשה מודים, שעד כה מדעני האקלים לא טרחו לברר את טיב המודלים שלהם ואת ההתאמה שלהם למציאות לפני שהם הפיקו מהם (ברוב רעש) ניבויים קטסטרופליים. עובדה מדהימה לא פחות בעיני הוא שהמאמר הזה מצא את עצמו לעיתון יוקרתי כמו Nature, למרות שהמחקר במאמר הוא לא פחות מטריוויאלי והמסקנה ממנו (שאינה קשורה לאקלים, אגב) היא "למודלים שיותר מתאימים לעבר יש יכולת יותר טובה לנבא את העתיד – לפחות בטווח קצר".

כמובן, השיטה שהם מציעים אינה שימושית לפרדיקציה אמיתית ארוכת טווח, ואינם מהווים ולידציה למודלי GCM. הסיבה היא פשוטה – החוקרים מתאימים את המודלים רק לתופעה אחת   (ה-NAO) , אבל כלל לא ברור האם אותם 20 מודלים שמתארים הכי נכון את ה-NAO  אכן יתארו היטב גם תופעות אחרות (למשל פיזור טמפרטורות בצפון אמריקה, משטר רוחות באוקיאנוס הפסיפי, הדיפול של האוקיאנוס ההודי ועוד ועוד). העובדה שמודל מסוים מתאר נכון תופעה אחת ספציפית אינה הופכת אותו למודל טוב (ובטח שלא שימושי). 
לסיום, שתי ציטטות חשובות מהמאמר: (תרגום שלי)
"העובדה שסיגנל ה-NAO הוא חלש מדי במודלים מרמזת שהאפקטים שלו יהיו מוקטנים ביחס לגורמים אחרים, כגון גזי חממה. מכאן, באזורים שמושפעים מה-NAO ממוצע האנסמבל (של המודלים) לא ישקף את האיזון האמיתי בין כוחות משפיעים (על האקלים), והגדלה ידנית של ההשפעה שלו להתאים אותה למדידות לא תתקן את השגיאה. "

והסיכום שלהם:

"שאלה מרכזית היא האם מודלי אקלים גם מטים מטה סיגנלים על סקאלות זמן מעבר לעשור. יש עדות שהתגובה של הסירקולציה האטמוספרית לאבדן קרח-ימי ארקטי ולגורמים חיצוניים כגון התפרצויות וולקניות, שינויים סולארים ושינויי אוזון היא חלשה מדי במודלים. מודלים גם כנראה מטים מטה את הגודל של שינויי-טמפרטורות על פני מספר עשורים, במיוחד בצפון-אטלנטי. בנוסף לכך, סימני שינוי אקלים חורפי בצפון-אטלנטי נוטים לגדול משמעותית עם הגדלת רזולוציית החישוב, כנראה נובע מכך שהפידבק של זרמים סירקולריים אינו ידוע.
אם הדברים הללו נכונים, שימוש במודלים וסימולציות עכשוויים לניבוי ישיר מוליך למסקנות שגויות לגבי אי-ודאויות ושונות טבעית [של האקלים]. "


3 תגובות:

יעקב אמר/ה...

הבעיה היסודית עם המודלים המנסים לחזות את אקלים העתיד היא שיש כמה עשרות (או יותר) של מודלים, והם נותנים תוצאות שונות מאד, כלומר הם נותנים תוצאה החל מהתחממות קלה מאד, עד התחממות מאד גדולה. במילים אחרות: התוצאות מתפרסות על פני כול האפשרויות...
לא ייתכן שכול המודלים נכונים - כי הם סותרים קשות זה את זה. אולי חלק קטן נכון והשאר לחלוטין לא - ואנו לא יודעים לזהות מי הנכון ומי הטועה.

מי מהמודלים נכון (קרוב למציאות) ומי לא? לא ידוע. בכך הם הופכים לבתי מועילים, או חסרי משמעות.
השיטה של ה IPCC - עשיית ממוצע בין כול המודלים היא לא הגיונית ולא מדעית. אם יש לך מודל אחד נכון ואחד לא נכון - הממוצע ביניהם הוא לא נכון בעליל.

אשר פט אמר/ה...

הבעיה הגדולה ביותר, יעקב, לדעתי היא סדרי גודל.

המודלים מנסים לחזות טמפרטורה באופק של עשרות שנים. מעלת צלזיוס אחת היא בערך שליש (1/3) אחוז מערך סקאלת קלווין (טמפרטורת החדר היא 273 KELVIN) - בנודף יש לעשות מיצוע (AVERAGE) על כל שטח כדור הארץ ולקחת בחשבון את "עמוד" האוויר בגובה 100 קילומטר.

מערכת האקילימית נראית כיציבה ביותר בטווח של עשורים אבל תזזיתית לחלוטין בטווחים קצרים. למשל, מידות חום משתנות כל יום בסדר גודל יותר מה"נבואה" לגבי העתיד - למשל במדבר מונגולי, ביום יכול להיות +30 ובלילה -5. אם המודלים "מחפשים" עלייה של 3 מעלות ב-2100, אז שנוי טמפרטורה ביום הוא פי 10 מה"ניבוי".

ומערכת האקלימית ללא ספק מסובכת ביותר, חלק מההשפעות והמשתנים לא מובנים ואפילו ידועים, לכן לצפות ניבוי אמין של שינוי מזערי (<1%) הוא אבסורדי, לא חשוב כמה מודלים נריץ, נמצע או נמציא. זו הזיה שנתמכת רק ע"י פוליטיקה שמאלנית שמכתיבה לנו את התרבות ומשפיעה גם על המדע, לצערנו.

יעקב אמר/ה...

אשר, אתה מנסה כול הזמן להעביר את הוויכוח למישור הפוליטי-אידאולוגי, ולטעון שכול טענות ההתחממות הן רמאות על בסיס אידאולוגי-פוליטי.
ייתכן וזה נכון - אבל אני לא רוצה להתווכח במישור הפוליטי-אידאולוגי - כי אז אין כול מקום לוויכוח. אתה מאמין ב א', הם מאמינים ב - ב'. ותם הוויכוח.

אני מנסה לטעון שגם במישור העינייני (מדעי) יש התפלגות גדולה בין תוצאות המודלים דבר שמוכיח - כשלעצמו - (בלי להזדקק לטיעון אידאולוגי) - כי אין ערך למודלים - כי הם מראים סתירות בינם לבין עצמם.

אתה תמיד מושך לכיוון האידאולוגי ונותן לכול דבר הסבר אידאולוגי.
אני מנסה להימנע מזה כאן. אני מנסה להמנע מלדון על מניעים פסיכולוגיים-אידאולוגיים.
אז אנא - אל תבוא עם הטענות האידאולוגיות. ייתכן ואתה צודק אבל אני לא רוצה להפוך את זה לבסיס הדיון ולהתווכח רק על האידאולוגיה.