2003年、致命的な熱波がヨーロッパを襲い、気候科学の新時代の到来を告げました。 7月と8月だけで、115°F以上の気温は約7万人の命を奪いました。 ただし、20世紀半ば以降、平均的な全球気温は着実に上昇していますが、それ以前には強い熱波が記録されていました。 気候学者にとって、それは地球温暖化に熱波を帰することはほとんど不可能であることを意味した。
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そのため、英国の研究者チームが環境データとモデルシミュレーションを使用して、気候変動と熱波の間の統計的リンクを確立したときに注目を集めました。
科学者たちは、地球温暖化がスコーチャーを「引き起こした」ことを証明することはできませんでしたが、科学者たちは人間の排出による温暖化が極端な気象事象のリスクを倍増させたと断言しました。 Natureに掲載された彼らの最初の研究は、観測とモデルを使用して極端な気候イベントにつながる要因を引き離す「属性科学」の新しい分野を立ち上げました。
それから数年、より良いモデルとより多くのデータは、気候科学者が極端な天気を予測することではるかに良くなるのを助けました。 しかし、科学者はこれらの極端な気象現象を人為的な気候変動にどれだけ自信を持って割り当てることができますか？ 彼らは私たちの排出が特定の干ばつ、竜巻、または熱波を引き起こしたと断定的に言うことができるでしょうか？
これらの質問は、環境データとモデリング技術を使用して極端な気象と地球規模の気候変動を研究する3人の専門家に提出します。
明確にするために、科学者は、人為的な気候変動が、氷冠の融解や海面上昇から降水量の増加に至るまで、広範囲にわたる世界的な影響を持っていると主張することができます。 「多くの証拠は、人間の活動、特に温室効果ガスの排出が、最近観測された気候変動の主な原因であることを示しています」と、1月にドラフト形式で公開され、先週ニューヨークタイムズで公表された連邦気候変動レポートを読みます。
世界中の研究者が開発した数百の気候モデルのスーパーコンピューティングとプーリングの進歩のおかげで、彼らはまた、人間のために激しい嵐、干ばつ、記録的な熱波が頻繁に発生していると言うことで統計的にも自信を持っています。 「10年前にはできませんでした」と、ノースカロライナ州立大学の気候科学者であり、国立海洋大気庁でも働いているケンクンケルは言います。
しかし、個々の天気イベントをバラバラにするのは難しい。 この惑星の歴史には、予想外の長引く熱波と、人間が温室効果ガスを排出し始めるはるか前の突然の嵐が点在しています。 「この種の極端なイベントは常に発生していることが大きな課題です」とクンケル氏は言います。クンケル氏は、米国で大きな被害をもたらす激しい嵐に焦点を当てていますが、「このイベントは地球温暖化によって引き起こされました？ いいえ」
極端な天候の背後にある犯人を隔離することの難しさは、医師が直面する診断上の課題に似ています、とスタンフォード大学の地球システム科学者ノア・ディフェンボーは言います。 たとえば、ある患者が特定の薬を服用した後に癌から回復したからといって、医師がその物質を癌の治療薬として広く処方するには十分な証拠ではありません。 その代わりに、薬が機能することを医師が十分に確信する前に、薬は複数の集団で何百もの実験を繰り返す必要があります。
医学と気候科学の両方で、「デフォルトの位置は帰無仮説です。すべてのイベントは偶然に発生したものです。その帰無仮説を棄却するための非常に高い証明の負担があります。」
しかし、医学とは異なり、地球について言えば、その帰無仮説を覆すために、数百または数千の類似した惑星で臨床試験を行う能力はありません。 惑星とタイムラインは1つだけです。 そのため、科学者は、他の可能性のある現実を観察する方法を見つけるために創造的にならなければなりませんでした。
医学の臨床試験に相当する惑星実験を行うには、地球上の変数を模倣するコンピューターモデルを使用し、ノブを回します。 「モデルシミュレーションを使用すると、本質的に多くの人口を見ることができます」とDiffenbaugh氏は言います。 「そこからモデルが登場し、より多くの地球を見ることができます。」
気候モデルは、地球の大気と表面を、地球上の緯度と経度の線のようなグリッドに分割することで機能します。 「このモデルは、スペースをチャンクに分割する必要があります」と、Center for Global Change Scienceの上級研究科学者であるAdam Schlosser氏は言います。 チャンクが小さいほど、モデルはより正確になります。
これらの気候モデルは、大規模なパターンをキャプチャする際にうまく機能します。 「地球規模の気温のシミュレーションに非常に優れています」とDiffenbaugh氏は言いますが、極端な気象現象はまれであり、局所的であり、環境要因が渦巻く混合物によって引き起こされるため、より困難です。シュロッサーによると、スーパーコンピューティングの能力の制限のためにかなり粗いスケールです。
これは、熱波などの極端なイベントのモデリングが、個々の嵐や竜巻などのモデリングよりも簡単である理由の一部です。 熱波は、粗いモデルが簡単にキャプチャできる巨大な地理的領域で発生します。 「トルネードハンターに関するニュースを見るとき、彼らは小さな町ほどの大きさの気象現象を見ています。 気候モデルはその解像度に到達することはできません」とシュロッサーは言います。
まだ、少なくとも。 コンピューターはより高速になり、気候科学者は予測能力を強化するためにより多くのデータを処理する方法を見つけています。 「手に入れることができるすべての変数を分析します」とシュロッサーは言います。 それでも、増加した可能性を主張するのに十分な証拠を構築することになると、課題が残ります。 Diffenbaughが言うように、「科学は非常に保守的です。」
洪水、干ばつ、熱波、暴風雨の増加し、時には警戒すべき頻度は、銀の裏打ちを持っている可能性があります：彼らは彼らのモデルにプラグインするためのデータの山を提供します。 言い換えれば、彼らは局所的な極端なイベントの発生と人為的な気候変動との関係をより明確にしているのです。
気象学者が最近のニュースで言及しているのは、風速、気圧前線、温度、湿度、大気の不安定性などです。これらはすべて、異常気象の料理本に含まれています。
「私たちはこれらのテルルサインをレシピとして使用できます。これらの材料が一緒になったら、嵐の環境にいることになるでしょう」とシュロッサーは言います。 「これらは私たちが使用してきた種類のものであり、これらのすべてが将来的に行われるモデルのコンセンサスに対する自信を大きく飛躍させることに成功しています。」
ディフェンボーは同意する。 特定の気象現象を予測することになると、「私たちは公のスタンスとして「それをしない」と言うことから、それをしようとする大胆な先駆者に、今では多くのグループが一生懸命に動いています。」
最近の気候報告書が示すように、研究者は現在、極端な気象現象の増加における人為的気候変動の役割について断言する際により大きな自信を持っています。 「コンセンサスはどんどん強くなっています」とシュロッサーは言います。 「どの方向に進むかは問題ではありません。自信を持ちたいだけです。」
しかし、天気のように複雑なものの原因をからかうという課題は、気候変動が他の科学分野とは異なる方法を示しています。 「100個の地球があればいいので、ノブを回してこれを大きくしたり小さくしたりして、何が起こるか見てみましょう」とクンケルは言います。 「それはありません。 私たちは実験を続けています。」
彼は立ち止まり、「残念ながら」と付け加えます。
