Новый подход к анализу климата подтверждает антропогенное воздействие
Прогресс в теории нелинейного статистического анализа позволил определить воздействие на климат на основании одних лишь наблюдательных данных. Усиливающийся в последние годы антропогенный фактор четко наблюдается и при таком подходе.
Масштаб изменений глобального климата за последние десятилетия и роль человека в них являются сейчас одним из самых горячо обсуждаемых научных вопросов. Земной климат — чрезвычайно сложная нелинейная система с многочисленными петлями обратной связи, динамика которой далеко не очевидна. До сих пор нет окончательного понимания, какие изменения климата являются причиной, а какие — следствием, и обо всех ли связях в природе знают ученые. Тем не менее имеющиеся на сегодня климатические данные уже достаточны для того, чтобы утверждать: человек действительно влияет на климат в глобальном масштабе, и это влияние только усиливается в последние годы.
Наиболее сильным аргументом в пользу такого вывода сейчас считаются результаты компьютерных расчетов климата в рамках модели общей циркуляции атмосферы и океана, МОЦАО (некоторые подробности см. в статье В. П. Мелешко Потепление климата: причины и последствия). Результаты моделирования довольно успешно описывают самые разные палеоклиматические ситуации, про которые у ученых есть данные, однако они не могут описать климат XX века, ограничиваясь только естественными процессами. Если же в них добавить антропогенную составляющую, то данные наблюдений воспроизводятся хорошо (см. подробнее в заметке Опубликованы результаты реалистичного моделирования глобального потепления в ближайшие два века).
На это можно возразить: поскольку до сих пор нет полного детального понимания, как различные природные процессы влияют друг на друга, результат такого моделирования нельзя считать абсолютно достоверным. Конечно маловероятно, но вдруг существует какая-то хитрая и неучтенная в моделях связь между атмосферой, океаном, биосферой, космосом и еще чем-нибудь, которая полностью изменит результаты моделирования? Можно ли в этом случае доверять выводам о том, что антропогенная составляющая действительно существует?
Да, можно, и на днях ученые получили новое подтверждение этому. В журнале Physical Review Letters появилась статья Пабло Вердеса (Pablo Verdes) из Института физики окружающей среды (Institute of Environmental Physics) в Гейдельберге, в которой утверждается, что этот вывод можно сделать на основе одних лишь наблюдательных данных, без каких-либо априорных предположений о динамике климата.
Для доказательства этого автор воспользовался недавно разработанным им вместе с коллегами вариантом нелинейного анализа временных рядов (подробности см. в прошлогодней статье авторов). Для начала он взял график глобальной температуры за последние 150 лет и два переменных природных фактора, оказывающих основное влияние на температуру: солнечную активность и вулканические выбросы в атмосферу. Эти данные он подал на вход искусственной нейронной сети, которая на их основе построила «минимальную природную модель» — то есть сама нашла закон изменчивости климата, который как можно ближе описывает наблюдаемый график температур.
Следующим шагом автор «разрешил» нейронной сети добавлять в природную модель медленно меняющиеся во времени внешние воздействия. Зависимость воздействия от времени изначально была неизвестна, нейронная сеть сама подыскивала такую его форму, которая как можно лучше описывала график температур. После того, как был найден оптимум, нейронная сеть выдавала ответ: график дополнительной внешней силы.
Какой получится ответ, заранее сказать было сложно. Он мог получиться, например, почти нулевым — то есть нейронная сеть посчитала бы, что никаких внешних сил добавлять не надо. Это означало бы, что солнечная активность и вулканические выбросы через какую-то сложную нелинейную зависимость могли бы породить наблюдающиеся изменения температур. Или внешнее воздействие могло бы получиться большим в течение всего 150-летнего интервала. Это означало бы, что в природе действительно существует какая-то неучтенная ранее сила, которая, однако, никак не связана с индустриальной деятельностью человека.
Однако результат, полученный Вердесом, оказался иным. Внешняя сила, которая была почти нулевой сто лет назад, росла всё быстрее и быстрее в течение всего XX века, и особенно стремительно — последние сорок лет. В пределах погрешностей это совпадает с ожидаемым влиянием человека на климат, прежде всего через выброс парниковых газов и аэрозолей.
Таким образом, эта работа «убивает сразу двух зайцев». Во-первых, она подтверждает, что с помощью одних только быстро протекающих природных явлений, какими бы сложными они ни были, график температур описать невозможно — нужно обязательно ввести дополнительную «возмущающую» силу. А во-вторых, эта сила точь-в-точь совпадает с темпами индустриального развития, что позволяет идентифицировать ее с антропогенным воздействием.
Автор утверждает, что этот вывод не является артефактом модели, а с неизбежностью следует из данных наблюдения. Для проверки этого он использовал различные методики обработки данных, а также в широких пределах изменял свободные параметры своего алгоритма (точнее, архитектуру искусственных нейронных сетей). Во всех этих случаях неуклонно растущее антропогенное воздействие на климат неизменно присутствовало.
Новый подход к задаче не только независимым образом подтверждает ощутимое влияние человека на климат, но и, как надеется автор, может позволить ученым продвинуться в понимании динамики климата. Кроме того, это еще один любопытный пример, когда строгая математика находит непосредственное применение в нашей жизни.
Источник: P. F. Verdes. Global Warming Is Driven by Anthropogenic Emissions: A Time Series Analysis Approach // Physical Review Letters 99, 048501 (24 июля 2007 г.).
См. также:
Межправительственная группа экспертов по изменению климата (IPCC), подробный отчет рабочей группы 1 (Физическая основа климатических изменений).
-
Интересная статья. У меня возникли два вопроса. 1. Для нейронной сети 150 точек всё же маловато. 2. Как получены глобальные температуры за 19-ый век? Тогда и в Антарктиде-то никто не бывал, а это говорят, кухня погоды. И последнее. Обученная нейронная сеть может дать прогноз развития процесса. Есть ли эти данные в статье? К сожалению, нет доступа к полному тексту.
-
1. Да, 150 точек это не очень много, но все же вполне достаточно для анализа. Автор уже проверял раньше эту методику на довольно коротких рядах. Вы можете посмотреть его предыдущие статьи на его страничке (в статье есть ссылка, там -- Publications).
2. Температуры он брал из опубликованных данных IPCC, наверно за подробностями лучше пойти на сам сайт http://www.ipcc.ch . Кстати, там все есть и на русском языке, http://www.grida.no/climate/ipcc_tar/vol4/russian/index.htm
Но вообще нужно понимать, что температуру в до-измерительную эпоху можно неплохо восстанавливать по ледовым кернам. Эти методы хорошо согласуются с результатами прямых наблюдений за последний век.
Прогноза развития в статье нет.
-
- между ростом промышленного производства и "атропогенными выбросами" СО2 в атмосферу с одной стороны и...
- между ростом глобальной температуры и концентрации СО2 в атмосфере, с другой стороны.
Однако наличие корреляций в принципе не может быть объективным свидетельством в пользу того или иного физического механизма прямых, непосредственных причинно-следственных связей между исследуемыми явлениями.
Если бы авторы этой интересной математической модели в качестве "внешней возмущающей силы" взяли бы любой другой процесс, изменяющийся во времени аналогично росту СО2 в атмосфере, например, скорость перемещения магнитного полюса, или вариации скорости вращения Земли, или количество дорожно-транспортных происшествий на 101-ом километре федеральной трассы Е66, или рост популяции бабочек Itterbium на острове Ам.Самоа, они бы на выходе своей модели получили бы результат, совершенно аналогичный только что опубликованному в солидном издании. То есть, причины глобального потепления кроются в неравномерности вращения планеты, или в ускоренном движении северного магнитного полюса, или в росте количества автомобильных аварий, или в особенностях размножения тропических бабочек...
С точки зрения традиционных геофизических представлений о Земле и протекающих на ней процессов, это просто смехотворная статья...
Там есть и полный текст предыдущего отчета (за 2001 год) на русском языке, а также отчеты за 2007 год на английском.
Ответы на вопросы, подобные Вашим, там приведены во всех подробностях.
-
Мы сейчас с коллегами немного подискутировали на очень интересную, вечную общефилософскую тему, навеянную восторгом И. Иванова по поводу очередной математико-климатической модели: может ли математическая модель какого-либо физического процесса являться свидетельством и, тем более объективным доказательством, истинности наших представлений об этом процессе, о его физическом механизме. Мы пришли к выводу, что не может в принципе, так как эти представления изначально заложены в модель её автором. В противном случае не было бы этой конкретной математической модели.
Это далеко не праздный вывод.
В последние годы нам часто морочат головы, приводя в качестве доказательств истинности наших представлений об окружающем мире не взаимосвязь экспериментальных фактов, а их математическую интерпретацию, то есть математические модели явлений. Методологически это очень важный и нужный заключительный этап познания природы. Однако он не может и не должен становиться самоцелью в создании общей картины того или иного явления. В начале, как хорошо известно, необходимо изучить физические стороны исследуемого явления. В противном случае возможны заблуждения и 'научные' подтверждения желаемого, но не действительного.
Прекрасным примером создавшегося положения могут служить дискуссии о глобальном потеплении. Антропогенность этого процесса нам пытаются доказать с помощью не прямых экспериментальных фактов, а выводами из различных математических моделей. Но ни одна из этих моделей в принципе не может объективно свидетельствовать об антропогенности потепления. Это вывод в любой математической модели попросту является 'притянутым за уши', является результатом субъективной интерпретации автором модели исходных данных.
Лично я не являюсь ни сторонником, ни противником идеи 'антропогенности глобального потепления'. Я работаю по другой тематике, поэтому во всех смыслах являюсь независимым сторонним потребителем того, что нам предлагают 'антропогенщики', диктующие сегодня 'погоду в театре военных действий против глобального потепления'. В силу этой моей независимости и незаинтересованности в 'предопределённых результатах', я не могу согласиться с тем, что мне пытаются навязать. Поясню сказанное на конкретном примере.
Все без исключения математические модели изменений климата (а их сегодня многие десятки) в качестве исходной предпосылки опираются на корреляционную зависимость между изменением глобальной температуры и концентрацией в атмосфере слабо-парникового газа СО2. Однако ни одна из корреляций не позволяет сделать однозначный вывод о причинно-следственных связях этих двух процессов. Для выявления такой связи, для выяснения, что является причиной, а что - следствием, нужны дополнительные исследования. Однако их нет.
Действительно, повышение концентрации СО2 может вызвать повышение температуры в приземном слое атмосферы. Это одна интерпретация корреляционной связи, приводящая к идее 'антропогенности потепления'. Но такая же степень достоверности и у другой интерпретации: повышение по каким-то причинам температуры атмосферы может вызвать повышение концентрации СО2 ! Причем, и та, и другая физическая интерпретация приводят к одинаковой корреляционной зависимости. Какую же из них выбрать для интерпретации математической модели? Разве столь важный вопрос может являться результатом вкуса, настроения или количества денег в кармане исследователя? Казалось бы, эти вне научные факторы должны быть исключены из построения 'научной картины явления'.
Однако, как оказывается, в реальной жизни это не так. Под влиянием вне научных аргументов, главным образом политико-финансового характера, подавляющее большинство авторов математико-климатических моделей выбирают первую интерпретацию корреляционной зависимости. Естественно, они получают 'антропогенный результат воздействия на климат'. Этот выбор такие авторы оправдывают наличием другой корреляции - между антропогенной деятельностью человека (например, количеством сожжённого органического топлива) и ростом концентрации СО2 в атмосфере. Но это слабая подпорка, так как эта корреляция неустойчива и противоречива. Что делать, например, с тем фактом, что в прошлые времена, когда не было промышленной деятельности человека, концентрация СО2 была выше существующей сегодня? Это факт, как и множество других, попросту игнорируется, что, на мой взгляд, недопустимо - это уже не наука, это - 'выкручивание рук'!
Между тем, у сторонников второго варианта интерпретации наблюдающейся корреляции появляется всё больше физических фактов, свидетельствующих об их правоте. Однако они, как правило, не допускаются к опубликованию в ведущих журналах, а довольствуются ведомственными изданиями и релизами.
На этих основаниях меня не может удовлетворить 'общепринятая' (точнее, навязываемая) точка зрения на глобальное потепление как на исключительно антропогенный процесс.
Я сейчас затронул, так сказать, поверхностный слой проблемы глобального потепления и её описания с помощью сомнительных математических моделей, опирающихся на углекислый газ. Однако у неё есть более глубокие и, на мой взгляд, более существенные подводные камни. Дело в том, что СО2 является третьестепенным газом с точки зрения образования парникового эффекта. Вообще, жизнь на Земле существует благодаря наличию именно парникового эффекта. В противном случае на планете были бы среднегодовые температуры порядка минус 18-20 град.С. Только благодаря наличию в атмосфере главного парникового газа - паров воды, на планете поддерживается положительная температура. По сравнению с возможными изменениями концентрации водяного пара и их влиянием на температуру тропосферы, колебаниями концентрации СО2 и её влияния на климат в математических моделях можно было бы и пренебречь.
В последние десятилетия появляются свидетельства, что в слоях атмосферы - мезосфере, определяющих погоду и климат в целом, концентрация паров воды увеличивается. Об этом свидетельствуют как прямые измерения, так и увеличение частоты появления серебристых (перламутровых) облаков на высотах 60-80 км. Причины этого пока непонятны, так как количество исследований в этом направлении просто мизерное.
Кто-нибудь может указать мне на существование математической модели, адекватно описывающей эти главные парниковые факторы изменения климата? В том-то и дело, что таких моделей не существует. За них не платят деньги, а получение исходных данных для них более трудоёмкий процесс, по сравнению с голословным заявлением: 'главная причина и беда - углекислый газ!'.
Лично меня подобное положение дел с важной научной и общечеловеческой проблемой глобального потепления не устраивает.-
-
К сожалению без "полотен" в столь важной проблеме не обойтись.
Можно по-разному смотреть на доклады IPCC. Вам, как научному обозревателю СМИ, не мешало бы занять позицию не апологета, а стороннего критического наблюдателя, ведь существуют и другие мнения, например:
В.С. Арутюнов, доктор химических наук, заведующий лабораторией окисления углеводородов Института химической физики им. Н.Н. Семенова РАН (опубликовано в 'Журнале Российского химического общества им. Д.И. Менделеева', 2005, т. XLIX, ? 4):
Современные антропогенные потоки основных парниковых газов почти на два порядка ниже их естественных потоков и в разы ниже неопределенности в их оценке. В черновом отчете IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) 1995 года сообщалось, что 'любые заявления о значительной перемене климата спорны, пока не снижено количество неопределенных переменных, отвечающих за естественную изменчивость климатической системы'. И там же: 'Нет исследований, в которых с определенностью говорится, что все или часть зафиксированных изменений климата вызваны причинами антропогенного характера'. Позже эти слова были заменены другими: 'Соотношение доказательств наводит на мысль о явном влиянии человека на климат', хотя никаких дополнительных данных, обосновывающих этот вывод, представлено не было.
Здесь уместно сообщить следующую скандальную информацию:
Правительственная политика находится под значительным влиянием научных отчетов подконтрольной ООН Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК-IPCC).
Последний краткий отчет политиков вышел в феврале, но основной научный отчет не будет опубликован до мая.
Две с половиной тысячи ведущих ученых со всего мира приняли участие в данном проекте, в том числе и доктор Ричард Тол, доктор Ричард Линдзень и доктор Кристофер Лэндси. Они заявили, что результаты их исследований были искажены или проигнорированы для удовлетворения преследуемых политических целей.
В действительности, согласно принципам МГЭИК в научный отчет могут быть внесены поправки в соответствии с кратким отчетом политиков, написанным государственными чиновниками.
Доктор Лэндси - эксперт по ураганам и один из ведущих авторов отчета после этого отказался от должности.
"Лично я не могу добросовестно продолжать участвовать в процессе, который я расцениваю как предвзятый план действий, необоснованный с научной точки зрения", - заявил он в открытом письме.
При информационной поддержке Climate Change: The Deniers, Canadian National Post (Февраль 2007 г.).
Кэт Пайпер. Великая Эпоха, Австралия, epochtimes.ru
Учёные из Северной Америки, ставящие под сомнение главенствующую роль человека в глобальном потеплении, получили письма с угрозами расправы. Авторы писем также утверждали, что теперь "несогласные" более не могут называться членами учёного сообщества. По мнению этих исследователей, вопрос о глобальном потеплении был полностью взят под контроль мощным альянсом политических деятелей, учёных и защитников окружающей среды, который просто "душит" любые дискуссии о действительном влияние выбросов диоксида углерода в атмосферу.
Среди оказавшихся под давлением учёных оказался Тимоти Болл, бывший профессор Виннипегского университета в Канаде. Учёный получил пять писем с угрозами по электронной почте с тех пор, как стал активно ставить под сомнение степень ответственности человека за то, что происходит с климатом. В одном из посланий от недоброжелателей говорилось, что если Болл продолжит говорить на эту тему, то он до дальнейшего глобального потепления просто не доживёт.
По мнению Болла такие действия связаны с тем, что правительства развитых стран "закачали" миллиарды долларов в эту сферу, и теперь люди и организации, получавшие эти деньги, почуяли угрозу. При этом канадский исследователь отмечает, что может стерпеть, когда его называют скептиком, так как все учёные должны быть скептиками, но называть сомневающихся учёных "отступниками", да ещё и сравнивать их с историками-ревизионистами - это просто непристойно.
Свою точку зрения на проблему изменения климата Болл и некоторые другие учёные выразили в документальном фильме "Великое глобальное потепление - мошенничество". В этом фильме учёные сравнили теорию глобального потепления, согласно которой всю ответственность за климатические изменения несёт человек, с религией, подавляющей всякое инакомыслие.
Другой участник фильма, профессор наук об атмосфере в Массачусетском технологическом институте Ричард Линдзен отметил, что учёные, расходящиеся с паникёрскими настроениями по поводу глобального потепления, лишаются финансирования, их работы осмеиваются, а они сами выставляются в качестве бездельников.
Согласие с Линдзеном и Боллом выразил также Милс Аллен из Оксфордского университета, сказавший, что зелёное движение захватило в свои руки оглашение заключений о процессах изменения климата. Бывший редактор журнала New Scientist Найджел Салдер отметил, что нынешняя политика американского правительства направлена на достижение единогласного мнения и "затыкание ртов" несогласных. По мнению Салдера, если бы правительство проводило такую же политику во времена Эйнштейна, ему бы никогда не получить финансирования, сообщает Telegraph.co.uk. http://www.telegraph.co.uk/news/main.jhtml?xml=/news/2007/03/11/ngreen211.xml
Андрей Капица, один из самых известных географов, утверждает, что все эти рассказы об антропологенном глобальном потеплении - мифы, замаскированные под научные рассуждения. Речь идет вовсе не о потеплении, а о похолодании. И добавляет: "Совершенно ошибочно утверждать, что климат изменяется по причине выбросов окиси углерода, здесь на лицо подмена причины следствием. Количество окисей углерода в воздухе колеблется в зависимости от сезонных изменений и связано в большей степени с крупными пожарами и извержениями вулканов". Он говорит, улыбаясь: "Повышенное содержание окиси углерода в атмосфере благотворно сказывается на сельскохозяйственном производстве. Стоит заметить, что благодаря истории с озоновой дырой, которая стала немного немодной, крупные американские предприятия, производящие экологически безопасный газ для бытовых приборов, лишь в 2005 году заработали 220 млрд долларов". (источник: Point.Ru 16.05.2007)
К. Кондратьев, академик РАН: Глобальное потепление - это миф: В научном мире в вопросах климата сформировалась мощная мафия! Это постепенно развивалось, люди получали все больше и больше денег, миллиарды долларов, в этом участвуют тысячи людей. Поэтому одним из аргументов стал такой: "Смотрите, тысячи людей считают вот так, как же можно считать иначе?" Говорят, что существует консенсус по этому поводу. Но, позвольте, какая же может быть наука с консенсусом? Наука развивается только на основе противоречий. А если консенсус, то это уже могила, а не наука... Я скажу так: эти тысячи людей куплены, чтобы писать в поддержку определенных концепций.(источник: inauka.ru,17.07.2002г)
-
-
Не согласен с теми, кто высказывает какие-то претензии, да ещё общефилософского плана.
Контрвозражение одно: если описанное в статье НЕ является свидетельством, то тогда НИЧЕГО не является свидетельством ни для чего, так как методика, использованная в статье, совпадает с методиками, используемыми нашим разумом. Иными словами, если не считать эту методику за достоверную, то нельзя считать разумным никакое мышление.
Насколько я понял, данный метод не имеет никакого отношения к пониманию физической сущности моделируемых процессов, а ориентирован только на предсказание очередного отсчета по известным N предыдущим отсчетам.
Поэтому понятие "внешняя сила", которое порождает иллюзию физического смысла на самом деле описывает просто дополнительную АБСТРАКТНУЮ математическую функцию. Эта функция отражает наше незнание о физической сути моделируемого процесса и требуется лишь потому, что исходное предположение о том, что наблюдаемый сигнал (температура) ПОЛНОСТЬЮ описывается всего двумя входными сигналами (солнечной активностью и вулканическими выбросами в атмосферу), не соответствует реальности. Ну так кто же с этим спорит? Поскольку единственная задача подобных моделей -- "лишь бы предсказать", а не выявить физический механизм, то и опираться на них в физических рассужениях не очень логично.
Конечно, люди могут в конце концов оказаться виноватыми в потеплении, например, из-за того, что каким-то образом повлияли на биосферу, а через нее -- на количество паров воды в атмосфере, которые, как было здесь сказано, оказывают большее влияние на парниковый эффект, чем СО2. Но это наше воздействие надо еще доказать, и доказательство, похоже, появится очень нескоро. А от регрессионных моделей ничего путного, кроме предсказания 1-2 ближайших точек, по-моему, ожидать нечего. Сам факт использования подобных моделей говорит о том, что мы не понимаем, что же происходит на самом деле. Как же можно представлять полученные с их помощью результаты в качестве научного доказательства?
-
Что за людоедская логика в начале 21-го века? Потепление грозит катастрофическими последствиями для всех, в том числе и для России. Засухи (неурожай), пожары, оттаивание вечной мезлоты с выделением массы метана и СО2, и т.п. И чем люди, живущие в Китае, в Испании, в Алжире, и т.п., хуже россиян. Что они, скот какой-то??? Увы, потепление это реальность. Толщина ледового покрова Сев. Ледов. океана уменьшается на глазах, ледники Грендандии тоже таят, пустыни везде наступают... Другое дело, не совсем ясно соотношение антропогенных и естественных источников в увеличении содержания СО2. Но данных становится все больше, и когда-нибудь климатологи и специалисты по глобальной экологии разберутся. Я присоединяюсь к автору заметки и призываю оппонентов все же больше читать научных статей, а не рассуждений политиков. На сайте ЭЛЕМЕНТЫ есть отсылки к множеству доступных источников.
-
1. спасение утопающих - дело рук самих утопающих. Вот Америка выбрасывает в атмосферу неимоверные количества углекислоты, и ничего... им плевать на всех. Разбомбили Ирак ради того, чтобы жечь ещё побольше нефти. Зато у них ЭКОНОМИКА и СВЕРХДЕРЖАВА. Так почему мы должны за всех испытывать душевные мучения и что-то ограничивать ради них в ущерб себе? И не надо идеализировать лысых обезьянок, что-де в 21-м веке все стали резко добрыми. Что в людях нет ничего божественного - это научный факт, люди тоже врядли подобрели.
2. Засухи и неурожай? Что-то не понимаю. В полярных широтах с потеплением осадки увеличиваются, али не так? В частности, снега в Антарктике стало больше. Т.е. наш климат станет влажным и тёплым; большее перемешивание воздуха смягчит зимы, а лето будет без изменений.
3. разморозка вечной мерзлоты с выделением метана и СО2 - а нам не наплевать? Это их проблемы, тем более что у нас от этой вечной мерзлоты нет никакой практической пользы. Тем более наплевать про то, что Гренландия тает. А что лёд на Ледовитом Океане тает - так ведь не плохо, ледоколы будут не нужны. Про "пустыни везде" - это вы ИМХО загнули малость, т.е. не видно, с чего это в России идёт опустынивание.
В общем, было бы интересно узнать, как потепление ухудшает жизнь жителей России. А статье скорее верю, но не о том речь.
-
вот пример реальной проблемы - борьба за Арктику. И мы видим, что вопли экологов и глобальном потеплении - всего лишь политическая маска в борьбе за ресурсы. Если сам бог Ра (солнце) помогает России, делая климат на планете теплее, то надо бы нашим горе-политикам и продающимся руководителям с восторгом это принять и позаботиться о захвате Арктики. Но "цивилизованные" страны-пудели во главе с вожаком из США этого так просто не допустят...
Последние новости
