Ilmastomallinnukseen liittyy kaksi suurta kysymystä - pystyvätkö ne kuvaamaan menneisyyttä tarkasti ja pystyvätkö ne ennustamaan tulevaisuutta onnistuneesti?

Menneisyyden kuvaaminen

Keino testata mallien tarkkuutta on ennustaa menneisyyttä - katsoa onnistuvatko ne ennustamaan sen, mitä on havaittu viimeisen vuosisadan aikana. Tässä on IPCC:n mallien ajoista saatuja pintalämpötiloja 1800-luvulta alkaen - sekä ihmisen vaikutuksella että ilman.

Avainseikka on, että kaikki mallit epäonnistuvat viimeaikaisen lämpenemisen ennustamisessa, ellei niissä huomioida nousevaa CO₂-pitoisuutta. Kukaan ei ole luonut yleistä virtausmallia, joka pystyisi selittämään ilmaston käyttäytymisen viimeisen vuosisadan aikana ilman CO₂:n lämmittävää vaikutusta.

Toinen tapa katsoa asiaa on se, että monet tutkimukset (sekä malleihin perustuvat että niistä riippumatta) laskevat ilmastoherkkyyden olevan noin 3°C (Hegerl 2006, Annan 2006, Tung 2007). Toisin sanoen, globaali lämpötila nousisi 3°C, jos CO₂:n määrä tuplattaisiin. Ihmisperäisen ilmastonmuutoksen kieltämiseksi ei riitä, että kerrotaan ilmaston lämpenemisen aiheuttaja, vaan on myös selitettävä miksi nouseva CO₂-pitoisuus ei aiheuta odotettua ja havaittua lämpenemistä. Lisää ilmastoherkkyydestä...

Tulevaisuuden ennustaminen

Usein kuultu argumentti on: "tiedemiehet eivät pysty edes ennustamaan ensi viikon säätä, miten he pystyvät ennustamaan ilmastoa vuosien päähän". Tämä ilmentää väärinymmärrystä ennustamattoman ja kaoottiisen sään sekä ilmaston, eli keskimääräisen sään, eroista. Vaikka et voikaan ennustaa varmasti, onko kolikonheiton tuloksena kruuna vai klaava, voit silti ennustaa tilastollisen tuloksen suurelle määrälle kolikonheittoja. Tai säätermein sanottuna et voi ennustaa myrskyn tarkkaa reittiä, mutta keskimääräinen lämpötila ja sademäärä tulee olemaan alueella sama tietyn ajanjakson aikana.

Ilmaston ennustaminen on vaikea ja alati jalostuva taito. On olemassa ongelma, että Auringon tuleva käyttäytyminen on erittäin vaikeaa ennustaa. Samaan tapaan lyhyen ajan häiriöt, kuten El Niño tai tulivuorten purkaukset ovat vaikeita mallinnettavia. Siitä huolimatta ilmastotieteilijät hallitsevat ilmaston päätekijät. Jo vuonna 1988, James Hansen ennusti tulevaisuuden lämpötilatrendit (Hansen 1988). Nuo alustavat ennusteet ovat huomattavan yhdenmukaiset havaintojen kanssa aina nykypäivään asti (Hansen 2006). Hansen jopa arvasi tulivuorenpurkauksen tapahtuvan vuonna 1995, mutta se meni harhaan muutamalla vuodella (ehkäpä annamme sen hänelle anteeksi).

Hansenin Skenaario B:llä (jota on pidetty todennäköisimpänä vaihtoehtona ja jälkeenpäin tarkasteltuna vaihtoehtona, joka on kaikkein lähinnä toteutuneita CO₂-päästöjä) on hyvä korrelaatio havaittujen lämpötilojen kanssa. Itse asiassa Hansen yliarvioi tulevan CO₂-tason 5-10%, joten jos hänen malleilleen olisi annettu oikeat pakotetasot, vastaavuus olisi vielä lähempänä. Vuodesta vuoteen on toki poikkeamia, mutta se on odotettavissa. Sään kaoottinen luonne lisää kohinaa signaaliin, mutta kokonaistrendi on ennustettavissa. Lisää tulevaisuuden ennustamisesta...

Muita mallien onnistuneesti ennustamia ja rekonstruoimia asioita

• Stratosfäärin viileneminen
• Ala-, keski- ja ylätroposfäärin lämpeneminen
• Meren pintaveden lämpeneminen (Cane 1997)
• Meren lämpösisällön kehitys (Hansen 2005)
• Energian epätasapaino tulevan auringonvalon ja lähtevän lämpösäteilyn välillä (Hansen 2005)
• Lämpenemistrendien vahvistuminen Arktisilla alueilla (NASAn havainnot)

Tulevaisuuden ennusteiden epävarmuuksia

Toinen väärinymmärrys on se, että ilmastomailleilla on taipumusta liioitella CO₂:n vaikutusta. Epävarmuus voi olla kumpaan suuntaan tahansa - katastrofaaliset ilmaston yllätykset ovat yhtä todennäköisiä kuin odotettua pienemmät muutokset. Monet nykyiset mallit eivät ota huomioon sellaisia positiivisia palautteita, kuten sulavan ikiroudan vapauttamat kasvihuonekaasut tai lämpenevien merien vapauttama lisä-CO₂. Esimerkiksi:

• IPCC:n ennusteet eivät ota huomioon epälineaarisia palautetekijöitä, kuten sulavan jään aiheuttama albedon menetys, joka kiihdyttää lämpenemistä. Menneisyyden merenpinnan korkeuden analyysi näyttää "albedo-keikaus" -tapahtumia, jotka käynnistävät nopean ilmastonmuutoksen (Hansen 2007)
• IPCC:n merenpinnan korkeuden ennusteet saattavat olla "aliarvioineet pienten jäätiköiden ja jäähuippujen vaikutusta huomattavasti" merenpinnan nousuun (Meier 2007)
• Todelliset CO₂-päästöt vuodesta 2000 vuoteen 2004 ovat korkeammat kuin mikään IPCC:n päästöskenaarioista (Global Carbon Project)

Tiedämmekö tarpeeksi toimiaksemme?

On olemassa käsitys, että meidän tulisi odottaa kunnes mallit ovat 100%:sti varmoja ja antavat täydellisen oikeita tuloksia, ennen kuin alamme toimimaan CO₂-päästöjen alentamiseksi. Jos me odottaisimme sitä, emme toimisi ikinä. Mallit paranevat jatkuvasti, kun niihin sisällytetään enemmän prosesseja, kun ne nojaavat vähempään määrään likimääräistyksiä ja niiden erottelukyky paranee tietokonetehon kasvaessa. Ilmaston kompleksinen ja epälineaarinen luonne tarkoittaa, että aina on sisällytettävissä lisää parannuksia ja hienouksia.

Pääasia on se, että me tiedämme tarpeeksi toimiaksemme. Mallit ovat kehittyneet siihen pisteeseen, että ne ennustavat onnistuneesti pitkän ajan trendejä ja kehittyvät koko ajan kaoottisempien lyhyen ajan muutoksien ennustamisessa. Monet eri todisteet kertovat meille, että globaalit lämpötilat tulevat muuttumaan 3°C CO₂:n kaksinkertaistuessa. Epävarmuus siinä on ±1°C astetta, mutta tämä epävarmuus on vähenemässä (ja 3°C:n ilmastoherkkyys varmistumassa) kun uudet tutkimukset parantavat ymmärrystämme.

Mallien ei tarvitse olla täsmällisiä joka suhteessa, jotta ne voivat antaa meille tarkan kokonaistrendin ja sen aiheuttamat suuret vaikutukset - ja meillä on se nyt. Jos sinä tietäisit, että sinulla on 10%:n mahdollisuus joutua auto-onnettomuuteen, käyttäisit turvavyötä. Itse asiassa, jos olisi vain vähäinen mahdollisuus, käyttäisit sitä silti. IPCC:n mukaan on vähintään 90%:n varma, että ihmiset aiheuttavat ilmaston lampenemistä. Ajatellen ilmaston lämpenemisen negatiivisia puolia, 100%:n varmuuden odottaminen on ajattelemattoman edesvastuutonta.