From 2016 to 2019, meteorologists saw record-breaking heat waves around the globe, rampant wildfires in California and Australia, and the longest run of category 5 tropical cyclones on record. The number of extreme weather events has been increasing for the last 40 years, and current predictions suggest that trend will continue. But are these natural disasters simply bad weather? Or are they due to our changing climate? To answer this question we need to understand the differences between weather and climate— what they are, how we predict them, and what those predictions can tell us.
מ-2016 עד 2019, מטאורולוגים צפו בגלי חום שוברי שיאים מסביב לגלובוס, בשריפות משתוללות בקליפורניה ואוסטרליה, ובתקופה המתועדת הכי ארוכה של ציקלונים טרופיים בדרגה 5. מספר אירועי מזג האויר הקיצוניים עלה ב-40 השנים האחרונות, והתחזיות האחרונות מנבאות שהמגמה תימשך. אבל האם אסונות הטבע האלה הם פשוט מזג אוויר גרוע? או שהם נוצרו בשל שינוי האקלים? כדי לענות על השאלה הזו אנחנו צריכים להבין את ההבדל בין מזג אויר לבין אקלים -- מה הם, איך חוזים אותם, ומה התחזיות האלו מספרות לנו.
Meteorologists define weather as the conditions of the atmosphere at a particular time and place. Currently, researchers can predict a region’s weather for the next week with roughly 80% accuracy. Climate describes a region’s average atmospheric conditions over periods of a month or more. Climate predictions can forecast average temperatures for decades to come, but they can’t tell us what specific weather events to expect.
מטאורולוגים מגדירים מזג אויר כתנאי האטמוספירה במקום ובזמן מסויימים. כרגע, חוקרים יכולים לצפות מזג אויר במקום מסויים לשבוע הקרוב עם דיוק של בערך 80%. אקלים מתאר את התנאים האטמוספריים הממוצעים באזור במשך תקופה של חודש או יותר. תחזית אקלים יכולה לצפות טמפרטורות ממוצעות לכמה עשורים, אבל היא לא יכולה לחזות ארועי מזג אויר ספציפיים.
These two types of predictions give us such different information because they’re based on different data.
שני סוגי התחזיות האלו נותנים לנו מידע כל כך שונה כי הן מבוססות על מידע שונה.
To forecast weather, meteorologists need to measure the atmosphere’s initial conditions. These are the current levels of precipitation, air pressure, humidity, wind speed and wind direction that determine a region’s weather. Twice every day, meteorologists from over 800 stations around the globe release balloons into the atmosphere. These balloons carry instruments called radiosondes, which measure initial conditions and transmit their findings to international weather centers. Meteorologists then run the data through predictive physics models that generate the final weather forecast.
כדי לחזות מזג אויר, מטאורולוגים צריכים למדוד את התנאים ההתחלתיים של האטמוספירה. אלה הרמות העכשויות של משקעים, לחץ אויר, לחות, מהירות רוח וכיוון רוח שקובעים את מזג האויר של האזור. פעמיים ביום, מטאורולוגים מיותר מ-800 תחנות מסביב לגלובוס משחררים בלונים לאטמוספירה. הבלונים האלה נושאים מכשירים שנקראים רַדְיוֹסוֹנְדות, שמודדים תנאים התחלתיים ומשדרים את הממצאים שלהם למרכזי מזג אויר בין לאומיים. מטאורולוגים מריצים אז את המידע דרך מודלי חיזוי פיזיקליים שמייצרים את תחזית מזג האויר הסופית.
Unfortunately, there’s something stopping this global web of data from producing a perfect prediction: weather is a fundamentally chaotic system. This means it’s incredibly sensitive and impossible to perfectly forecast without absolute knowledge of all the system’s elements. In a period of just ten days, even incredibly small disturbances can massively impact atmospheric conditions— making it impossible to reliably predict weather beyond two weeks.
למרבה הצער, יש משהו שמונע מרשת המידע העולמית הזו לייצר תחזית מושלמת: מזג האויר הוא מערכת כאוטית במהותה. זה אומר שהוא רגיש ביותר ואינו ניתן לחיזוי מדוייק בלי ידע מוחלט של כל המרכיבים במערכת. בתקופה של עשרה ימים בלבד, גם הפרעות זעירות יכולות להשפיע מאוד על תנאים אטמוספריים -- ולכן בלתי אפשרי לחזות מזג אויר באמינות מעבר לשבועייים.
Climate prediction, on the other hand, is far less turbulent. This is partly because a region’s climate is, by definition, the average of all its weather data. But also because climate forecasts ignore what’s currently happening in the atmosphere, and focus on the range of what could happen. These parameters are known as boundary conditions, and as their name suggests, they act as constraints on climate and weather.
חיזוי אקלים, מצד שני, הוא הרבה פחות סוער. חלקית משום שאקלים של אזור הוא בהגדרה הממוצע של כל מידע מזג האויר. אבל גם משום שתחזיות אקלים מתעלמות ממה שמתרחש כרגע באטמוספירה, ומתמקדות בטווח של מה שיכול לקרות. הפרמטרים האלה ידועים כתנאי גבול, וכמו ששמם מציע, הם מהווים את המגבלות על האקלים ומזג האויר.
One example of a boundary condition is solar radiation. By analyzing the precise distance and angle between a location and the sun, we can determine the amount of heat that area will receive. And since we know how the sun behaves throughout the year, we can accurately predict its effects on temperature. Averaged across years of data, this reveals periodic patterns, including seasons.
דוגמה אחת לתנאי גבול היא קרינה סולרית. על ידי ניתוח המרחק המדוייק והזווית בין מקום לבין השמש, אנחנו יכולים לקבוע את כמות החום שהאזור יקבל. ומאחר ואנחנו יודעים איך השמש מתנהגת במהלך השנה, אנחנו יכולים לצפות במדויק את ההשפעות שלה על הטמפרטורה. מיצוע לאורך שנים של מידע, מגלה תבניות מחזוריות, כולל עונות.
Most boundary conditions have well-defined values that change slowly, if at all. This allows researchers to reliably predict climate years into the future. But here’s where it gets tricky. Even the slightest change in these boundary conditions represents a much larger shift for the chaotic weather system. For example, Earth’s surface temperature has warmed by almost 1 degree Celsius over the last 150 years. This might seem like a minor shift, but this 1-degree change has added the energy equivalent of roughly one million nuclear warheads into the atmosphere. This massive surge of energy has already led to a dramatic increase in the number of heatwaves, droughts, and storm surges.
לרוב תנאי הגבול יש ערכים מוגדרים היטב שמשתנים באיטיות, אם בכלל. זה מאפשר לחוקרים לחזות באמינות את האקלים לשנים הבאות. אבל פה זה נעשה מורכב. גם השינוי הכי קטן בתנאי הגבול האלה מייצג שינוי גדול בהרבה למערכות מזג האויר הכאוטיות. לדוגמה, טמפרטורת פני כדור הארץ התחממה בכמעט מעלה במשך 150 השנים האחרונות. זה אולי נראה שינוי זעיר, אבל השינוי במעלה הזו הוסיף אנרגיה ששווה לכמעט מיליון ראשים גרעיניים באטמוספירה. העליה הדרמטית באנרגיה כבר הובילה לעליה דרמטית במספר גלי החום, הבצורות, ונחשולי הסערה.
So, is the increase in extreme weather due to random chance, or changing climate? The answer is that— while weather will always be a chaotic system— shifts in our climate do increase the likelihood of extreme weather events.
אז, האם העליה במזג האויר הקיצוני היא תוצאה של מקריות או של שינוי אקלים? התשובה היא -- שבעוד מזג האויר תמיד יהיה מערכת כאוטית -- שינויים באקלים מעלים את הסבירות לארועי מזג אויר קיצוניים.
Scientists are in near universal agreement that our climate is changing and that human activity is accelerating those changes. But fortunately, we can identify what human behaviors are impacting the climate most by tracking which boundary conditions are shifting. So even though next month’s weather might always be a mystery, we can work together to protect the climate for centuries to come.
כמעט כל המדענים והמדעניות מסכימים שהאקלים שלנו משתנה ושהפעילות האנושית מאיצה את השינויים האלה. אבל למרבה המזל, אנחנו יכולים לזהות אילו התנהגויות אנושיות משפיעות הכי הרבה על האקלים על ידי זיהוי תנאי הגבול שהשתנו. אז למרות שמזג האויר בחודש הבא אולי יישאר תמיד מסתורי, אנחנו יכולים לעבוד יחד כדי להגן על האקלים במשך מאות שנים לעתיד.