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.
2016 és 2019 között a meteorológusok soha nem látott hőhullámokat észleltek a Földön, féktelen erdőtüzeket Kaliforniában és Ausztráliában, és 5-ös kategóriájú ciklonokat, melyek rekord ideig maradtak fenn. A szélsőséges időjárási események száma egyre nőtt az elmúlt 40 évben, és az előrejelzések alapján tovább fog emelkedni. De vajon e természeti katasztrófák egyszerűen rossz időjárásnak tekintendők? Vagy az éghajlatváltozás következményei? A kérdés megválaszolásához értenünk kell az időjárás és az éghajlat közötti különbséget: mik ezek, hogyan jelezzük előre őket, és az előrejelzések mit árulnak el nekünk.
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.
A meteorológusok időjárásnak nevezik a légkör adott időben és helyen észlelhető tulajdonságait. A kutatók jelenleg egy hétre előre, közel 80%-os pontossággal, előre tudják jelezni egy térség időjárását. Az éghajlat egy térség átlagos légköri viszonyait írja le, egy vagy több hónap távlatában. Az éghajlat-előrejelzés a jövő évtizedek átlaghőmérsékletére ad becslést, de nem tudja megjósolni az időjárási eseményeket.
These two types of predictions give us such different information because they’re based on different data.
A két típusú előrejelzés eredménye azért ilyen eltérő, mert eltérő adatokon alapulnak.
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.
Az időjárás előrejelzéséhez a meteorológusok a légkör kiinduló tulajdonságait mérik. Egy térség időjárását a csapadékmennyiség, légnyomás, nedvesség, szélsebesség és szélirány határozza meg. A meteorológusok naponta kétszer léggömböket engednek föl a légkörbe, világszerte több mint 800 állomáshelyről. A léggömbökre szerelt rádiószondák mérik a légkör kiinduló értékeit és továbbítják az eredményeket a nemzetközi meteorológiai központokba. A meteorológusok a kapott adatokat időjárás-előrejelző modellekbe töltik, ezek állítják elő a végleges időjárás-előrejelzést.
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.
Sajnos nem lehet – e globális méretű adatbázis ellenére sem – hibátlan előrejelzést adni, mivel az időjárás alapvetően kaotikus rendszer. Mint ilyen, rendkívül befolyásolható, így az előrejelzés akkor lehetne pontos, ha a rendszer valamennyi eleméről átfogó információval rendelkeznénk. Egy apró változás megváltoztathatja a légköri viszonyokat, akár tíz napon belül is, így szinte lehetetlen két héten túl megbízható előrejelzést adni.
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.
Ezzel szemben az éghajlat-előrejelzés jóval kiszámíthatóbb. Egyrészt azért, mert egy terület éghajlata tulajdonképpen a terület időjárási adatainak átlaga. Másrészt, az éghajlat-előrejelzés nem foglalkozik aktuális légköri jelenségekkel, csak azzal, hogy a jelenségek milyen tartományban mozoghatnak. Az adatok szélső értékei, az úgynevezett peremfeltételek, az éghajlati és az időjárási viszonyok lehetséges határait jelentik.
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.
E peremfeltételek egyike a napsugárzás. Egy földrajzi terület Naphoz viszonyított távolsága és szöge meghatározza a területet érő hőmennyiséget. Mivel ismerjük a Nap viselkedésének éves változásait, előre jelezhetjük annak hatását a hőmérsékletre. Az éveken át gyűjtött adatokból ismétlődő minták, például az évszakok rajzolódnak ki.
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.
A peremfeltételek általában jól ismertek, és ha változnak is, csak lassan. A kutatók így képesek az éghajlatváltozást évekre előre pontosan jelezni. És itt válik a dolog bonyolulttá. A peremfeltételek legkisebb változása jelentős eltérést okozhat a kaotikus időjárási rendszerben. Például, a Föld felszíni hőmérséklete az elmúlt 150 évben közel 1 Celsius fokot emelkedett. Jelentéktelen eltérésnek tűnik, de az 1 fokos változás hozzávetőleg 1 millió atomtöltetnek megfelelő energiát juttatott az atmoszférába. Ez a hatalmas energiatöbblet vezetett a hőhullámok, aszályok és árvizek számának drasztikus növekedéséhez.
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.
Vajon a szélsőséges időjárás a vakvéletlen vagy a változó éghajlat következménye? A válasz, hogy bár az időjárás mindig is kaotikus rendszer marad, az éghajlatváltozás növeli a szélsőséges időjárás valószínűségét.
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.
Mára jóformán minden tudós egyetért abban, hogy az éghajlatunk változik, és az emberi tevékenység felgyorsítja e változást. Szerencsére, a legjelentősebb változásokat okozó tevékenységek beazonosíthatók, ha megfigyeljük, mely peremfeltételek változnak. Így, bár a jövő hónap időjárása továbbra is ködbe vész, az éghajlatot, közös munkával, megóvhatjuk a jövendő századoknak.