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.
W latach 2016 do 2019 meteorolodzy zanotowali rekordowe fale upałów na całym świecie, szalejące pożary w Kalifornii i Australii i najdłuższą w historii serię tropikalnych cyklonów piątego stopnia. Liczba skrajnych wypadków pogodowych zwiększa się od 40 lat, a obecne prognozy wskazują na to, że wzrost ten będzie się utrzymywał. Jednak czy te kataklizmy to jedynie zła pogoda? Czy może skutek zmian klimatycznych? By znaleźć na to odpowiedź, trzeba pojąć różnice między pogodą a klimatem: czym są, jak je prognozować, a następnie interpretować.
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.
Meteorolodzy definiują pogodę jako stan atmosferyczny w danym miejscu, o danym czasie. Obecnie badacze umieją przewidzieć pogodę regionalną na tydzień z góry z trafnością przeszło 80%. Klimatem określa się średnią warunków atmosferycznych regionu w ciągu miesiąca lub dłużej. Przewidywania klimatyczne mogą prognozować średnią temperaturę na następne dekady, ale nie powiedzą, jakich zdarzeń pogodowych można się spodziewać.
These two types of predictions give us such different information because they’re based on different data.
Te dwa sposoby prognozowania podają zupełnie inne informacje, bo opierają się na różnych danych.
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.
By przewidzieć pogodę, meteorolodzy muszą zmierzyć wstępny stan atmosferyczny. Stanowi o nim poziom opadów, ciśnienie atmosferyczne, wilgotność, prędkość i kierunek wiatru, które określają pogodę danego regionu. Dwa razy dziennie, meteorolodzy z ośmiuset różnych stacji na świecie wypuszczają do atmosfery balony. Balony dźwigają narzędzia zwane radiosondami, które mierzą początkowe warunki, a następnie odsyłają wyniki do międzynarodowych centrów pogodowych. Tam przepuszcza się wyniki przez fizyczne modele predykcyjne, generujące ostateczną prognozę pogody.
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.
Niestety, coś powstrzymuje globalną sieć danych przed tworzeniem doskonałej prognozy: pogoda jest z zasady systemem chaotycznym. To system tak delikatny, że uniemożliwia idealne prognozy, jeśli brak nam absolutnej znajomości wszystkich elementów. Przez okres choćby dziesięciu dni nawet najmniejsze zakłócenia mogą mocno wpłynąć na warunki atmosferyczne, co uniemożliwia przewidzenie pogody na więcej niż dwa tygodnie naprzód.
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.
Przewidywania klimatu, z drugiej strony, są o wiele mniej burzliwe, częściowo dlatego, że z definicji klimat danego regionu to średnia wszystkich jego danych pogodowych. Prognozy klimatu ignorują również bieżące zdarzenia atmosferyczne, a skupiają się na zakresie tego, co może się wydarzyć. Parametry te znane są jako warunki brzegowe i, jak sama nazwa wskazuje, ograniczają klimat i pogodę.
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.
Przykładem warunku granicznego jest promieniowanie słoneczne. Dzięki analizie dokładnego dystansu i kąta zawartego między słońcem a danym miejscem umiemy ustalić ilość ciepła, jaką dany obszar otrzyma. A skoro znamy zachowanie słońca w ciągu całego roku, możemy trafnie przewidzieć jego wpływ na temperaturę. Uśrednienia na podstawie danych z wielu lat ukazują okresowe schematy, w tym pory roku.
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.
Wartości większości warunków brzegowych są dobrze określone i prawie się nie zmieniają. Pozwala to badaczom na rzetelne przewidywanie klimatu na przyszłe lata. Szkopuł w tym, że nawet najmniejsza zmiana warunków brzegowych reprezentuje o wiele większą zmianę dla chaotycznego systemu pogodowego. Dla przykładu, temperatura na ziemi wzrosła o prawie 1 stopień Celsjusza przez ostatnie 150 lat. Zmiana ta może się wydać niewielka, jednak ten 1 stopień różnicy dodał do atmosfery równowartość energii prawie jednego miliona głowic nuklearnych. Ten ogromny napływ energii już spowodował dramatyczny wzrost
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.
liczby gorących prądów, susz czy fal sztormowych. Czy wzrost częstotliwości skrajnej pogody to przypadek, czy zmiana klimatyczna? Odpowiedź jest taka, że podczas gdy pogoda zawsze będzie chaotycznym systemem,
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.
zmiany klimatyczne rzeczywiście sprzyjają skrajnym zdarzeniom pogodowym. Naukowcy zgodnie uważają, że klimat się zmienia, a działalność ludzka przyspiesza te zmiany. Na szczęście możemy ustalić, które z zachowań ludzkich najbardziej wpływają na klimat, śledząc zmiany warunków granicznych. Nawet jeśli pogoda za miesiąc pozostaje zagadką,