Vores klima har ændret sig. Hvordan lærer vi at leve med ekstreme begivenheder?

Ved nogle foranstaltninger er klimaforandringerne fortid.

"Flere bevislinjer understøtter kraftigt konstateringen af, at menneskeskabte drivhusgasser er blevet den dominerende drivkraft for global klimaopvarmning, der er observeret siden midten af ​​det tyvende århundrede," rapporterer den reviderede erklæring om Jordens skiftende klima, som blev vedtaget af Council of the American Physical Society i november —repræsenterer mere end 50.000 medlemmers samlede stemme.

Vigtige bestræbelser på at bremse konsekvenserne af fremtidige klimaændringer fortsætter. Men nogle forskere stiller et andet spørgsmål:Hvordan kan samfundet blive mere modstandsdygtigt i en allerede opvarmet verden?

På 2022 APS marts-mødet vil forskere dele nye resultater om at lære at leve med klimaændringer - og de ekstreme begivenheder, der følger i kølvandet på dem. Under en pressekonference mandag den 14. marts 2022 vil forskerne diskutere bekæmpelse af klimaforvirring og desinformation, opbygning af en vejrordbog og forudsigelse af klima med dyb indlæring af fysik. Konferencen afholdes på stedet og streames via Zoom.

I hele Trump-administrationen hævdede embedsmænd som EPA-chef Scott Pruit, at der var for meget usikkerhed til definitivt at sige, at mennesker bidrager til klimaændringer. Denne administration forkyndte endvidere en fortolkning af observationer af opvarmning og ekstremt vejr som et resultat af normale, men mulige ekstreme udsving i et statistisk uforanderligt klima.

"Man behøver ikke andet end elementære statistikker for at vise, at Trump-administrationens holdning til klima ikke er i overensstemmelse med observationelle fakta:Ved hjælp af observationer er det muligt at påvise, at klimaet ikke er statistisk uforandret," sagde matematiker Juan M. Restrepo, en videnskabsmand ved Department of Energy's Oak Ridge National Laboratory.

Restrepo og Michael Mann, en klimatolog ved Pennsylvania State University, anvendte endvidere en simpel sandsynlighedssætning på temperaturdata fra det 19. århundrede og frem. Derefter vurderede de usikkerheder relateret til menneskedrevne og naturlige temperatursvingninger.

"Naturlig variabilitet alene kan ikke forklare de nuværende ændringer i klimadata. På trods af usikkerheder forudsiges Jorden stadig at blive varmet op på en måde, der stemmer overens med IPCC's oversigter," sagde Restrepo om deres foreløbige resultater.

"I betragtning af beviserne for, at vigtige klimaforandringer, såsom iskappekollaps og havniveaustigning, sker før tidsplanen, er usikkerheden i mange henseender brudt imod os, snarere end til vores fordel," tilføjede Mann. "Videnskabelig usikkerhed er ikke en grund til passivitet. Om noget er det en grund til mere samordnede bestræbelser på at begrænse kulstofemissioner."

Et af de mest afgørende områder af klimaindsatsen ligger i at forberede sig på ekstreme begivenheder.

"Der er ingen tvivl om, at planeten opvarmes. Men den største usikkerhed eksisterer omkring de begivenheder, der påvirker os mest - en by, en skov, et kontinent ad gangen," sagde klimaforsker Daniel Swain.

Cykloner, oversvømmelser, hedebølger, tornadoer og andre former for ekstremt vejr opstår fra de samme processer, som klimaet udgør, forklarer Swain, der arbejder ved University of California Los Angeles Institute of the Environment and Sustainability.

Men for en given katastrofe, hvordan kan vi finde ud af, om klimaændringer var en synder? Swain medpublicerede for nylig en primer om det unge felt "tilskrivning af ekstreme begivenheder", og argumenterede for, at medierne og endda andre videnskabsmænd ofte misforstår dataene.

På mødet vil Swain give et overblik over de seneste fremskridt inden for observationer og modellering i den virkelige verden og forklare, hvordan samfundet bliver nødt til at tilpasse sig klimadrevet ekstremt vejr.

Et af de største dilemmaer med ekstremt vejr er at forudsige det:Hvordan ved vi, hvad vi kan forvente, og hvornår?

Forskere ved University of Paris-Saclay søger svar ved at bygge en vejrordbog, der er afhængig af ordsøgningsteknologi.

En maskinlæringsteknik kaldet Latent Dirichlet Allocation udvælger emner fra tekst. Gruppen anvendte strategien til at producere totalt omtænkte vejrkort.

"Vi har eksporteret den populære sproglige teknik til studiet af klimaet for at forstå 'sproget' for ekstreme vejrbegivenheder. Hvad er de tilbagevendende emner, når atmosfæren taler, gennem vinden, til os?" sagde komplekse systemforsker Davide Faranda.

Holdet sammenlignede gitterpunkter med havoverfladetryk med ord og identificerede med succes cykloner og anticykloner kendt af meteorologer, såsom Genova Low, Scandinavian High og Azorernes anticyklon.

At nedbryde vejret i simple motiver gør det mere overskueligt at studere virkningerne af klimaændringer. "Det giver en nem måde at studere ekstreme begivenheder såsom hedebølger og kuldeperioder og identificere deres forløbere," sagde Faranda.

Kunstig intelligens har revolutioneret klimaets forudsigelighed, men der er stadig mange vejspærringer. Computerforsker Rose Yu fra University of California San Diego har opdaget en måde at forbedre AI's evne til at forudsige klimaet markant.

Hovedproblemet er, at mens deep learning giver kraftfulde og præcise forudsigelser, overholder disse ikke altid fysikkens faktiske love. Yu og hendes kolleger har udviklet løsninger, der bygger fysik ind i en algoritme til at modellere turbulente strømme.

"Vi har løst meget udfordrende problemer inden for fysisk videnskab omkring klimamodeller og COVID-19-simuleringer. Jeg demonstrerer, hvordan man principielt integrerer fysik i AI-modeller og algoritmer for at opnå både forudsigelsesnøjagtighed og fysisk konsistens," sagde Yu.

Beregningsmæssige tilgange som Yus kunne forbedre, hvordan vi forudsiger alt fra ekstreme vejrbegivenheder og klimaændringer til den næste pandemi, og endda trafikmønstre i en by.