Respondentem dalšího dílu ankety Mezi námi je dr. Michal Belda. Otázku z oblasti klimatologie mu v minulém díle položil doc. Jiří Langer, resp. Václav Klaus ml.
Jak byste odpověděl na dotaz Václava Klause mladšího: „Když nejšpičkovější vědci se superpočítači a vším tím okolo naprosto netuší, jaké bude počasí za tři neděle, jak mohou nějací chytráci kázat, jaké bude počasí za sto let? Vždyť i klima je neskutečně složitý systém.“
V první řadě bych rád využil této příležitosti a pozval pana Klause mladšího (i staršího) a další, kterým tato otázka vrtá hlavou, na některou z matfyzáckých akcí pro veřejnost, na kterých je více času tuto složitou problematiku vysvětlit a prodiskutovat. Ale pokusím se v krátkosti odpovědět i na tomto omezeném prostoru s vědomím nutnosti používat mnohá zjednodušení.
Nemůžu mluvit za chytráky, jako klimatolog ale musím začít u vysvětlení pojmu klima, které se velmi často a nepřesně redukuje na „průměrné počasí“. Představme si ho teď spíše jako množinu různého počasí, které na daném místě v danou dobu nastává. Tuto množinu můžeme statisticky zpracovávat, tedy počítat ty známé průměrné teploty nebo průměrné srážky, určovat minima, maxima či frekvence výskytu extrémů, a vytvářet další charakteristiky, které nám o této obrovské množině dat dávají souhrnný přehled. Abychom mohli popisovat klima, musíme znát počasí v nějakém dlouhém období, typicky se vyhodnocuje za 30 let.
Dalším důležitým kamínkem mozaiky jsou modely počasí a klimatu provozované na zmíněných superpočítačích. Moderní modely numericky integrují fyzikální rovnice, jež popisují časový vývoj klimatického systému. Předpovědní modely - to jsou ty, které poskytují podklady pro předpověď počasí v televizi nebo novinách - se integrují na relativně krátkou dobu dopředu. Za jakousi hranici se považují dva týdny, delší předpovědi počasí v klasickém pojetí, například kolik bude stupňů za tři neděle a jestli bude večer pršet, již ztrácejí smysl. Modely klimatu naproti tomu integrují ty samé rovnice na delší období, počítají tedy v určitém smyslu počasí třeba na sto let dopředu, to je ovšem následně zprůměrováno, respektive se spočítají různé statistické charakteristiky za určité období, například třicetiletí 2071 - 2100. Nesnažíme se tedy předpovídat počasí například pro 19. listopad 2089, ale popsat množinu stavů, které v daném období mohou nastat, a jak se tato množina liší od současnosti.
Naše úloha je v tomto případě ovšem ještě o něco složitější. Vývoj klimatického systému je totiž podmíněn mnoha procesy zvenčí i zevnitř, o jejichž chování do budoucna máme často ještě méně přesnou představu. Nevíme například, jestli nás v budoucnu nečekají nějaké masivní sopečné výbuchy, jak se bude měnit intenzita slunečního záření atd. Stejně tak můžeme pouze odhadovat, jak se budou měnit emise a následně koncentrace skleníkových plynů pocházející z lidské činnosti. Proto vznikají různé scénáře, tedy předpoklady možného vývoje koncentrací, které slouží jako vstup klimatických modelů. Výstupem z modelu pak není předpověď ve smyslu předpovědi počasí na víkend, ale simulace možného vývoje klimatu pro zadaný scénář.
To však stále není všechno. Každý model obsahuje množství zjednodušení, které způsobují, že jeho výsledky (ověřované porovnáním simulací současného klimatu s pozorováními) se od reality více či méně odchylují. Vezmeme-li si množinu několika modelů, zjistíme, že pro zadaný scénář každý model simuluje trochu jiný vývoj klimatu. „Poctivé“ odhady potom vycházejí z velkých množin modelových simulací (ensemblů) a ukazují nejen ony mediálně známé „předpovědi“, o kolik stupňů se bude oteplovat, ale také jaký je rozptyl v simulovaném budoucím chování mezi jednotlivými modely a scénáři, tedy jakou jistotu (nebo nejistotu) do takových simulací můžeme vkládat. Toto jsou informace, které se potom objevují v odborných článcích a následně hodnotících zprávách IPCC.
Klima je skutečně složitý systém a numerické modely integrované na superpočítačích jsou v současné době těmi nejlepšími nástroji, které máme k dispozici pro odhady budoucího vývoje. Nejsou dokonalé, nemohou a nejspíš nikdy nám nedokážou dát předpověď počasí za sto let. Přesto nám dávají užitečné informace, jen je musíme umět interpretovat.
Mgr. Michal Belda, Ph.D.
Katedra
fyziky atmosféry, Matematicko-fyzikální fakulta, Univerzita Karlova
Dotaz na profesora Luďka Kučeru: Jsou moderní superpočítače opravdu tak „super" pro modelování klimatického systému?
Další díly ankety:
Mezi
námi: Co považuješ za nejcennější na „duchu“ Matfyzu?
Mezi
námi: Kosmos, nebo mikrosvět?
Mezi
námi: Existuje druhá strana černé díry?
Mezi
námi: Dostane se UK v příštích pěti letech mezi stovku nejlepších
světových univerzit?
Mezi
námi: Bude někdy možné objektivně zhodnotit kvalitu výsledků vědecké
práce?
Mezi
námi: Co brání snadnějšímu přenosu výsledků z laboratoře do
praxe?
Mezi
námi: Jak lze nanokompozitní a nanostrukturované materiály využít v moderní medicíně?
Mezi
námi: Co jsou micropillars a co nám prozradí jejich studium?
Mezi
námi: Jak poslouchat, co vypravují krystaly?
Mezi
námi: Jára Cimrman prohlásil, že budoucnost patří aluminiu. Není to
spíš tak, že budoucnost patří magnéziu?
Mezi
námi: Jak vzniká dobrý učitel fyziky?
Mezi
námi: Co pohání kontinenty na Zemi? A čím je Venuše jiná?
Mezi
námi: Jak pozná teoretický fyzik, zda výsledky jeho bádání jsou
správné?
Mezi
námi: V čem spočívá vědecká excelence MFF UK v matematice?
Mezi
námi: Z čeho pramení výborná atmosféra ve vašem týmu doktorandů,
postdoktorandů a mladých kolegů?
Mezi
námi: Existuje podle Vašeho názoru období (nebo více období) v naší
historii, které byste označil jako „zlatá doba české matematiky“ a proč?
Mezi
námi: Co je to pravděpodobnost v přirozeném světě, co je to
pravděpodobnost ve světě matematiky a jak spolu souvisejí?
Mezi
námi: Matematici matematiku objevují, anebo tvoří?
Mezi
námi: Existuje něco jako buňky na matematiku?
Mezi
námi: Vysoká škola versus Akademie věd – které prostředí je
pěstování vědy příznivěji nakloněno?
Mezi
námi: Jsou matematika a hudba dvě strany jedné mince?
Mezi
námi: Kolik kilogramů Matfyzu létá ve vesmíru?
Mezi
námi: Kdo je pro mě matfyzák?