Формирующаяся область даунскейлинга помогает людям справляться с изменением климата в масштабе соседства.

Если вы когда-нибудь задумывались, как много мелочей действительно имеет значение, подумайте о жуке горной сосны. Примерно размером с рисовое зерно, глянцевое черное насекомое живет всего около года, но жук-самка может пройти до 30 миль, чтобы найти сосну, где его личинки могут вылупиться и съесть внутреннюю часть коры. Толпа жуков может разорить сосну высотой с восьмиэтажное здание, так как дерево сначала сочится соком, а затем его иголки становятся ржаво-красными.

За последнее десятилетие в сосновых лесах, которые изрезаны на западе и юго-западе США, от Аляски до южной Калифорнии, миллионы гектаров сосен погибли в результате одной из самых страшных эпидемий сосновых жуков, которую когда-либо видел человек.

Лесники на протяжении более двух десятилетий подозревали, что в картах был взрыв насекомых, основываясь на прогнозах глобального потепления. Теплая погода может дать жукам и другим насекомым возможность проникнуть на новую территорию в холодных северных районах и на больших высотах. Уже в 1991 руководители Лесной службы США начали обсуждать, как подготовиться к более распространенным эпидемиям вредителей. Но глобальные прогнозы изменения климата, хотя и согласуются с крупномасштабными тенденциями, не были достаточно конкретными, чтобы различить изменения температуры и рельефа местности (например, на разных высотах вдоль горного склона), которые могут иметь значение для жуков.

Прогнозирование того, как изменения климата влияют на растения и насекомых.

Глобальные климатические модели делят планету на гигантскую сетку и объединяют все, что размером с Йеллоустонский национальный парк, в один или два пикселя. «Вещи, которые в конечном итоге будут иметь значение для жуков, многое из этого будет потеряно в масштабе этих моделей», - говорит Джеймс Пауэлл, профессор математики в Университете штата Юта, который использует математическое моделирование для предсказания того, как изменения климата влияют на растения и насекомые.

Полученные результаты помогают ответить на практические вопросы - например, как засуха может распространиться по всей Африке или насколько тяжелой может стать болезнь Лайма в штате Мэн, поскольку более теплая зима позволяет оленевым клещам идти на север.

В последние несколько лет прогресс в науке о климате и суперкомпьютерах начал предлагать таким людям, как Пауэлл, более сложную картину будущего: модели изменения климата, приближающиеся к гиперлокальным масштабам. В 2011 Университет Айдахо представил модель это оценило будущий климат для областей размером всего в два с половиной мили по всему континентальному США. В сочетании с полевыми данными о деревьях и температурах за многие годы, собранными с различных участков от южной Калифорнии до северного Вашингтона, этого достаточно для Пауэлла и его сотрудника, энтомолога Лесной службы США Барбары Бентц, чтобы начать составлять карту мест, где сосна жуки могут распространяться по всему Западу. Они дадут результаты управляющим лесами и парками, чтобы они могли начать планировать, как реагировать на будущие атаки жуков.

Такие мелкомасштабные модели в настоящее время используются во всем мире, чтобы очень подробно предсказать, как изменение климата повлияет на основы жизни. Этот процесс называется «уменьшение масштаба» - быстро развивающаяся область исследований. Ученые начинают с одной или нескольких десятков моделей глобального климата и реальных данных о погоде и топографии. Они используют сложные компьютерные симуляции, статистические расчеты или и то, и другое, чтобы точно определить свои прогнозы в области конкретного. Полученные результаты помогают ответить на практические вопросы - например, как засуха может распространиться по всей Африке, насколько серьезной может стать болезнь Лайма в штате Мэн, когда более теплая зима позволяет оленям идти на север, или как часто река Колумбия затопит к середине или концу этого столетия.

Спрос на детали

«Большая часть внимания фактически переключается с фундаментальных исследований на более прикладную сторону», - говорит Роберт Оглсби, специалист по климату из Университета Небраски-Линкольна. «Каковы будут последствия этих изменений климата, если использовать масштабную модель климата с высоким разрешением?»

Этой весной Оглсби и другой климатолог UNL, Клинтон Роу, обнародовали результаты уменьшенных моделей, которые имели разрешение в два с половиной мили с неровной горной местностью Гватемалы. Последствия изменения климата особенно тяжелы в стране, которая уже подвержена оползням и сильным прибрежным штормам, а большое население живет в бедности. Но топография Гватемалы настолько неравномерна, что трудно представить полное воздействие масштабных мазков глобальной климатической модели. Благодаря финансированию Межамериканского банка развития и правительства Гватемалы Оглсби и Роу обучают ученых в Гватемале использованию новых прогнозов для решения конкретных вопросов, таких как влияние изменения климата на наводнения, сельское хозяйство или гидроэнергетику.

По словам Хансена, в тех случаях, когда выбросы парниковых газов остаются высокими, насекомые и засуха разрушают большие площади леса, превращая их в кустарники и луга примерно на 2100.

Этот тип исследований отвечает растущему спросу на все более подробную информацию об изменении климата. Например, в США администрация Обамы потребовала от всех федеральных агентств написать планы по адаптации к потеплению и ухудшению штормов, наводнений и других стихийных бедствий.

Уменьшенные модели могут также обратить внимание, иногда на шокирующие яркие детали, на последствия выброса слишком большого количества углекислого газа. В сентябре НАСА обнародовало климатические прогнозы для США в еще более близком диапазоне - с разрешением в полмили - на основе новейших глобальных моделей Межправительственной группы экспертов по изменению климата, ведущей международной группы климатологов. Эндрю Хансен из Университета штата Монтана использует данные НАСА для оценки того, что может произойти с общественными землями, такими как национальные парки Йеллоустоун, Гранд-Титон и Ледник в северных Скалистых горах.

По словам Хансена, в тех случаях, когда выбросы парниковых газов остаются высокими, насекомые и засуха разрушают большие площади леса, превращая их в кустарники и луга примерно на 2100. Без покрова деревьев горный снежный покров истощается, что истощает западные источники воды. «Это довольно драматично. Северные Скалистые горы - это водонапорная башня Запада », - говорит он.

Больше неопределенности

В то время как глобальные климатические модели отражают однозначную картину потепления планеты, в небольших масштабах наблюдается больше неопределенности. Например, юго-запад США почти наверняка становится суше. Но могут ли исследователи сделать надежный прогноз о, например, одной квадратной миле в Пасадене, достаточно ясный и достаточно надежный, чтобы местный водный округ начал готовиться к предстоящему?

«Конечно, стоит изучить эти прекрасные пространственные масштабы, например, километр, но мы должны выяснить, что мы знаем и не знаем», - говорит Уильям Гутовски, профессор метеорологии в Университете штата Айова. Гутовский является частью группы ученых, которые пять лет назад создали сотрудничество под названием «Координированный региональный эксперимент по снижению климата», проект Всемирной программы исследований климата.

Ученые, работающие в таких исследовательских институтах, как Корея, Австралия и Италия, пытаются объединить независимую работу по сокращению масштабов, которая происходит во всем мире, и выяснить, какие методы дают наиболее надежные результаты. Они также разрабатывают прогнозы уменьшенного масштаба для всех регионов земного шара в одном и том же масштабе, примерно в милях 31, которые доступны ученым во всем мире, в том числе в развивающихся странах, которые могут не иметь доступа к той же технологии суперкомпьютеров, что и другие исследователи.

С квадратной мили на квадратную милю исследователи составляют карту того, как летние дни будут кишеть во внутренних кварталах Лос-Анджелеса, и на склонах в горах Сан-Габриэль реже будет падать снег.

В Калифорнийском университете, Департамент атмосферных и океанических наук Лос-Анджелеса, ученый Алекс Холл возглавляет команду, которая впервые применила метод уменьшения масштаба, который, по его мнению, устраняет некоторую неопределенность в небольших масштабах. Вместо того чтобы полагаться только на одну глобальную климатическую модель, как это делают некоторые методы уменьшения масштаба, подход UCLA объединяет компьютерное моделирование и статистику, чтобы собрать воедино результаты моделей 32. Команда Холла в настоящее время производит прогнозы местного климата для Лос-Анджелеса, финансируя, помимо прочего, город и американский закон о восстановлении и реинвестировании 2009. С квадратной мили на квадратную милю исследователи составляют карту того, как летние дни будут кишеть во внутренних кварталах Лос-Анджелеса, и на склонах в горах Сан-Габриэль реже будет падать снег.

Местная экологическая группа под названием Климат РазрешитьОснованный бывшим городским комиссаром по водоснабжению и электроснабжению Джонатаном Парфри, использовал выводы UCLA, чтобы помочь стимулировать общественные дискуссии о озеленении Лос-Анджелеса и подготовке к последствиям изменения климата. В прошлом году группа Парфри помогла подтолкнуть Лос-Анджелес стать первым крупным городом, принявшим строительные нормы и правила, которые требуют «прохладные крыши”, Которые отражают солнечный свет и делают дома менее подверженными перегреву, в новых и отремонтированных домах. Парфри считает, что уменьшенные модели также предлагают достаточно ощутимые детали, чтобы разбудить людей до того, что поставлено на карту.

«Спускаясь до уровня соседства, мы собираемся помочь людям понять, что изменение климата означает для них, их дома, их семьи», - говорит он.

Эта статья первоначально появилась на Ensia

Об авторе

Мэдлин Острандер - независимый журналист, пишущий редактор YES! Magazine и стипендиат Национальной медицинской журналистики 2014 года. Она пишет об изменении климата и окружающей среде для таких изданий, как Al Jazeera America, The Nation и High Country News. Она живет в Сиэтле, штат Вашингтон.

Рекомендуемые книги:

Климата казино: Риск, неопределенность и экономика для потепление на земном шаре
Уильямом Д. Нордхаусом. (Издательство: Yale University Press, октябрь 2013)

Сводя воедино все важные вопросы, связанные с дебатами о климате, Уильям Нордхаус описывает вовлеченные в них науку, экономику и политику, а также шаги, необходимые для уменьшения опасности глобального потепления. Используя язык, доступный любому заинтересованному гражданину, и заботясь о справедливом изложении различных точек зрения, он обсуждает проблему от начала до конца: от начала, где потепление возникает в результате нашего личного использования энергии, до конца, когда общества применяют правила или налоги или субсидии для замедления выбросов газов, вызывающих изменение климата. Nordhaus предлагает новый анализ того, почему прежние меры политики, такие как Киотский протокол, не смогли снизить выбросы углекислого газа, как новые подходы могут быть успешными и какие инструменты политики позволят наиболее эффективно сократить выбросы. Короче говоря, он проясняет определяющую проблему нашего времени и излагает следующие важные шаги для замедления траектории глобального потепления.

Нажмите здесь для получения дополнительной информации и / или заказать эту книгу на Amazon.