เรียบเรียงจาก Supercomputers and AI are helping build better climate models
https://www.economist.com/the-world-ahead/2024/11/20/supercomputers-and-ai-are-helping-build-better-climate-models
from The Economist
ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 สวานเต อาร์เรเนียส (Svante Arrhenius) นักเคมีชาวสวีเดนได้พยายามอย่างจริงจังครั้งแรกๆ ในการคำนวณความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิเฉลี่ยของโลกกับปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศ
แนวคิดเรื่อง “ความไวของสภาพภูมิอากาศ” (climate sensitivity) ของโลกเป็นพื้นฐานสำคัญของความเข้าใจเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และความพยายามในการลดผลกระทบ อาร์เรเนียสคำนวณอย่างละเอียดว่าการเพิ่มปริมาณ CO₂ ในบรรยากาศเป็นสองเท่าจะทำให้อุณหภูมิสูงขึ้นประมาณ 5-6°C หลังจากนั้นกว่าศตวรรษ การศึกษาเพิ่มเติมช่วยปรับปรุงความแม่นยำในตัวเลขนี้ แต่ยังมีความไม่แน่นอนหลงเหลืออยู่ รายงานล่าสุดจากคณะกรรมการระหว่างรัฐบาลว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (IPCC) ซึ่งเป็นองค์กรของสหประชาชาติที่รับผิดชอบในการประเมินงานวิจัยด้านภูมิอากาศ สรุปว่าเป็นไปได้อย่างมาก (“very likely”) ว่าการเพิ่ม CO₂ เป็นสองเท่าจะทำให้อุณหภูมิสูงขึ้น 2-5°C ความก้าวหน้าในวิทยาศาสตร์ภูมิอากาศในปี 2025 อาจช่วยลดความไม่แน่นอนนี้ได้
ความไวของสภาพภูมิอากาศ (Climate sensitivity) เป็นเรื่องที่ยากจะระบุอย่างแน่ชัด เพราะระบบบรรยากาศประกอบด้วยกระบวนการและวงจรป้อนกลับที่ซับซ้อนมากมาย ในบรรดาปัจจัยที่สำคัญที่สุดคือแอโรซอลและเมฆ ซึ่งทั้งสองสามารถส่งผลให้เกิดการเย็นลงโดยการสะท้อนแสงอาทิตย์ หรือทำให้ร้อนขึ้นโดยการดูดซับความร้อน นักวิทยาศาสตร์พยายามสร้างแบบจำลองที่มีรายละเอียดเพียงพอที่จะคำนวณจุลฟิสิกส์ที่ซับซ้อนของแอโรซอลและเมฆ แต่กลับต้องพึ่งพารูปแบบที่เรียบง่ายซึ่งแสดงถึงกระบวนการที่พวกเขาคิดว่าอาจทำงานอยู่ ผลลัพธ์คือความไม่แน่นอนในคำทำนายเหล่านี้
แนวทางทางเลือกหนึ่งคือการศึกษาพฤติกรรมของแอโรซอลและเมฆในโลกแห่งความเป็นจริง ช่วงหลายเดือนข้างหน้ามีแนวโน้มที่ดีในเรื่องนี้ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา NASA และหน่วยงานด้านอวกาศของยุโรปและญี่ปุ่นได้ส่งดาวเทียมขึ้นสู่อวกาศเพื่อสังเกตปฏิสัมพันธ์ระหว่างแอโรซอลและเมฆ รวมถึงกลไกเบื้องหลัง การวิจัยนี้คาดว่าจะมีผลลัพธ์ในปี 2025
นอกจากนี้ นักวิทยาศาสตร์ยังได้ปรับปรุงวิธีการตรวจสอบการตอบสนองของสภาพภูมิอากาศต่อการเปลี่ยนแปลงของระดับ CO₂ ในอดีต โดยใช้ข้อมูลแทน (proxies) เช่น แกนน้ำแข็ง วงปีของต้นไม้ และตะกอนจากก้นมหาสมุทร พวกเขาได้สร้างภาพที่แม่นยำยิ่งขึ้นเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมในอดีตอันไกลโพ้น ในเดือนกันยายน มีงานวิจัยสำคัญที่ตีพิมพ์ในวารสาร Science ซึ่งแสดงถึงการสร้างภาพอุณหภูมิของโลกย้อนหลังถึง 480 ล้านปี ผู้เขียนงานวิจัยนี้ประสบความสำเร็จโดยการผสมผสานข้อมูลแทนทางชีววิทยา บันทึกการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลก และเติมเต็มช่องว่างด้วยการจำลองแบบในแบบจำลองสภาพภูมิอากาศ วิธีการนี้ช่วยให้พวกเขาสามารถประเมินความไวของสภาพภูมิอากาศในช่วงเวลาทางธรณีวิทยาได้เป็นครั้งแรก
ตัวเลขที่ได้จากการวิจัย (การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิเฉลี่ยประมาณ 7.7°C เมื่อระดับ CO₂ เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า) ถือว่าสูงอย่างน่าประหลาดใจ และมีแนวโน้มที่จะได้รับการประเมินใหม่ในอนาคต แต่โครงการนี้ได้เน้นย้ำถึงความสำคัญของการพิจารณาวงจรป้อนกลับที่ช้าที่สุด ซึ่งจะช่วยให้ความพยายามใหม่ๆ มุ่งลดความไม่แน่นอน
นักบรรพชีวภูมิอากาศ (palaeoclimatologists) ได้รับความช่วยเหลือจากความก้าวหน้าของซูเปอร์คอมพิวเตอร์และปัญญาประดิษฐ์ ซึ่งทั้งสองอย่างนี้กำลังถูกนำไปใช้ในแบบจำลองสภาพภูมิอากาศรุ่นใหม่ ข้อมูลแรกจาก CMIP7 ซึ่งเป็นรุ่นใหม่ของแบบจำลองสภาพภูมิอากาศระดับนานาชาติ คาดว่าจะพร้อมใช้งานในช่วงปลายปี 2025
แม้แต่การชี้แจงเล็กน้อยเกี่ยวกับความไวของสภาพภูมิอากาศต่อ CO₂ ก็จะเป็นประโยชน์อย่างมาก ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การทำลายสถิติของอุณหภูมิสูงสุดทั้งบนบกและในทะเลหลายครั้งได้เพิ่มความกังวลว่าความเร็วของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอาจเพิ่มขึ้น (ดูแผนภูมิ) นักวิทยาศาสตร์ยังไม่สามารถหาข้อสรุปร่วมกันในเรื่องนี้ได้ แต่ทุกอย่างขึ้นอยู่กับคำถามว่าสภาพภูมิอากาศตอบสนองต่อการปล่อยก๊าซเพิ่มเติมอย่างไร หากความไวนี้ถูกประเมินต่ำเกินไป อาจเปลี่ยนแปลงแนวโน้มของสภาพภูมิอากาศในอนาคตอย่างมาก และส่งผลต่อมาตรการที่มนุษย์จะดำเนินการเพื่อเปลี่ยนแปลงมัน
