Pogoda, a klimat

Pogoda to stan atmosfery w danej chwili, który jest chaotyczny i trudny do przewidzenia, a klimat to stan parametrów pogody uśredniony po kilkudziesięciu (zwykle trzydziestu) latach. Jak uczą się studenci fizyki atmosfery: „Klimat jest tym, czego się spodziewasz; pogoda jest tym, co dostajesz”. Można powiedzieć, że pogoda jest jak wynik rzutu kostką, a klimat jak średnia i rozkład z wyników rzutów (częstość występowania poszczególnych wyników). O ile bez szczegółowych danych o samym procesie rzucania kostką (jej początkowym położeniu, siłach, momentach, własnościach kostki i powierzchni, na którą pada) nie można obliczyć rezultatu pojedynczego rzutu kostką, to przewidzenie statystycznego rezultatu dużej liczby rzutów jest proste: bez problemu, zawczasu i z dobrym przybliżeniem można określić średnią i rozrzut wyników. I tak jest z klimatem: choć nie można przewidzieć dokładnie rozwoju atmosferycznych wirów – wyżów i niżów, to średnie temperatury i opady w długim okresie czasu w danym regionie można podać całkiem dokładnie.

Decyzję, czy następnego dnia zbierać zboże, rolnik podejmuje, patrząc na prognozę pogody, ale z kolei decyzja, jakie rośliny uprawiać: maniok, ryż czy żyto – zależy od lokalnego klimatu. Jeśli chodzi o pogodę, zmiana temperatury z dnia na dzień o 4°C nie ma wielkiego znaczenia. Jednak gdy mowa o klimacie, 4°C czyni dramatyczną różnicę. Gdy średnia temperatura Ziemi była o 4°C niższa niż obecnie, większość Polski pokrywał gruby na ponad kilometr lądolód.

Ilustracja 1. Średnia temperatura dobowa dla Polski. Pogodę w roku 2017 (stan atmosfery w danym momencie) pokazuje czarna linia, a klimat (statystyki tego stanu) rozmyty łuk (ciemny – od 40 do 60 percentyla, a jasny – od 5–95 percentyla). Średnie dobowe temperatury minimalne w okresie 1950–2016 pokazuje niebieska linia przerywana, a maksymalne – przerywana linia czerwona. Prognoza pogody to próba dokładnego przewidzenia dalszej trajektorii czarnej linii, prognozy klimatyczne dotyczą natomiast zmian kształtu całego rozkładu temperatury w odpowiedzi na zewnętrzne wymuszenia, takie jak zmiany stężenia gazów cieplarnianych w atmosferze. Źródło: Meteomodel

Dlaczego w prognozowaniu klimatu nie przeszkadza nam teoria chaosu? Tu nie interesuje nas, czy 1 lipca 2100 roku w południe będzie padać czy nie i nie oczekujemy, że model prawidłowo określi takie szczegóły. Pytamy, jakie warunki będą panować, średnio rzecz biorąc, w lipcu 2100 roku. Niezależnie od tego, czy nasza symulacja przewidzi wielką ulewę na początku czy pod koniec miesiąca, średnie opady wyjdą podobne. Warunki początkowe tracą tu na znaczeniu, na pierwszy plan wysuwają się natomiast tak zwane warunki brzegowe, czyli na przykład pomijane w prognozie pogody na najbliższe dni zmiany koncentracji gazów cieplarnianych. Problem prognozy klimatu nazywamy więc „problemem warunków brzegowych” – sprawdzamy, jak zmieniają się klimatyczne statystyki w odpowiedzi na ich zmiany.

Artykuł powstał dzięki pomocy Marcina Popkiewicza. 

 

Baza wiedzy