Το Κλιματικό Μέλλον της Γης:Πώς οι Επιστήμονες προέβλεψαν την Κλιματική Αλλαγή

Mark Belan/Περιοδικό Quanta

Τα τελευταία 60 χρόνια, οι επιστήμονες πέτυχαν σε μεγάλο βαθμό να κατασκευάσουν ένα μοντέλο υπολογιστή της Γης για να δουν τι επιφυλάσσει το μέλλον. Ένα από τα πιο φιλόδοξα έργα που έχει αναλάβει ποτέ η ανθρωπότητα έχει φτάσει πλέον σε μια κρίσιμη στιγμή.

Εισαγωγή

Μια ριπή ανέμου χτυπά την έρημο Σαχάρα, εκτοξεύοντας ένα κομμάτι σκόνης στον αέρα. Για μια εβδομάδα, ο κόκκος ταξιδεύει με ατμοσφαιρικά ρεύματα στα μισά του δρόμου σε όλο τον κόσμο, αντανακλώντας λάμψεις ηλιακού φωτός πίσω στο διάστημα κατά τη διάρκεια του ταξιδιού του. Άλλα σωματίδια σκόνης που επιπλέουν στο ίδιο αεράκι πιάνουν ρεύματα μέχρι τη Γροιλανδία, όπου πιπερώνουν τους παγετώνες και επιταχύνουν την τήξη τους, και κάτω στον Αμαζόνιο, όπου γονιμοποιούν το έδαφος του τροπικού δάσους. Αλλά αυτό το συγκεκριμένο στίγμα αιωρείται στον ουρανό στα ανοιχτά της ανατολικής ακτής της Φλόριντα, χρησιμεύοντας ως σπόρος για να συμπυκνωθούν οι υδρατμοί γύρω και να σχηματίσουν ένα σύννεφο. Στη συνέχεια, η σκόνη πέφτει στη Γη μέσα σε μια σταγόνα βροχής, πέφτοντας στον Ατλαντικό Ωκεανό, όπου τροφοδοτεί το φυτοπλαγκτόν με σίδηρο. Τα αιωρούμενα πλάσματα ανθίζουν σε φθορίζοντες πράσινους στροβίλους που απορροφούν το διοξείδιο του άνθρακα που εκπέμπεται από εργοστάσια και εργοστάσια παραγωγής ενέργειας σε όλο τον κόσμο.

Με αυτόν τον τρόπο, η διαδρομή ενός κόκκου σκόνης ανιχνεύει τις συνυφασμένες διαδικασίες που συνδέουν όλα τα μέρη της Γης σε αποστάσεις και κλίμακες. «Δείχνει πώς είναι πραγματικά συνδεδεμένος ο κόσμος», είπε η Martina Klose, επιστήμονας αερολυμάτων στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καρλσρούης στη Γερμανία. "Απλώς δείχνει την όμορφη πολυπλοκότητα στην οποία βρισκόμαστε."

Για αιώνες, οι άνθρωποι προσπαθούσαν να κατανοήσουν τις περίπλοκες λειτουργίες του πλανήτη μας. Ως ευάλωτα πλάσματα, επιθυμούμε κάποιο έλεγχο στη φύση ή τουλάχιστον μια λαβή στις επερχόμενες αλλαγές του καιρού και του κλίματος. Αλλά η Γη είναι ένα χαοτικό θηρίο, ευαίσθητο σε αναρίθμητες μικροσκοπικές λεπτομέρειες. δεν μπορούμε να παρακολουθούμε κάθε κουκκίδα σκόνης. Εκεί βρίσκεται η πρόκληση της μοντελοποίησης του κλίματος:η κατασκευή ενός υπολογιστικού μοντέλου της επιφάνειας και της ατμόσφαιρας της Γης που αποτυπώνει την ουσία της συμπεριφοράς της απλά αλλά αποτελεσματικά. "Ο στόχος της μοντελοποίησης του κλίματος είναι πραγματικά η κατασκευή μιας ψεύτικης εκδοχής της Γης", δήλωσε η Isla Simpson, επιστήμονας της ατμόσφαιρας στο Εθνικό Κέντρο Ατμοσφαιρικής Έρευνας - ένα χονδρόκοκκο αντίγραφο του πλανήτη που έχει απογυμνωθεί στις "διεργασίες που πιστεύουμε ότι είναι σχετικές".

Τα τελευταία 60 χρόνια, αυτή η προσπάθεια έχει καρποφορήσει. Γενιές επιστημόνων έχουν αφιερώσει την καριέρα τους στη γλυπτική ολοένα και πιο εξελιγμένων πλανητικών αντιγράφων. Τα μοντέλα υπολογιστών της Γης μας βοήθησαν να ανακατασκευάσουμε προηγούμενες εποχές, να προβλέψουμε τις μακροπρόθεσμες καιρικές τάσεις και, κυρίως, να κατανοήσουμε πώς οι ανθρώπινες δραστηριότητες αλλάζουν το κλίμα.

Από τις πρώτες προσομοιώσεις σε υπολογιστή, τα κλιματικά μοντέλα έδειξαν ότι το διοξείδιο του άνθρακα που απελευθερώνεται από την καύση ορυκτών καυσίμων θερμαίνει σημαντικά τον πλανήτη. Τις δεκαετίες από τότε, πιο προηγμένες προσομοιώσεις δείχνουν πώς ένας πλανήτης που θερμαίνεται θα μπορούσε να προκαλέσει κάθε είδους καταστροφές, από κύματα καύσωνα και υπερκαταιγίδες μέχρι την ερημοποίηση και την κατάρρευση του οικοσυστήματος. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα μοντελοποίησης που συγκεντρώθηκαν από τα Ηνωμένα Έθνη, η Γη βρίσκεται σε καλό δρόμο να θερμανθεί μεταξύ 2,6 και 3,1 βαθμών Κελσίου κατά τη διάρκεια αυτού του αιώνα. Η τελευταία φορά που η Γη ήταν τόσο ζεστή ήταν πριν από περίπου 3 εκατομμύρια χρόνια κατά την εποχή του Πλειόκαινου, όταν οι πυρκαγιές κατέστρεψαν την Αρκτική και η στάθμη της θάλασσας ήταν περίπου 50 πόδια υψηλότερα από ό,τι είναι σήμερα.

Μια καταιγίδα σκόνης κυλάει στο Erg Chebbi, ένα τμήμα της ερήμου Σαχάρα στο Μαρόκο. Αρκετά δισεκατομμύρια τόνοι σκόνης εκτοξεύονται στην ατμόσφαιρα κάθε χρόνο, επηρεάζοντας το κλίμα με περίπλοκους τρόπους.

Pavliha/iStock

Καθώς τα τρομακτικά προβλεπόμενα μέλλοντα πλησιάζουν, οι λεπτομέρειες γίνονται επίσης πιο ακριβείς. Οι επιστήμονες του κλίματος έχουν φτάσει σε μια κομβική στιγμή κατά την οποία οι προβλέψεις τους επιβεβαιώνονται, επιτρέποντάς τους να επαναβαθμονομήσουν και να βελτιώσουν τα μοντέλα τους. «Ουσιαστικά προβλέπαμε κόσμους που δεν μπορούσαμε να δούμε για πολύ καιρό», είπε η Tiffany Shaw, κλιματική δυναμική και γεωφυσικός στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο. Η παρακολούθηση των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής στον πραγματικό κόσμο έχει επικυρώσει τα μοντέλα και έχει επισημάνει τις αδυναμίες τους. Τώρα, οι σχεδιαστές μοντέλων εξερευνούν νέες προσεγγίσεις που θα μπορούσαν να οδηγήσουν στην επόμενη γενιά μοντέλων με λεπτόκοκκο σχεδιασμό που κάνουν καλύτερες τοπικές προβλέψεις.

Καθώς η μοντελοποίηση του κλίματος εισέρχεται σε αυτή την κρίσιμη φάση βελτίωσης, η προσπάθεια αντιμετωπίζει τη μεγαλύτερη πρόκληση που έχει ακόμη. Από την ανάληψη των καθηκόντων της, η κυβέρνηση Τραμπ έχει πολιορκήσει το ερευνητικό οικοσύστημα των ΗΠΑ, με ιδιαίτερη έμφαση στην υπονόμευση της προσπάθειας παρακολούθησης του κλίματος της Γης. Δουλειά δεκαετιών είναι στη γραμμή, καθώς η διοίκηση αφαιρεί τη χρηματοδότηση, ενστερνίζεται τις υπηρεσίες, καθαρίζει πόρους και θάβει σύνολα δεδομένων. «Είναι μια μεγάλης κλίμακας καταστροφή και όχι κάτι που θα αναιρεθεί», δήλωσε ο Bjorn Stevens, κλιματολόγος και διευθυντής του Ινστιτούτου Μετεωρολογίας Max Planck στη Γερμανία. "Είναι μια απολύτως υπαρξιακή απειλή."

Οι άνθρωποι έχουν καταφέρει σε μεγάλο βαθμό να ανακατασκευάσουν ψηφιακά τη Γη για να αναρωτηθούν τι επιφυλάσσει το μέλλον. Τώρα, που δεν τους αρέσει η απάντηση, ορισμένοι προσπαθούν να αποσυνδέσουν το μηχάνημα — ενώ άλλοι παλεύουν για να το τελειοποιήσουν.

Προφητεύοντας τους Ουρανούς

Για χιλιάδες χρόνια, οι επίδοξοι μετεωρολόγοι προσπαθούσαν να εντοπίσουν τους σχετικούς παράγοντες. Οι αρχαίοι Αιγύπτιοι, για παράδειγμα, παρακολουθούσαν σχολαστικά το αστέρι Σείριος, πιστεύοντας ότι ήταν μια χήρα θεά της οποίας τα δάκρυα προκάλεσαν την πλημμύρα του Νείλου.

Τελικά καταλάβαμε τους πραγματικούς οδηγούς των φυσικών φαινομένων. Ο Βρετανός πολυμαθής Lewis Fry Richardson ήταν ο πρώτος που προσπάθησε να χρησιμοποιήσει τους νόμους της φυσικής για να μοντελοποιήσει το σύστημα του καιρού. Κατά τη διάρκεια του Πρώτου Παγκοσμίου Πολέμου, μεταξύ των βάρδιων ως οδηγός ασθενοφόρου έκτακτης ανάγκης στη Γαλλία, ο Richardson υπολόγισε πώς θα εξελισσόταν ο τοπικός καιρός σε έξι ώρες, ξεκινώντας από τις ατμοσφαιρικές συνθήκες που παρείχαν οι παρατηρήσεις με καιρικά μπαλόνια ένα συγκεκριμένο πρωί του 1910. Πέρασε εβδομάδες ολοκληρώνοντας τους υπολογισμούς με μολύβι και χαρτί, παραπονούμενος ότι η ατμόσφαιρα που και οι δύο έμοιαζαν περισσότερο με το Λονδίνο. Τα αποτελέσματά του ήταν ανακριβή λόγω της κακής ποιότητας των παρατηρήσεων, αλλά πήραν την μπάλα να κυλήσει. Ο Richardson εξέφρασε την ελπίδα ότι «ίσως κάποια μέρα στο αμυδρό μέλλον θα είναι δυνατό να προχωρήσουμε τους υπολογισμούς πιο γρήγορα από ό,τι προχωρά ο καιρός».

Εκείνη η μέρα ήρθε ως αποτέλεσμα του επόμενου παγκόσμιου πολέμου. Με χρηματοδότηση από τον στρατό των ΗΠΑ, ο μαθηματικός John von Neumann βοήθησε στην ανάπτυξη του πρώτου ψηφιακού υπολογιστή γενικής χρήσης, που ονομάζεται ENIAC. Μεταξύ των πρώτων εφαρμογών του ήταν η πρόγνωση καιρού. Το 1950, ο von Neumann και οι συνεργάτες του κατασκεύασαν ένα απλό μοντέλο της βορειοαμερικανικής ατμόσφαιρας που έφτασε στο χείλος της πραγματοποίησης του ονείρου του Richardson:μια 24ωρη πρόβλεψη που χρειάστηκε 24 ώρες για να υπολογιστεί.

Ο Νόρμαν Φίλιπς, συνάδελφος του φον Νόιμαν στο Ινστιτούτο Προηγμένων Μελετών στο Πρίνστον του Νιου Τζέρσεϊ, πήγε στη συνέχεια την αριθμητική πρόβλεψη καιρού στο επόμενο επίπεδο. Ο Phillips είχε εμπνευστεί από πρόσφατα πειράματα «πιάτου», στα οποία οι επιστήμονες θα ζέσταναν το εξωτερικό χείλος ενός δοχείου γεμάτου με υγρό, ενώ ψύχανε το κέντρο του τηγανιού για να προσομοιώσουν τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του ισημερινού της Γης και των πόλων. Είναι αξιοσημείωτο ότι αυτό το απλό πείραμα θα μπορούσε να αποτυπώσει αποτελεσματικά τα παγκόσμια μοτίβα ανέμου. «Κάποιος είναι σχεδόν αναγκασμένος στο συμπέρασμα ότι τουλάχιστον τα ακαθάριστα χαρακτηριστικά της γενικής κυκλοφορίας της ατμόσφαιρας μπορούν να προβλεφθούν χωρίς να χρειάζεται να προσδιορίσουμε τη θέρμανση και την ψύξη με μεγάλη λεπτομέρεια», έγραψε ο Phillips. Κατασκεύασε ένα γυμνό μοντέλο υπολογιστή μιας κυλινδρικής ατμόσφαιρας που παρομοίως αναδημιουργούσε ρεαλιστικά μοτίβα κυκλοφορίας ανέμου.

Ο Ηλεκτρονικός Αριθμητικός Ολοκληρωτής και Υπολογιστής, πιο γνωστός ως ENIAC, απεικονίζεται το 1946, τη χρονιά που αποκαλύφθηκε στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια. Το μηχάνημα ήταν ο πρώτος ηλεκτρονικός υπολογιστής γενικής χρήσης στον κόσμο και μπορούσε να ολοκληρώσει 5.000 προσθήκες ανά δευτερόλεπτο. Σύντομα τέθηκε σε λειτουργία σε αριθμητικές προσομοιώσεις καιρού.

Φωτογραφία/Δημόσιος Τομέας του Στρατού των ΗΠΑ

Ένας συνάδελφος, ο Joseph Smagorinsky, συνέχισε να ιδρύει ένα ομοσπονδιακό ινστιτούτο, αργότερα γνωστό ως το Εργαστήριο Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL), αφιερωμένο στην ανάπτυξη της προσέγγισης του Phillips σε ένα πλήρες παγκόσμιο μοντέλο υπολογιστή της ατμόσφαιρας της Γης. Ο Smagorinsky παρατήρησε τη δουλειά ενός μεταπτυχιακού φοιτητή στο Πανεπιστήμιο του Τόκιο, ονόματι Syukuro Manabe και τον στρατολόγησε για να ενταχθεί στο εργαστήριό του.

Ο Manabe είχε την ικανότητα να απλοποιεί τις διαδικασίες της Γης με τρόπους που συλλαμβάνουν τα βασικά συστατικά. Αρχικά, προσομοίωσε πώς η ακτινοβολία κινείται πάνω και κάτω κατά μήκος μιας στήλης μεταξύ του ήλιου και της επιφάνειας της Γης:οι ακτίνες του ήλιου μεταφέρουν ενέργεια στη Γη, η Γη εκπέμπει λίγη θερμότητα πίσω στο διάστημα και η ενέργεια που απομένει θέτει σε κίνηση την ατμόσφαιρα της Γης. Επικεντρώθηκε στην εξισορρόπηση αυτού του λογιστικού φύλλου ενέργειας. «Ο Manabe συνειδητοποίησε ότι αυτό είναι το κλειδί για την κατανόηση του κλίματος», είπε ο Tapio Schneider, κλιματικός επιστήμονας στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια, ο οποίος ως μεταπτυχιακός φοιτητής επικαλύπτει τον Manabe στο GFDL. Μέχρι το 1965, ο Manabe είχε δημιουργήσει αυτή την υπόθεση σε ένα τρισδιάστατο μοντέλο υπολογιστή της ατμόσφαιρας. Ο πλανήτης που καθόταν από κάτω ήταν δραματικά υπεραπλουστευμένος - απλώς μια λεία σφαίρα χωρίς γεωγραφία ή ωκεανούς. Αλλά αν κάποιος στραβοκοιτούσε, το μοντέλο συμπεριφέρθηκε αόριστα όπως ο πλανήτης μας, καταγράφοντας, για παράδειγμα, πώς ο θερμός αέρας ανεβαίνει στον ισημερινό και δημιουργεί τις απάνεμες ζώνες «υπόπτωσης» όπου οι ναυτικοί συχνά εγκλωβίζονται.

Ο Syukuro Manabe στο Εργαστήριο Geophysical Fluid Dynamics Laboratory το 1972.

GFDL NOAA

«Πολλοί άνθρωποι πιστεύουν ότι πρέπει να φτιάξεις ένα μοντέλο που να μιμείται τη φύση όσο πιο ρεαλιστικά γίνεται», είπε ο Manabe δεκαετίες αργότερα. Αλλά "όσο πιο περίπλοκο κάνετε ένα μοντέλο, τόσο πιο δύσκολο είναι να μάθετε γιατί δυσλειτουργεί."

Η πρωτοποριακή προσέγγισή του βασίστηκε σε μια βασική υπόθεση:ότι οι κλιματικές διεργασίες μεγάλης κλίμακας μπορούν να συναχθούν χωρίς ακριβή γνώση όλων των καιρικών φαινομένων μικρής κλίμακας. Ακολουθώντας το σχέδιο του Phillips, ο Manabe έσπασε την 3D ατμόσφαιρά του από υπολογιστή σε ένα χονδροειδές πλέγμα κουτιών. Μέσα σε κάθε κουτί, ανέθεσε μια στατιστική εκτίμηση ιδιοτήτων όπως η θερμοκρασία ή η πίεση. Στη συνέχεια χρησιμοποίησε τις εξισώσεις που διέπουν τη ροή του ρευστού για να υπολογίσει πώς τα ρευστά και η ενέργεια μεταναστεύουν μεταξύ των κουτιών. Το μοντέλο μπορούσε να αποτυπώσει εξαιρετικά καλά παγκόσμιες ιδιότητες.

Το μοντέλο του Manabe προσέφερε έναν τρόπο δοκιμής του φαινομένου του θερμοκηπίου — την αιωνόβια ιδέα ότι ορισμένα αέρια παγιδεύουν τη θερμότητα που διαφορετικά θα εκπέμπονταν από τη Γη πίσω στο διάστημα.

Μεταβάλλοντας τη σύνθεση της ατμόσφαιρας του μοντέλου του, ο Manabe παρατήρησε ότι η παγκόσμια θερμοκρασία ανταποκρίθηκε δραματικά στο διοξείδιο του άνθρακα. «Όπως αποδείχθηκε, άλλαξα τη σωστή μεταβλητή και πέτυχα το τζακ ποτ», θυμάται αργότερα. Σε ένα έγγραφο ορόσημο του 1967, αυτός και ο Richard Wetherald υπολόγισαν πόσο θερμότερη θα γινόταν η Γη εάν διπλασιαζόταν η ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα, μια ιδέα που χρονολογείται σχεδόν έναν αιώνα από τον Σουηδό φυσικό Svante Arrhenius. Το διοξείδιο του άνθρακα αποτελεί μόνο ένα μικροσκοπικό κλάσμα του αερίου στην ατμόσφαιρα, ωστόσο ο Manabe και ο Wetherald υπολόγισαν ότι ο διπλασιασμός της συγκέντρωσής του θα θερμαίνει τη Γη κατά περίπου 2,3 βαθμούς Κελσίου. Αυτό είναι εντυπωσιακά κοντά στις σημερινές εκτιμήσεις για περίπου 3 βαθμούς αναμενόμενης θέρμανσης, που οι επιστήμονες πιστεύουν ότι θα μπορούσε να επιτευχθεί μέχρι το 2100. Οι Manabe και Wetherald προέβλεψαν επίσης ένα χαρακτηριστικό σημάδι αυτής της υπερθέρμανσης του πλανήτη που προκαλείται από το CO2:το χαμηλότερο στρώμα της ατμόσφαιρας (όπου συσσωρεύονται τα αέρια του θερμοκηπίου) θα πρέπει να ζεσταίνεται, ενώ το στρώμα πάνω από αυτό θα πρέπει να είναι πιο ζεστό.

Ο Tapio Schneider είναι ένας από τους πολλούς επιστήμονες του κλίματος που προσπαθούν να βελτιώσουν τη μοντελοποίηση των νεφών και άλλων διεργασιών κάτω από την κλίμακα του πλέγματος. Στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια, έχει αναπτύξει ένα νέο κλιματικό μοντέλο που βαθμονομείται αυτόματα με δεδομένα του πραγματικού κόσμου πολύ πιο αποτελεσματικά.

Steve Babuljak

Το αρχικό μοντέλο του Manabe αγνόησε τον ωκεανό, ο οποίος αποτελεί περίπου το 70% της επιφάνειας της Γης, έτσι εργάστηκε για να παντρέψει τους στροβιλιζόμενους ουρανούς του με τα μοντέλα του συναδέλφου του Κερκ Μπράιαν. Το καλοκαίρι του 1969 - εβδομάδες πριν οι πρώτοι άνθρωποι περπατήσουν στο φεγγάρι - ο Manabe και ο Bryan αναδημιούργησαν τη Γη. Στον προσομοιωμένο πλανήτη τους, τα σύννεφα απελευθέρωσαν βροχή που πάγωσε σε παγόβουνα που έλιωσαν και έρεαν κάτω από ποτάμια, εμποτίζοντας το χώμα και εξατμίζοντας για να επανενταχθεί στην ατμόσφαιρα.

Το μοντέλο έκανε πολλά λάθος σχετικά με τον πλανήτη μας και το κοινό σύστημα ωκεάνιας-ατμόσφαιρας δεν βρισκόταν ποτέ σε μια σταθερή κατάσταση ισορροπίας. Ωστόσο, «είναι η πρώτη φορά που μπορείς να πεις ότι έχεις κάτι σαν ένα πραγματικό κλιματικό μοντέλο», είπε ο Ντέιβιντ Ράνταλ, ατμοσφαιρικός επιστήμονας στο Κρατικό Πανεπιστήμιο του Κολοράντο, ο οποίος ηγήθηκε μιας ανασκόπησης των προσπαθειών του περασμένου αιώνα για τη μοντελοποίηση του συστήματος της Γης. Η προσομοίωση ήταν ένα σημαντικό ορόσημο σε ένα από τα πιο φιλόδοξα έργα που έχει αναλάβει ποτέ η ανθρωπότητα, κερδίζοντας αργότερα στον Manabe ένα μερίδιο από το Νόμπελ Φυσικής 2021. «Και μετά», είπε ο Ράνταλ, «έφυγε στους αγώνες».

Μάτια στη Γη

Μέχρι τη στιγμή που ο Manabe και ο Bryan έτρεχαν το συνδυασμένο μοντέλο τους στο GFDL στο Πρίνστον (όπου το εργαστήριο μετακόμισε από την Ουάσιγκτον, DC το 1968), παρόμοιες προσπάθειες εμφανίζονταν σε ολόκληρη τη χώρα. Στην άλλη ακτή, ο Yale Mintz στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, στο Λος Άντζελες, είχε στρατολογήσει τον Akio Arakawa, έναν άλλο μεταπτυχιακό φοιτητή από το Τόκιο. Ενώ το μυαλό του Manabe ήταν στα σύννεφα, του Arakawa ήταν κάτω στο χώμα. Επικεντρώθηκε στην ανάπτυξη εξελιγμένων τρόπων αντιμετώπισης εφέ μικρής κλίμακας μέσα σε κουτιά πλέγματος — δουλεύοντας τόσο επιμελώς που κάποτε δεν κατάλαβε ότι το καλάθι των αχρήστων του είχε πάρει φωτιά. Εκείνη την εποχή, πολλές προσομοιώσεις θα εκτροχιάζονταν μετά την εκτέλεση για μερικές εβδομάδες, καθώς τα σφάλματα στρογγυλοποίησης στα σημεία του πλέγματος ενίσχυαν τεχνητά τα ατμοσφαιρικά κύματα. Ο Arakawa κατάφερε να τιθασεύσει μαθηματικά αυτές τις αστάθειες και το σχέδιό του παραμένει ένα θεμέλιο σύγχρονων μοντέλων.

Αυτές οι παράλληλες προσπάθειες επέτρεψαν στις προσομοιώσεις να γίνουν σταδιακά πιο λεπτομερείς - και με αυτόν τον τρόπο, έστρεψαν την προσοχή στις τρύπες που χρειάζονταν επιδιόρθωση. «Όταν τα μοντέλα άρχισαν να βελτιώνονται στην ανάλυση, διαπίστωσαν ότι γίνονταν λιγότερο ρεαλιστικά», είπε ο Isaac Held, επιστήμονας της ατμόσφαιρας και των ωκεανών στο Πανεπιστήμιο Πρίνστον που εργάστηκε υπό την επίβλεψη του Manabe στο GFDL στο μεταπτυχιακό σχολείο. Σε μια περίπτωση, σε πιο λεπτή ανάλυση, το ρεύμα πίδακα - ένα γρήγορο ρεύμα αέρα που περιβάλλει τη Γη - μετανάστευσε σε λάθος θέση στην προσομοίωση. Οι ερευνητές βοήθησαν να εξισορροπηθεί αυτό το αποτέλεσμα υπολογίζοντας την τραχύτητα της επιφάνειας της Γης, διορθώνοντας «μια τυχαία ακύρωση σφαλμάτων στα αρχικά μοντέλα», είπε ο Held.

Ο προτεινόμενος προϋπολογισμός NOAA της κυβέρνησης Τραμπ θα κλείσει το εργαστήριο Geophysical Fluid Dynamics Laboratory στο Πρίνστον του Νιου Τζέρσεϊ.

GFDL NOAA

Από το 1979 περίπου, η NASA άρχισε να παρατηρεί συστηματικά τη Γη με δορυφόρους, προσφέροντας «ένα μεγάλο βήμα αλλαγής στην ικανότητά μας να κοιτάμε τον πλανήτη», δήλωσε ο Simpson, ο επιστήμονας του NCAR. Τα τροχιακά παρατηρητήρια παρείχαν παρατηρήσεις σε πραγματικό χρόνο της επιφάνειας της Γης, των ωκεανών, των καλυμμάτων πάγου και της ατμόσφαιρας που βελτίωσαν τα μοντέλα. Οι επιστήμονες θα μπορούσαν να παρακολουθούν την κίνηση της θερμότητας και της υγρασίας στην ατμόσφαιρα και να μετρήσουν άμεσα πόση ακτινοβολία επέστρεψε η Γη στο διάστημα.

Λίγο αργότερα, η κλιματική μοντελοποίηση ξέφυγε από το εργαστήριο και μπήκε στον δημόσιο χώρο. Από το χαρτί του Manabe για τον διπλασιασμό του CO2, οι επιστήμονες είχαν βαθμιαία συνειδητοποιήσει τον βαθμό στον οποίο το φαινόμενο του θερμοκηπίου θα ζέστανε τον πλανήτη και θα επιδείνωνε τις καιρικές διακυμάνσεις. (Επειδή ο ζεστός αέρας συγκρατεί περισσότερο νερό, ένας πιο ζεστός πλανήτης σημαίνει και περισσότερες ξηρασίες και πιο έντονες καταιγίδες.) Εν τω μεταξύ, ερευνητές στην Ευρώπη μάθαιναν να πειράζουν τα σήματα θέρμανσης από τις τυχαίες διακυμάνσεις του καιρού. Ο Klaus Hasselmann, ωκεανογράφος στο Ινστιτούτο Μετεωρολογίας Max Planck, ανέπτυξε μια στατιστική μέθοδο για τον διαχωρισμό των «δαχτυλικών αποτυπωμάτων» διαφορετικών κλιματικών παραγόντων, όπως οι ηφαιστειακές εκρήξεις και η καύση ορυκτών καυσίμων - έργο για το οποίο τελικά θα μοιραστεί το βραβείο Νόμπελ με τον Manabe. Το μήνυμα ενισχύθηκε όταν οι παρατηρήσεις αντικατόπτριζαν την πρόβλεψη του Manabe ότι η υπερθέρμανση του ανθρώπου θα δρόσιζε την ανώτερη ατμόσφαιρα.

Το 1988, ένας καταστροφικός καύσωνας και η ξηρασία μάστιζε τις Ηνωμένες Πολιτείες, σκοτώνοντας χιλιάδες ανθρώπους και προκαλώντας ζημιές άνω των 80 δισεκατομμυρίων δολαρίων. Το Κογκρέσο στράφηκε σε επιστήμονες για απαντήσεις. Ο Manabe κατέθεσε ενώπιον μιας επιτροπής της Γερουσίας, μαζί με τον James Hansen, τότε διευθυντή του Ινστιτούτου Goddard της NASA για Διαστημικές Σπουδές. Ο Χάνσεν εξήγησε ότι το 1988 βρισκόταν σε καλό δρόμο για να είναι η θερμότερη χρονιά που έχει καταγραφεί και ότι μπορούσε να πει με βεβαιότητα 99% ότι η υπερθέρμανση του πλανήτη, η οποία προκάλεσε ακραία καιρικά φαινόμενα, ήταν πραγματικότητα. "Το φαινόμενο του θερμοκηπίου έχει ανιχνευθεί και αλλάζει το κλίμα μας τώρα", είπε ο Hansen.

Στις 23 Ιουνίου 1988, ο Τζέιμς Χάνσεν, τότε διευθυντής του Ινστιτούτου Διαστημικών Μελετών Γκόνταρντ της NASA, κατέθεσε στο Κογκρέσο για το ρόλο του φαινομένου του θερμοκηπίου στην πρόκληση αυτού που ήταν τότε το θερμότερο έτος που έχει καταγραφεί. «Η υπερθέρμανση του πλανήτη έχει αρχίσει, λέει ο ειδικός στη Γερουσία», δημοσίευσαν οι New York Times τίτλος. Αυτή η φωτογραφία τραβήχτηκε όταν ο Χάνσεν επέστρεψε στο Καπιτώλιο τον επόμενο χρόνο.

Dennis Cook/Associated Press

Αργότερα το ίδιο έτος, τα Ηνωμένα Έθνη ίδρυσαν τη Διακυβερνητική Επιτροπή για την Κλιματική Αλλαγή (IPCC). Έκτοτε, οι επιστήμονες του κλίματος από όλο τον κόσμο συνεδριάζουν τακτικά για να συγκρίνουν μοντέλα και να παρέχουν συμβουλές σχετικά με την παγκόσμια πολιτική. Η IPCC ενίσχυσε την ώθηση των μοντελιστών να συνεργαστούν και να επαναλάβουν. Ερευνητές από διάφορα ιδρύματα άρχισαν να συνεισφέρουν σε κοινοτικά μοντέλα που θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν εκατοντάδες άλλοι επιστήμονες του κλίματος για να εκτελέσουν πειράματα. Οι επιστήμονες εργάστηκαν για να διερευνήσουν και να συγκρίνουν συστηματικά τις προβλέψεις τους, εκτελώντας σύνολα πολλών μοντέλων μαζί, ενώ διαφοροποιούσαν ελαφρώς τις συνθήκες εισόδου ή τις ρυθμίσεις για να αξιολογήσουν το εύρος των κλιματικών αποτελεσμάτων.

Στον πυρήνα όλων αυτών των προσομοιώσεων βρισκόταν το παράδειγμα του Manabe. «Έχουμε γίνει καλύτεροι στο να κάνουμε σχεδόν το ίδιο πράγμα», είπε ο Ράνταλ. Σταθερά, οι σχεδιαστές κλιματικών μοντέλων συρρίκνωναν τα κουτιά του πλέγματος και ενσωμάτωσαν πιο περίπλοκα εφέ, όπως αυτά της ατμοσφαιρικής σκόνης.

Αλλά καθώς οι επιστήμονες του κλίματος συγκεντρώθηκαν για να συγκεντρώσουν τις προσπάθειές τους, και καθώς τα μοντέλα τους έγιναν όλο και πιο λεπτομερή, συνέβη ένα αστείο πράγμα. Αυτοί οι ψηφιακοί κόσμοι άρχισαν να αποκλίνουν με λεπτούς αλλά σημαντικούς τρόπους από τη συμπεριφορά του πραγματικού μας πλανήτη.

Αμφισβήτηση του Μαντείου

Τα κλιματικά μοντέλα έχουν αποδώσει σταθερές προβλέψεις σχετικά με τις ευρείες ιδιότητες του κλίματος της Γης, όπως οι ρυθμοί υπερθέρμανσης της Αρκτικής και η άνοδος της μέσης παγκόσμιας θερμοκρασίας. Ωστόσο, «πολύ λίγοι άνθρωποι ζουν στην Αρκτική και κανείς δεν ζει με τον παγκόσμιο μέσο όρο», όπως το είπε ο Gavin Schmidt, κλιματολόγος και διευθυντής του Ινστιτούτου Διαστημικών Μελετών της NASA Goddard. «Οι επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής γίνονται αισθητές σε τοπικό επίπεδο». Η τρέχουσα γενιά κλιματικών μοντέλων μπορεί να απαντήσει σε συγκεκριμένες ερωτήσεις σχετικά με τοπικά ή περιφερειακά φαινόμενα, αλλά το πρόβλημα είναι ότι πολλές από αυτές τις πιο λεπτομερείς προβλέψεις αποδεικνύονται λανθασμένες. "Βλέπουμε διάφορα πράγματα να αρχίζουν να γίνονται εμφανή στις τάσεις που είναι διαφορετικές από αυτές που προβλέπουν τα μοντέλα", είπε ο Held.

Μία από τις πιο αξιοσημείωτες αποκλίσεις λαμβάνει χώρα στον τροπικό Ειρηνικό Ωκεανό, ο οποίος εκτείνεται από την Ινδονησία έως τον Ισημερινό. Σε αντίθεση με τις προβλέψεις μοντέλων, οι θερμοκρασίες των ωκεανών στη δυτική πλευρά αυτής της ζώνης έχουν αυξηθεί σε σχέση με την ανατολική πλευρά. Η ολίσθηση έχει σημασία επειδή αυτό το τμήμα του ωκεανού δημιουργεί ατμοσφαιρικά κύματα που έχουν συνδεθεί με ξηρασίες από την Καλιφόρνια στην Αφρική. Επομένως, οι προβλέψεις των μοντέλων σε αυτήν την περιοχή επηρεάζουν τις κλιματικές πολιτικές παγκοσμίως.

Επιπλέον, σε έντονη αντίθεση με όλες τις κλιματικές προσομοιώσεις, οι επιστήμονες είδαν πρόσφατα τα επίπεδα υγρασίας να πέφτουν απροσδόκητα στη νότια Αφρική και στις νοτιοδυτικές Ηνωμένες Πολιτείες. Το jet stream ενισχύεται περισσότερο από το αναμενόμενο και οι ακραίες θερμοκρασίες στη Δυτική Ευρώπη αυξάνονται ταχύτερα από το αναμενόμενο. Τα μοντέλα απέτυχαν επίσης να προβλέψουν πόσο υψηλότερη θα ανέβαιναν οι μέσες παγκόσμιες θερμοκρασίες το 2023 από ποτέ.

Σε μια εργασία που δημοσιεύθηκε φέτος, ο Shaw του Πανεπιστημίου του Σικάγο και ο Stevens του Max Planck υποστήριξαν ότι αυτές οι αποκλίσεις έχουν κορυφωθεί στην «άλλη κλιματική κρίση»:μια κατάρρευση του τυπικού σχήματος μοντελοποίησης. "Ο συνηθισμένος τρόπος να το κάνεις έχει χάσει κατά κάποιο τρόπο την επεξηγηματική του δύναμη", είπε ο Στίβενς.

Όλα τα κλιματικά μοντέλα μέχρι σήμερα έχουν βασιστεί στην υπόθεση του Manabe, την οποία ο Shaw και ο Stevens αναφέρουν ως «ντετερμινισμό μεγάλης κλίμακας»:την ιδέα ότι οι διαδικασίες λεπτής κλίμακας μπορούν να προσεγγιστούν ώστε να ταιριάζουν με τα χαρακτηριστικά του κλίματος μεγάλης κλίμακας. Αλλά αυτοί και άλλοι ερευνητές πιστεύουν ότι έχει έρθει η ώρα να επανεξετάσουμε αυτή τη θεμελιώδη αρχή της κλιματικής μοντελοποίησης. Για να απαντήσουμε στις πιο λεπτομερείς, τοπικές ερωτήσεις που κάνουμε τώρα για τα μοντέλα, "πρέπει να ξανασκεφτούμε πώς αντιμετωπίζουμε διαδικασίες κάτω από την κλίμακα πλέγματος", είπε ο Schneider.

Ο Stevens ηγείται μιας προσπάθειας να μειώσει σημαντικά το μέγεθος των κιβωτίων πλέγματος σε πλάτος περίπου ενός χιλιομέτρου. (Ο τρέχων κανόνας για τα παγκόσμια μοντέλα είναι περίπου 100 χιλιόμετρα.) Πιστεύει ότι αυτή η κλίμακα αντιπροσωπεύει ένα κρίσιμο όριο που μπορεί να επιλύσει σημαντικές διαδικασίες «μεσοκλίμακας», από τα σύννεφα έως τις δίνες του ωκεανού, που προηγουμένως αντιπροσωπεύονταν ως προς τη μέση επίδρασή τους. Και για να συλλάβει τις αποχρώσεις του συστήματος της Γης, ο Στίβενς υποστηρίζει την αποκοπή όσο το δυνατόν περισσότερων εκτιμήσεων και την προσπάθεια χρήσης της φυσικής μέχρι το τέλος. Πρόσφατα, η ομάδα του στο Max Planck κατάφερε να τρέξει ένα μοντέλο μήκους ενός χιλιομέτρου, ένα μοντέλο που περιελάμβανε πολύπλοκες διαδικασίες όπως κύκλους άνθρακα και τα αποτελέσματα των αερολυμάτων, που μπορούσε να προσομοιώσει 90 ημέρες σε 24 ώρες.

«Το να μπορείς να επιλύσεις τη μεσοκλίμακα είναι μετασχηματιστικό», είπε ο Ράνταλ. "Για 60 χρόνια, δεν μπορούσαμε να αναπαραστήσουμε αυτά τα πράγματα, παρόλο που είναι από τα πιο σημαντικά καιρικά συστήματα εκεί έξω."

Αλλά οι ερευνητές προειδοποιούν ότι η μοντελοποίηση εξαιρετικά υψηλής ανάλυσης δεν είναι πανάκεια. Πρώτον, είμαστε ακόμη «πολύ μακριά» από το να έχουμε την υπολογιστική ισχύ για να τρέξουμε τόσο λεπτομερή μοντέλα στα μεγάλα χρονικά διαστήματα και σε μεγάλο αριθμό επαναλήψεων που απαιτούνται, είπε ο Simpson. "Αυτό είναι ένα νέο σύνορο. Δεν νομίζω ότι αυτός είναι ο μόνος δρόμος που πρέπει να ακολουθήσουμε."

Ένα εργαλείο που φαίνεται έτοιμο να αλλάξει πραγματικά τον τρόπο μοντελοποίησης του κλίματος είναι η τεχνητή νοημοσύνη. Ενώ η τεχνητή νοημοσύνη δεν έχει ακόμη μετατρέψει τις προσομοιώσεις του κλίματος με τον τρόπο που έχει τις προβλέψεις καιρού, αρχίζει να βοηθά να γίνουν τα υπάρχοντα κλιματικά μοντέλα πιο αποτελεσματικά βελτιώνοντας τις στατιστικές αναπαραστάσεις και αυτοματοποιώντας τους συντονισμούς μοντέλων. Ορισμένες προσπάθειες του κλάδου, συμπεριλαμβανομένης μιας στο Ινστιτούτο Τεχνητής Νοημοσύνης Άλεν στο Σιάτλ, προσπαθούν τώρα να μιμηθούν το κλίμα εξ ολοκλήρου με την τεχνητή νοημοσύνη. "Δεν υπάρχει τίποτα εκεί μέσα που να συνδέεται αναγνωρίσιμα με το παράδειγμα που είχαμε", είπε ο Shaw. Ωστόσο, αν και αυτά τα μοντέλα φαίνεται να αποτυπώνουν αρκετά καλά την ατμόσφαιρα, είπε, οι ερευνητές δεν έχουν καταφέρει ακόμη να τα συνδέσουν με τους ωκεανούς ή να ξεπεράσουν τα ανθρωπογενή μοντέλα.

Εν τω μεταξύ, η Shaw επικεντρώνει την προσπάθειά της στο να κατανοήσει γιατί τα σημερινά μοντέλα πάνε στραβά — ακόμα και όταν συμφωνούν όλα μεταξύ τους. «Η υποδειγματική συμφωνία έγινε περισσότερο χρυσός κανόνας από το να καταλάβουμε πραγματικά γιατί συμφωνούν τα μοντέλα», είπε. Εστιάζει στην ιεραρχική μοντελοποίηση, η οποία περιλαμβάνει τη θόλωση ή την απενεργοποίηση ορισμένων χαρακτηριστικών στα μοντέλα για να αποκαλύψει τις βασικές διαδικασίες από κάτω. "Πρέπει να είμαστε σε θέση να εξηγήσουμε γιατί έχουμε άδικο εξίσου καλά και γιατί έχουμε δίκιο."

Η εστίαση στην αντιμετώπιση του τρόπου διατύπωσης των μοντέλων αντιπροσωπεύει μια θεμελιώδη αλλαγή της προοπτικής εντός του πεδίου. "Οι επιστήμονες του κλίματος κατά κανόνα δεν τους αρέσει να μιλούν για αυτά που δεν γνωρίζουν, επειδή τόσο συχνά γίνεται χειραγώγηση για να τεθεί υπό αμφισβήτηση αυτό που γνωρίζουν", είπε ο Stevens.

Και η τελειότητα των κλιματικών μοντέλων έχει μικρότερη σημασία από την κοινωνική ανταπόκριση στο κεντρικό τους μήνυμα, υποστηρίζει. Για το σκοπό αυτό, βοήθησε στην ίδρυση μιας πρωτοβουλίας της Ευρωπαϊκής Ένωσης με την ονομασία Destination Earth για να φέρει τα κλιματικά μοντέλα από τον πύργο του ελεφαντόδοντου και στα χέρια των υπευθύνων χάραξης πολιτικής και του κοινού. "Ένα μοντέλο πολύ υψηλότερης ανάλυσης δεν θα σας δώσει μια πολύ καλύτερη απόφαση για την πολιτική για το κλίμα", δήλωσε ο Wilco Hazeleger, κλιματικός επιστήμονας στο Πανεπιστήμιο της Ουτρέχτης, ο οποίος βοήθησε επίσης στη δημιουργία του Destination Earth.

Ο Hazeleger είχε απογοητευτεί από τον αργό αγωγό για τη μεταφορά προβλέψεων για το κλιματικό μοντέλο στους υπεύθυνους χάραξης πολιτικής - μια διαδικασία που συχνά διαρκεί περισσότερο από μια δεκαετία, είπε. Η Destination Earth αναπτύσσει μια σειρά από λειτουργικά «ψηφιακά δίδυμα» του πλανήτη — παγκόσμιες προσομοιώσεις κλίματος με ανάλυση χιλιομετρικής κλίμακας με τις οποίες οι μεταγενέστεροι χρήστες, όπως οι φορείς εκμετάλλευσης αιολικών πάρκων και οι πολεοδόμοι, μπορούν να αλληλεπιδράσουν άμεσα και ελπίζουμε να τις χρησιμοποιήσουν για να αναπτύξουν στρατηγική.

Οι επιστήμονες του κλίματος ανησυχούν εδώ και πολύ καιρό από την αποσύνδεση μεταξύ των τρομερών προειδοποιήσεων που ακούγονται από τα μοντέλα τους και των συγκρατημένων πολιτικών που εφαρμόζουν οι παγκόσμιοι ηγέτες. Μετά την κατάθεσή του το 1988, ο Χάνσεν συνελήφθη πολλές φορές ενώ συμμετείχε σε διαδηλώσεις για το κλίμα. «Η επιστήμη της κατάστασης είναι ξεκάθαρη – ήρθε η ώρα να ακολουθήσει η πολιτική», έγραψε σε μια αρθρογραφική στήλη το 2012 που επέκρινε την κυβέρνηση Ομπάμα για τον δισταγμό της να περιορίσει τις εκπομπές άνθρακα. «Δεν μπορούμε να περιμένουμε άλλο». Σήμερα, τρεις προεδρικές θητείες αργότερα, η ένταση έχει κλιμακωθεί δραματικά.

Αποσύνδεση του μηχανήματος

Η Clare Singer είναι γόνος μιας θρυλικής ακαδημαϊκής οικογένειας. Πρόσφατα ολοκλήρωσε το διδακτορικό της. στο Caltech υπό τον Schneider, ο οποίος σπούδασε υπό τον Held, ο οποίος σπούδασε υπό τον Manabe. «Η επιστημονική μου ανατροφή ήταν γεμάτη ιστορίες των θρύλων του GFDL», είπε. Ένα χρόνο μετά την ολοκλήρωση του διδακτορικού της, βρήκε τη δουλειά των ονείρων της στο εργαστήριο.

Η Clare Singer πέτυχε τη δουλειά των ονείρων της στο Geophysical Fluid Dynamics Laboratory και εργάστηκε για να βελτιώσει τις προσομοιώσεις των νεφών. Στη συνέχεια, τον Φεβρουάριο, η απασχόλησή της τερματίστηκε ως μέρος των προσπαθειών μείωσης του κόστους από το Υπουργείο Κυβερνητικής Αποτελεσματικότητας.

Ευγενική προσφορά της Clare Singer

Της ανατέθηκε να βοηθήσει τα μελλοντικά μοντέλα να προσομοιώσουν καλύτερα τα σύννεφα, τα οποία παραμένουν μια από τις μεγαλύτερες πηγές αβεβαιότητάς τους. Τα σύννεφα έχουν μεγάλη επίδραση στο κλίμα. Αλλά οι ποσότητες του ηλιακού φωτός που αντανακλούν και της βροχόπτωσης που πέφτουν εξαρτώνται από μικροσκοπικά σωματίδια γύρης, αλατιού, αιθάλης, μικροβίων ή σκόνης της ερήμου Σαχάρας στο κέντρο κάθε σταγόνας – κάτι που τα παγκόσμια μοντέλα δεν θα μπορούσαν ποτέ να ελπίζουν να συλλάβουν. Η Singer πρωτοπορεί σε μια νέα τεχνική για την ενσωμάτωση προσομοιώσεων μικρής κλίμακας που μπορούν να παρακολουθούν μεμονωμένα σωματίδια για να εξακριβώνουν καλύτερα τις ανταγωνιστικές επιπτώσεις της θέρμανσης και της ψύξης των νεφών.

Στις 27 Φεβρουαρίου, μόλις τέσσερις μήνες μετά τη θέση της στο GFDL, η Singer έλαβε ένα email που τερματίζει τη δουλειά της. Αρκετοί από τους συναδέλφους της γύρω από το γραφείο διάβαζαν το ίδιο μήνυμα. Σε όλη την Εθνική Υπηρεσία Ωκεανών και Ατμόσφαιρας (η μητρική υπηρεσία του GFDL), σχεδόν 800 υπάλληλοι απολύθηκαν εκείνη την ημέρα. «Ήταν απόλυτο χάος», είπε ο Zachary Labe, ένας επιστήμονας του κλίματος που ήταν μεταξύ των πεσόντων του εργαστηρίου.

Όταν ο Labe εντάχθηκε στο GFDL με πλήρη απασχόληση πέρυσι για να βοηθήσει στην πρόβλεψη ακραίων καιρικών φαινομένων, «αυτή ήταν μια από τις πιο ασφαλείς ερευνητικές θέσεις που ήταν δυνατή σε ολόκληρο το οικοσύστημα». Αλλά η κατάσταση άλλαξε γρήγορα όταν το Υπουργείο Αποτελεσματικότητας της Κυβέρνησης, με επικεφαλής την εποχή εκείνη τον Έλον Μασκ, ξεκίνησε την κατεδάφισή του στο όνομα της μείωσης της σπατάλης στην ομοσπονδιακή γραφειοκρατία. Οι απολυθέντες ερευνητές του NOAA αποκαταστάθηκαν προσωρινά στα μέσα Μαρτίου, αφού ένα ομοσπονδιακό δικαστήριο εξέδωσε περιοριστική εντολή για την παύση των τερματισμών — για να απολυθούν ξανά εβδομάδες αργότερα, όταν αυτή η εντολή καταργήθηκε.

Για τους ερευνητές, η διάλυση της γενέτειρας της κλιματικής μοντελοποίησης τσιμπάει. «Αυτό το εργαστήριο το βλέπω ως μέρος της παγκόσμιας πολιτιστικής μας κληρονομιάς», είπε ο Στίβενς. «Αυτό που βλέπετε είναι μια συνειδητή προσπάθεια καταστροφής θεσμών που είναι κατά κάποιο τρόπο το θεμέλιο της σύγχρονης κοινωνίας». Αλλά το GFDL είναι μόνο μια μικρογραφία της μεγαλύτερης επίθεσης της κυβέρνησης Τραμπ στη μοντελοποίηση του κλίματος — και η επιστήμη γράφει σε μεγάλο βαθμό. Από τον Ιανουάριο, η διοίκηση έχει ακυρώσει δισεκατομμύρια δολάρια σε ερευνητικές επιχορηγήσεις και απέλυσε χιλιάδες ομοσπονδιακούς επιστήμονες. Απομάκρυνε δύο θεμελιώδεις αναφορές για το κλίμα, κινήθηκε για να ακυρώσει το πόρισμα της Υπηρεσίας Προστασίας του Περιβάλλοντος ότι τα αέρια του θερμοκηπίου θέτουν σε κίνδυνο τη δημόσια υγεία και έδιωξε ολόκληρη την ομάδα του Schmidt στο Ινστιτούτο Διαστημικών Μελετών της NASA Goddard από το γραφείο της (παρόλο που η μίσθωση πιθανότατα θα καταβληθεί μέχρι το 2031). «Δεν υπάρχει τίποτα λογικό σε αυτό που συμβαίνει αυτή τη στιγμή», είπε ο Χελντ. "Νομίζω ότι είναι μια τραγωδία."

Τον Μάιο, η κυβέρνηση Τραμπ δημοσίευσε το αίτημά της για τον προϋπολογισμό του 2026, το οποίο ζητούσε να περικοπούν οι επιστημονικοί προϋπολογισμοί του Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών και της NASA κατά περισσότερο από το μισό. Ο προτεινόμενος προϋπολογισμός του NOAA της διοίκησης, που κυκλοφόρησε λίγες εβδομάδες αργότερα, προτείνει την εξάλειψη του επιστημονικού ερευνητικού σκέλους του οργανισμού, τον τερματισμό περισσότερων από 1.000 επιπλέον υπαλλήλων και το κλείσιμο περίπου δώδεκα ινστιτούτων, συμπεριλαμβανομένου του GFDL. Περιλαμβάνει τη γραμμή:"Με αυτόν τον τερματισμό, η NOAA δεν θα υποστηρίζει πλέον επιχορηγήσεις για την έρευνα για το κλίμα."

«Ο προτεινόμενος προϋπολογισμός είναι μια καταστροφή για την επιστήμη», είπε ένας ανώτερος ομοσπονδιακός επιστήμονας που ζήτησε να παραμείνει ανώνυμος από φόβο αντεκδίκησης. «Είναι υπαρξιακό σχεδόν για όλα όσα κάνουν οποιοσδήποτε από τους οργανισμούς». Εάν οι εκκλήσεις των επιστημόνων αποτύχουν και ο προϋπολογισμός περάσει από το Κογκρέσο, ο αξιωματούχος προειδοποίησε:«Ο ουρανός θα σκοτεινιάσει».

Ορισμένοι ερευνητές για το κλίμα στρέφονται σε διαφορετικούς τομείς, ενώ άλλοι αναζητούν εργασία στο εξωτερικό. Οι προσπάθειες στο εξωτερικό θα επιβαρύνουν ένα μέρος της χαλάρωσης, αλλά η απώλεια των συνεχιζόμενων παρατηρήσεων και της ομοσπονδιακής χρηματοδότησης για το κορυφαίο οικοσύστημα έρευνας για το κλίμα στον κόσμο θα παρεμπόδιζε την παγκόσμια συλλογική προσπάθεια παρακολούθησης του πλανήτη. «Οι Ηνωμένες Πολιτείες ήταν πολύ σημαντικές στο παρελθόν και απλώς βγάζουν τον εαυτό τους από τον χάρτη», είπε ο Στίβενς. «Θα είναι μια οπισθοδρόμηση για όλους». Ακόμη και μια διόρθωση πορείας στις εκλογές του 2028 μπορεί να μην αντισταθμίσει τη διαταραχή της δυναμικής. «Είναι πιο γρήγορο να γκρεμίσεις το κτίριο παρά να το χτίσεις», είπε ο Ράνταλ.

Οι μεγαλύτερες επιπτώσεις πιθανότατα θα γίνουν αισθητές από ερευνητές που ξεκινούν τη σταδιοδρομία. Οι επιστήμονες του GFDL που απολύθηκαν τον Φεβρουάριο επανήλθαν στην αγορά εργασίας για να διαπιστώσουν ότι πολλά πανεπιστήμια και ομοσπονδιακά εργαστήρια είχαν σταματήσει τις προσλήψεις. «Είναι μια κατάρρευση υποστήριξης για την επόμενη γενιά επιστημόνων», είπε ο Labe. Πέρα από την έλλειψη ευκαιριών απασχόλησης, η κραυγαλέα επίθεση στην επιστήμη του κλίματος αφήνει ορισμένους ερευνητές στην αρχή της καριέρας τους με «μια βαθιά υπαρξιακή κρίση», είπε ένας απολυμένος ομοσπονδιακός επιστήμονας που ζήτησε επίσης να διατηρήσει την ανωνυμία του. Η μοντελοποίηση του κλίματος «είναι ένα σημαντικό πράγμα που κάνουμε ως κοινωνία», πρόσθεσε ο ερευνητής. "Τι σημαίνει αν η χώρα στην οποία ζω δεν το εκτιμά πλέον;"

Τον Μάιο, μια χούφτα μετεωρολόγοι και κλιματολόγοι που ξεκίνησαν την καριέρα τους οργάνωσαν μια ζωντανή εικονική συγκέντρωση. For 100 consecutive hours, more than 200 scientists presented research and fielded questions from the public. Over those four days, viewers placed over 7,000 calls to their congressional representatives, urging them to prioritize funding for weather and climate science. The livestream closed with a message from one of the organizers, Jonah Bloch-Johnson, a climate scientist at Tufts University, who called the funding cuts “our own unnatural disaster in the making.” He encouraged listeners to continue marveling at the complexity of the Earth system — to appreciate how the clouds dance in the sky and how the waters ebb and flow. “This science belongs to you,” he said. “It’s the science of the world we all live in.”

The Dust Lingers

In 2014, a gust of wind struck the Sahara, launching a dust cloud into the atmosphere. After a few days’ travel, some of the specks landed on a buoy floating in the North Atlantic off the coast of French Guyana. When scientists collected this sample and analyzed it in the lab, they noticed that some of the grains were huge — 15 times bigger than the largest particles they thought could be swept overseas.

“We were all wondering, how can it be possible that they actually stay suspended in the air for so long?” said Klose, the Karlsruhe Institute aerosol scientist. Over the last few years, she and her colleagues have realized that these extra-coarse grains account for around 85% of the total dust mass in the atmosphere.

While they’re still not sure how these giant grains travel so far, they’re confident that they represent an overlooked climate variable. Dust was thought to mainly reflect sunlight, but larger grains primarily absorb it. In a new paper now under review, Klose and colleagues report how current models are underestimating the impact of these particles on Earth’s energy balance by a factor of two, calling into question whether dust has an overall cooling effect on the climate, as previously suspected, or whether it’s actually amplifying warming. This uncertainty is critical, as over 5 billion tons of dust — around 1,000 times the weight of the Great Pyramid of Giza — are lofted into the atmosphere annually. And thanks to agriculture and other land-use changes, dust emission is only rising, having roughly doubled since the Industrial Revolution.

Scientists have been working to better track the journey of dust and more realistically simulate its climatic effects. NASA’s Earth Observing System operates three satellites that track properties of dust in the atmosphere. But in Trump’s proposed budget, all three are slated for cancellation.

Still, Klose is determined to keep an eye on the dust. Every few years, she brings tiny shovels and giant air-sucking machines to deserts across the world to collect samples. Then she transports those samples back to her lab in southern Germany and other labs, where her colleagues blow them inside a metal chamber to study how they stimulate cloud formation. Those results get fed directly into climate models to better represent how variations in tiny grains influence the nature of the entire planet.

“Obviously we can never, ever represent this in all its wonderful beauty in detail,” Klose said. Nevertheless, she said, she aims to learn as much as possible about the invisible intricacy of Earth before the dust settles. “We don’t have any plans to give up any time soon.”