כ-30 רשתות מחשבים גדולות ומורכבות במיוחד ניצבות בחזית של מחקר האקלים. כל אחת מהן מריצה מודל שמורכב ממיליוני שורות קוד, ומחשב את אין-ספור התופעות הפיזיקליות, הכימיות והביולוגיות שמהן נוצרים התנאים הסביבתיים על כדור-הארץ לאורך מאות ואלפי שנים. המודלים מלמדים אותנו על מצב האטמוספרה, האוקיינוסים, היבשות או הקרחונים, במבט לאחור על ההיסטוריה הסביבתית ולצורך מתן תחזיות לשינויי האקלים הצפויים בעשרות ובמאות השנים הבאות. תוצאות אלה מנותחות על-ידי מכוני מחקר מובילים בעולם, בהם מכון ויצמן למדע, ועל בסיסן נכתבים הדוחות המקיפים של האו"ם על שינויי האקלים (IPCC reports) ונקבעת המדיניות הגלובלית להתמודדות עם אחד האתגרים הגדולים בדורנו. ואולם נראה שדוח האו"ם הבא יהיה חייב להביא בחשבון גם את ממצאיו המפתיעים של מחקר חדש המתפרסם הערב (יום ה') בכתב-העת המדעי Nature Climate Change.
צוות חוקרים בהובלת ד"ר רעי צ'מקה מהמחלקה למדעי כדור-הארץ וכוכבי-הלכת במכון ויצמן למדע – ובשיתוף ד"ר יי מינג מאוניברסיטת פרינסטון וד"ר יאני יובל מ-MIT – חושף התחזקות משמעותית בעוצמת סופות החורף בחצי הכדור הדרומי. עד כה חזו מודלי האקלים שהפעילות האנושית אשר מגבירה את פליטות הפחמן הדו-חמצני לאטמוספרה תביא להתחזקות משמעותית של סופות החורף רק בהמשך המאה הנוכחית. במחקר החדש השוו המדענים בין הנתונים שעלו מהרצת המודלים של דינמיקת האקלים ובין ממצאי תצפיות בפועל וגילו שהתחזקות הסופות כבר הגיעה לרמה שהייתה צפויה להתרחש בסוף המאה ה-21.
החוקרים הסבירו כי סופות חורף הן אמנם אירוע מזג אוויר שנמשך ימים בודדים בלבד, אך במצטבר הן יוצרות זרמי אנרגיה (חום ולחות) באטמוספירה - ובכך משפיעות על אזורי האקלים השונים ברחבי כדור-הארץ. לדוגמה, הסופות אחראיות על רוב "הסעת" החום מהאזור הטרופי אל הקוטב, כך שללא השפעתן, הטמפרטורה הממוצעת בקטבים הייתה נמוכה בכ-30 מעלות.
ההשפעה ארוכת הטווח של סופות החורף מתגלה כאשר מחשבים ממוצעים מתוך נתונים שמצטברים על-פני טווחי זמן ארוכים מאוד. זאת, באופן דומה לכלל מחקר האקלים, שמזקק תופעות שאותן ניתן למדוד ולחשב ואשר מתרחשות על-פני טווחים גדולים של זמן ומרחב. לכן, להתחזקות המפתיעה של הסופות בשנים האחרונות יש השלכות אקלימיות משמעותיות.
התחממות כדור הארץ 1880 עד 2020
(צילום: נאס"א)
החוקרים בחרו להתמקד בחצי הכדור הדרומי, מכיוון שבו התעצמות הסופות חזקה יותר. המחקר לא בדק את המצב בחצי הכדור הצפוני, אך ככל הנראה, התחזקות הסופות באזור זה פחותה בהשוואה לחצי הכדור הדרומי והיא תורגש בעשורים הבאים.
הפעילות האנושית אחראית לשינויים
ד"ר צ'מקה, החוקר במעבדתו במכון את הפיזיקה השולטת בשינויי אקלים, ושותפיו למחקר זה, ביקשו לוודא שההתחזקות של סופות החורף נובעת מאילוצים חיצוניים למערכת, כדוגמת פעילות בני-האדם – וכי לא מדובר בשינויים שנוצרים בצורה טבעית במערכת האקלים.
לשם כך, הם ניתחו סימולציות של מודלי אקלים שבדקו מהו טווח השינוי האפשרי בעוצמתן של הסופות כתוצאה מגורמים פנימיים בלבד, וללא השפעה של אילוץ חיצוני כמו הפעילות האנושית. הם גילו כי כבר לפני שני עשורים, התחזקות הסופות חרגה מהטווח המקסימלי של ה"רעש" במערכת שעשוי להיגרם ממקורות פנימיים. בנוסף, גילו החוקרים מהו התהליך הפיזקלי שגורם להתחזקות הסופות: ניתוח קצב גדילת הסופות העלה כי שינויים במבנה זרמי הסילון באטמוספרה בעשורים האחרונים גרמו להתחזקות הסופות, ונראה שמודלי האקלים אינם מצליחים לשחזר את השינויים האלה בעוצמה הנכונה.
2 צפייה בגלריה
ד"ר רעי צ'מקה ומאחוריו הדמיה של השינוי הצפוי בטמפרטורת פני השטח של כדור-הארץ עד לסוף המאה ה-21, לפי תחזית המודלים האקלימיים
(צילום: מכון ויצמן למדע)
החוקרים הסבירו כי למחקר יש שתי השלכות מיידיות ומשמעותיות: האחת, הוא מראה כי לא רק שהתחזיות האקלימיות להמשך המאה הנוכחית צפויות להיות חמורות מכפי שהערכנו, אלא ייתכן גם שלפעילות האנושית יש השפעה גדולה יותר על האקלים בחצי הכדור הדרומי ממה שהיה ידוע עד כה. לכן גוברת הדחיפות לפעול באופן מהיר ונחוש יותר כדי למתן את נזקי האקלים באזור זה. השנייה, יש צורך לתקן את המודלים לחיזוי האקלים שעל-פיהם נקבעת מדיניותן של ממשלות בהתמודדות עם שינויי האקלים, כדי שייתנו תחזית מדויקת יותר של השינויים בעוצמת הסופות בעשרות השנים הקרובות.
בעקבות הממצאים, אמרו החוקרים, עולה השאלה - האם המודלים של אקלים כדור-הארץ מפספסים תופעות חשובות נוספות? ד"ר צ'מקה הרגיע: "המודלים עושים עבודה טובה כמעט בכל המדדים, כמו למשל, בזיהוי של שינויי הטמפרטורות, כמויות המשקעים או הקרח וסופות הקיץ. אנחנו גילינו מדד אחד שבו יש שגיאה ברגישות של המודלים, ואותו צריך לתקן".
החוקרים סיכמו כי תוצאות המחקר צפויות לעזור לחוקרי האקלים בעולם לתקן את הסטייה במודלים, ולייצר תחזית מדויקת יותר לעתיד. יתר על כן, הן עשויות לעזור למדעני האקלים להעריך עד כמה החמיר מצבנו בעקבות התגלית שסופות החורף התחזקו כל-כך בעשרות השנים האחרונות – מגמה שעשויה להחריף כל זמן שהעולם אינו מוצא פתרונות למשבר האקלים.
