Det nye område med nedskalering hjælper mennesker med at håndtere klimaændringer i kvarterskalaen.

Hvis du nogensinde har undret dig over, hvor meget små ting egentlig betyder noget, så overvej bjergfyrbillen. Omtrent på størrelse med et riskorn lever det blanke sorte insekt kun omkring et år, men en hunbille kan rejse så langt som 30 miles for at finde et fyrretræ, hvor dets larver kan udklækkes og æde indersiden af ​​barken. Et mylder af biller kan hærge en fyrretræ så høj som en otte-etagers bygning, da træet først oser af saft, derefter bliver dets nåle rustrøde.

I det sidste årti er millioner af acres af fyrretræer døde i en af ​​de værste pinjebilleepidemier, nogen nogensinde har set, i fyrreskovene, der stritter tværs over det vestlige og sydvestlige USA, fra Alaska til det sydlige Californien.

Skovbrugere har i mere end to årtier haft mistanke om, at en eksplosion af insekter var i kortene, baseret på forudsigelser om global opvarmning. Varmere vejr kan give biller og andre insekter en chance for at udvide sig til nyt territorium i kolde nordlige himmelstrøg og i store højder. Så tidligt som i 1991 begyndte ledere hos US Forest Service at diskutere, hvordan man kunne forberede sig på mere udbredte skadedyrsepidemier. Men globale forudsigelser for klimaændringer, selvom de var konsekvente på store tendenser, var ikke specifikke nok til at skelne variationer i temperatur og terræn (såsom i forskellige højder langs en bjergskråning), der kan gøre en forskel for biller.

Forudsigelse af, hvordan ændringer i klimaet påvirker planter og insekter

Globale klimamodeller opdeler planeten i et gigantisk gitter og klumper alt på størrelse med Yellowstone National Park i en pixel eller to. "De ting, der ender med at få betydning for biller, meget af det vil gå tabt på skalaen af ​​disse modeller," siger James Powell, en matematikprofessor ved Utah State University, der bruger matematiske simuleringer til at forudsige, hvordan ændringer i klimaet påvirker planter og insekter.

Resultaterne hjælper med at besvare praktiske spørgsmål - såsom hvordan tørken kan sprede sig over Afrika, eller hvor slem borreliose kan blive i Maine, når varmere vintre lader hjorteflåter marchere mod nord.

I de sidste mange år er fremskridt inden for både klimavidenskab og supercomputing begyndt at give folk som Powell et mere indviklet billede af fremtiden: modeller af klimaændringer, der zoomer ind på hyperlokale skalaer. I 2011 afslørede University of Idaho en model det estimerede fremtidige klima for områder så små som to og en halv miles over hele det kontinentale USA. Når det kombineres med mange års feltdata om træer og temperaturer indsamlet fra en række steder fra det sydlige Californien til det nordlige Washington, er dette nok information til, at Powell og hans samarbejdspartner, US Forest Service entomolog Barbara Bentz, kan begynde at kortlægge de steder, hvor fyrretræer. biller kan udvide sig over Vesten. De vil give resultaterne til skov- og parkforvaltere, så de kan begynde at planlægge, hvordan de skal reagere på fremtidige billeangreb.

Sådanne småskalamodeller bliver nu brugt over hele verden til i detaljer at forudsige, hvordan klimaændringer vil påvirke det grundlæggende i livet. Det er en proces kaldet "nedskalering" - et hurtigt voksende forskningsområde. Forskere begynder med en eller flere af snesevis af globale klimamodeller og virkelige data om vejr og topografi. De bruger komplekse computersimuleringer, statistiske beregninger eller begge dele til at lokalisere deres forudsigelser til det særlige område. Resultaterne hjælper med at besvare praktiske spørgsmål - såsom hvordan tørken kan sprede sig over Afrika, hvor slem borreliose kan blive i Maine, når varmere vintre lader hjorte-flåter marchere nordpå, eller hvor ofte Columbia-floden vil oversvømme i midten eller slutningen af ​​dette århundrede.

Efterspørgsel efter detaljer

"Meget af opmærksomheden vender faktisk væk fra grundforskning til den mere anvendte side," siger Robert Oglesby, en klimaforsker ved University of Nebraska-Lincoln. "Hvad er virkningerne af disse klimaændringer, ved at bruge nedskalering af klimamodeller i høj opløsning?"

Dette forår offentliggjorde Oglesby og en anden UNL-klimaforsker, Clinton Rowe, resultaterne fra nedskalerede modeller, der med en opløsning på to en halv miles beskæftigede sig med Guatemalas forrevne bjergterræn. Konsekvenserne af klimaændringer er især alvorlige i et land, der allerede er udsat for mudderskred og voldsomme kyststorme og med en stor befolkning, der lever i fattigdom. Men Guatemalas topografi er så ujævn, at det er svært at visualisere den fulde effekt med de store penselstrøg af en global klimamodel. Med finansiering fra InterAmerican Development Bank og den guatemalanske regering træner Oglesby og Rowe forskere i Guatemala til at bruge de nye forudsigelser til at regne med specifikke spørgsmål, såsom hvordan klimaændringer kan påvirke oversvømmelser, landbrug eller vandkraft.

I de scenarier, hvor udledningen af ​​drivhusgasser forbliver høj, hærger insekter og tørke store skovområder og forvandler dem til buske og græsarealer omkring 2100, siger Hansen.

Denne type forskning reagerer på en stigende efterspørgsel efter mere og mere detaljeret information om klimaændringer. I USA har Obama-administrationen for eksempel krævet, at alle føderale agenturer skriver planer for tilpasning til opvarmende temperaturer og forværrede storme, oversvømmelser og andre katastrofer.

Nedskalerede modeller kan også sætte fokus på, i nogle gange chokerende levende detaljer, konsekvenserne af at frigive for meget kuldioxid. I september afslørede NASA klimaprognoser for USA på et endnu tættere område - en opløsning på en halv mile - baseret på de nyeste globale modeller fra det mellemstatslige panel om klimaændringer, det førende internationale organ af klimaforskere. Andrew Hansen ved Montana State University bruger NASAs data til at estimere, hvad der kan ske med offentlige områder, såsom Yellowstone, Grand Teton og Glacier nationalparker i de nordlige Rockies.

I de scenarier, hvor udledningen af ​​drivhusgasser forbliver høj, hærger insekter og tørke store skovområder og forvandler dem til buske og græsarealer omkring 2100, siger Hansen. Uden dækning af træer svinder bjergsnepakkerne ind, hvilket udsulter Vestens vandkilder. "Det er ret dramatisk. De nordlige Rockies er Vestens vandtårn,” siger han.

Mere usikkerhed

Mens globale klimamodeller viser et utvetydigt billede af en opvarmende planet, er der mere usikkerhed i den lille skala. For eksempel bliver det sydvestlige USA næsten helt sikkert tørrere. Men kan forskere komme med en pålidelig forudsigelse om en enkelt kvadratkilometer i for eksempel Pasadena, som er klar og pålidelig nok til, at det lokale vanddistrikt kan begynde at forberede sig på, hvad der kommer?

"Det er bestemt værd at udforske de fine rumlige skalaer, som en kilometer, men vi er nødt til at finde ud af, hvad vi ved og ikke ved," siger William Gutowski, professor i meteorologi ved Iowa State University. Gutowski er en del af en gruppe videnskabsmænd, der for fem år siden dannede et samarbejde kaldet Coordinated Regional Climate Downscaling Experiment, et projekt under World Climate Research Programme.

Forskerne, der kommer fra forskningsinstitutioner på steder så vidtgående som Korea, Australien og Italien, forsøger at samle det uafhængige arbejde med nedskalering, der foregår rundt om i verden, og finde ud af, hvilke metoder der genererer de mest pålidelige resultater. De udvikler også nedskalerede forudsigelser for hver region på kloden i samme skala, omkring 31 miles, som er tilgængelige for forskere verden over, inklusive dem i udviklingslande, som måske ikke har adgang til den samme supercomputing-teknologi som forskere andre steder.

Kvadratkilometer for kvadratkilometer kortlægger forskerne, hvordan sommerdagene vil svulme i Los Angeles' indre kvarterer, og sne vil falde sjældnere på skråninger i San Gabriel-bjergene.

Ved University of California, Los Angeles' afdeling for atmosfæriske og oceaniske videnskaber, leder videnskabsmanden Alex Hall et hold, der har været banebrydende for en nedskaleringsmetode, som han mener, fjerner noget af usikkerheden i små skalaer. I stedet for at stole på kun én global klimamodel, som nogle nedskaleringsmetoder gør, kombinerer UCLA-tilgangen computersimuleringer og statistik for at samle resultater fra 32 modeller. Halls team producerer nu lokale klimaforudsigelser for Los Angeles med finansiering fra blandt andre kilder fra byen og den amerikanske Recovery and Reinvestment Act fra 2009. Kvadratmil for kvadratkilometer kortlægger forskerne, hvordan sommerdagene vil svulme i Los Angeles' indre land. kvarterer og sne vil falde sjældnere på skråninger i San Gabriel-bjergene.

En lokal miljøgruppe ringede Klimaopløsning, grundlagt af den tidligere bykommissær for vand og energi, Jonathan Parfrey, har trukket på UCLA's resultater for at hjælpe med at anspore offentlige diskussioner om at gøre Los Angeles grønnere og forberede sig på virkningerne af klimaændringer. Sidste år hjalp Parfreys gruppe med at presse LA til at blive den første større by til at vedtage byggekoder, der kræver "kølige tage,” som reflekterer sollys og gør huse mindre udsat for overophedning, på nye og renoverede boliger. Parfrey mener, at de nedskalerede modeller også tilbyder håndgribelige nok detaljer til at vække folk til, hvad der er på spil.

"Ved at komme ned på kvartersniveau vil vi hjælpe folk med at forstå, hvad klimaændringer betyder for dem, deres hjem, deres familie," siger han.

Denne artikel blev oprindeligt vist på Ensia

Om forfatteren

Madeline Ostrander er en uafhængig journalist, en medvirkende redaktør for YES! Magazine og en 2014 National Health Journalism Fellow. Hun skriver om klimaændringer og miljøet for forretninger som Al Jazeera America, The Nation og High Country News. Hun bor i Seattle, Washington.

Anbefalet bog:

Klimakasinoet: Risiko, usikkerhed og økonomi for en opvarmende verden
af William D. Nordhaus. (Udgiver: Yale University Press, oktober 2013)

William Nordhaus samler alle de vigtige spørgsmål omkring klimadebatten og beskriver den involverede videnskab, økonomi og politik - og de nødvendige skridt til at reducere farerne ved global opvarmning. Ved hjælp af sprog, der er tilgængeligt for alle berørte borgere, og sørger for at præsentere forskellige synspunkter retfærdigt, diskuterer han problemet fra start til slut: fra begyndelsen, hvor opvarmningen stammer fra vores personlige energiforbrug, til slutningen, hvor samfund anvender regler eller skatter eller subsidier til at bremse emissionerne af gasser, der er ansvarlige for klimaændringerne. Nordhaus tilbyder en ny analyse af, hvorfor tidligere politikker, såsom Kyoto-protokollen, ikke bremsede kuldioxidemissionerne, hvordan nye tilgange kan lykkes, og hvilke politiske værktøjer der mest effektivt vil reducere emissionerne. Kort fortalt præciserer han et afgørende problem i vores tid og fastlægger de næste kritiske trin til at bremse den globale opvarmnings bane.

Klik her for mere info og / eller for at bestille denne bog på Amazon.