Антропогенное изменение климата показали по стандарту пяти сигм
Степень уверенности ученых в том, что изменение климата вызвано деятельностью человека, достигла так называемого «золотого стандарта» в пять сигм, принятого, например, в физике, еще в 2016 году, считают исследователи из США, Канады и Великобритании. Их комментарий опубликован в журнале Nature Climate Change.
Сигмой в статистическом анализе обозначают стандартное отклонение, меру рассеяния случайной величины вокруг ее математического ожидания. Количеством сигм принято определять вероятность того, что истинное значение величины будет отличаться от полученного результата, то есть ваше измерение не верно: чем сигм больше, тем эта вероятность меньше. В физике принято говорить о настоящем открытии, когда удается накопить статистики на пять стандартных отклонений (пять сигм — это 99,9999 процента вероятности неслучайного результата).
Бенджамин Сантер (Benjamin Santer) из Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса и его коллеги в комментарии обсуждают три сорокалетних годовщины, которые в этом году отмечает климатическая наука. Это публикация так называемого доклада Чарни о влиянии выбросов парниковых газов на климат Земли, публикация работы Клауса Хассельмана о проблеме сигнала и шума в климатических исследованиях (работа недоступна в сети), где впервые сделана попытка подтвердить роль человека в изменении климата, и начало спутниковых наблюдений за климатом на американских космических аппаратах.
Авторы, в частности, отмечают, что в докладе Чарни, несмотря на отсутствие у его авторов большого количества данных, которые есть у ученых сегодня, сделаны верные выводы о чувствительности климата к изменению концентрации углекислого газа в атмосфере и даны корректные прогнозы социально-экономических последствий потепления. Массив спутниковых данных за 40 лет позволил применить идеи Хассельмана и с уверенностью обнаружить «человеческий след» в наблюдаемом потеплении тропосферы и похолодании в нижнем слое стратосферы.
«Теперь мы можем ответить на следующий вопрос: когда антропогенный сигнал в тропосферном потеплении впервые появился из шума естественной изменчивости климата? Мы применили для этого метод, родственный методу Хассельмана. Антропогенный сигнал тропосферного потепления с высокой степенью уверенности детектируется во всех трех имеющихся у нас наборах спутниковых данных. В двух из трех наборов сигнал с пятью сигмами — по золотому стандарту физики элементарных частиц — детектируется не позднее 2005 года (в третьем наборе это случилось в 2016 году — N+1). Человечество не может позволить себе игнорировать такие четкие сигналы», — пишут ученые в комментарии.
В официальном докладе Межправительственной группы экспертов по изменению климата 2013 года заключается, что вероятность того, что недавнее изменение климата с середины 1950-х годов вызвано именно деятельностью человека, оценивается в 95 процентов. Следующий такой доклад запланирован на 2021 год.
Последствия потепления, тем временем, наблюдаются уже сегодня. Австралийское министерство окружающей среды и энергетики недавно официально перевело в категорию вымерших животных рифовую мозаичнохвостую крысу (Melomys rubicola), об исчезновении которой из-за изменения климата ученые сообщили в 2016 году.
Примечание: изначально в новости было неверно указано значение вероятности неслучайного результата, соответствующее пяти сигмам — это не 99,977 процента (что соответствует трем сигмам), а 99,9999 процента. Редакция приносит извинения своим читателям.
Ольга Добровидова
Они могут дотянуться до глубоко залегающих резервов влаги
Во время экстремальной засухи лета 2018 года девственные леса Швеции оказались гораздо устойчивее вторичных лесов. Значение вегетационного индекса EVI2 для них меньше отличалось от усредненного за предыдущие 10 лет, чем у лесов, ранее подвергавшихся вырубкам. Это может быть связано с развитой корневой системой старых деревьев, которая способны добираться до глубоко залегающих резервов влаги, говорится в статье, опубликованной в журнале Environmental Research Letters. 60 процентов территории Швеции покрыто таежными лесами, большие площади которых вырубаются ради экспорта древесины. В результате разновозрастные леса, обладающие высоким биоразнообразием, замещаются одновозрастными насаждениями Pinus sylvestris (сосны обыкновенной) и Picea abies (ели европейской). И по распространению бореальных лесов, и по характеру землепользования Швеция очень похожа на Россию. На фоне глобального потепления все более частыми становятся засухи в высоких широтах, несущие угрозу таежным лесам. У ученых нет единого мнения об устойчивости девственных бореальных лесов к засухам. С одной стороны, в них растут старые и высокие деревья, и считается, что они более уязвимы к засушливым условиям. С другой стороны, в таких лесах не нарушен мохово-лишайниковый покров и присутствует валежник, а эти элементы лесных экосистем потенциально могут удерживать влагу. Ученые из Европейского космического агентства под руководством Джулики Вульф (Julika Wolf) исследовали состояние 348 первичных (девственных) лесов на территории Швеции во время экстремальной засухи лета 2018 года. Их отклик на засушливые условия с учетом топографии сравнивался с откликом окружающего их растительного покрова, сформированного вторичными лесами — теми, которые подвергались сплошным рубкам. Для этого авторы использовали спутниковые снимки Landsat, по которым рассчитывали вегетационный индекс EVI2. Оказалось, что в равных топографических условиях (положение на склоне или в низине, в прибрежной зоне или вдали от нее) первичные леса оказались гораздо более устойчивыми к засухам, чем вторичные. Значения EVI2 и различных статистических параметров в засушливых июле-сентябре 2018 года для них были близки к усредненным за предыдущие 10 лет нормальных условий. Ученые предположили, что важную роли в засухоустойчивости первичных лесов играют мощные корневые системы старых деревьев: они достигают резервов влаги, сосредоточенных в глубоких горизонтах. Ранее ученые выяснили, что в ближайшие десятилетия в Европе на фоне засух сосна Pinus sylvestris будет замещаться двумя видами дуба — Quercus pubescens и Quercus ilex. При этом высадка леса на 20 процентах неорошаемых земель Европы может помочь частично преодолеть последствия изменения климата и увеличить количество осадков в регионе на 7,6 процента.