Dohoda z Paríža z roku 2015 právne zaväzuje medzinárodné spoločenstvo udržať globálne antropogénne otepľovanie výrazne pod 2,0 °C a usilovať sa o udržanie hranice 1,5 °C nad predindustriálnymi úrovňami. Napriek nedávnym snahám o obmedzenie emisií uhlíka, súčasný trend naznačuje, že prah 1,5 °C bude pravdepodobne prekročený už v nasledujúcich desaťročiach. Správa IPCC z roku 2018 uviedla, že s 66 % pravdepodobnosťou k prekročeniu dôjde medzi rokmi 2030 a 2052, ak bude globálne otepľovanie pokračovať súčasným tempom.

Tradičné prístupy a ich výzvy

Na predpovede načasovania prekročenia sa bežne používajú komplexné Earth System Models (ESMs). Tieto modely sú však výpočtovo náročné a ich interná variabilita je závislá od konkrétneho modelu, čo môže významne skresliť ich projekcie. Existujú aj problémy ako „hot model“ problém a medzimodulové neistoty, ktoré zvyšujú neistotu v projekciách ESM. Okrem toho 20-ročný priemer, ktorý IPCC používa na filtrovanie prírodných cyklov, nemusí byť dostatočný vzhľadom na viacrozmernú variabilitu klimatického systému.

Inovatívny dátovo riadený prístup

Ako alternatíva alebo doplnok k ESM bol predstavený čisto dátovo riadený stochastický prístup, založený výlučne na pozorovaných globálnych teplotách. Tento prístup vychádza z poznania, že globálna priemerná teplota je zložená z antropogénneho trendu otepľovania (spôsobeného ľudskými faktormi ako skleníkové plyny, aerosóly a zmeny využívania pôdy) a stochastického prírodného trendu (prameniaceho z prirodzenej variability, napr. slnečného cyklu a vulkanizmu). Prírodné trendy sa superponujú na antropogénny trend a môžu ho buď zvýšiť, alebo znížiť. Preto je správne zohľadnenie prirodzenej variability kľúčové pre odhad veľkosti súčasných a budúcich antropogénnych trendov.

Základom tohto prístupu je využitie vlastností perzistencie pozorovaných globálnych teplôt, konkrétne ich dlhodobej perzistencie s Hurstovým exponentom blízkym 1. Táto vlastnosť umožňuje generovať simulované dáta (tzv. „surrogate data“), ktoré odrážajú prirodzenú variabilitu globálnej priemernej teploty.

Metodológia

Proces zahŕňa tri hlavné kroky pre dáta Berkeley Earth a HadCRUT:

• Analýza dlhodobej perzistencie: Používa sa Detrended Fluctuation Analysis (DFA3) na určenie Hurstovho exponentu, ktorý kvantifikuje, ako sa prírodné fluktuácie záznamu menia s dĺžkou časového úseku. Vyšší Hurstov exponent indikuje silnejšiu dlhodobú perzistenciu a výraznejšiu štruktúru „hora-dolina“.
• Generovanie simulovaných časových radov: Vytvorí sa veľké množstvo simulovaných časových radov s rovnakým Hurstovým exponentom, aký bol pozorovaný v reálnych dátach. Tieto simulované záznamy slúžia ako súbor náhradiek pre mesačné dáta medzi rokmi 1970 a 2023.
• Zohľadnenie ENSO: Pre presnejšie odhady sa zohľadňuje vplyv El Niño Southern Oscillation (ENSO), čo vedie k presnejšiemu súboru simulovaných dát. Tento prístup umožňuje určiť q-kvantily prirodzených trendov, ktoré následne určujú neistotu v antropogénnom trende.

Kľúčové zistenia a predpovede

Predpokladajúc, že antropogénne otepľovanie bude pokračovať súčasným tempom, štúdia odhaduje časy prekročenia prahov 1.5 °C a 2.0 °C:

• Prah 1.5 °C:
  • Najlepší odhad: 2031 (Berkeley Earth) a 2035 (HadCRUT).
  • Veľmi pravdepodobný rozsah (90 %): 2019–2052 (Berkeley Earth) a 2022–2057 (HadCRUT).
  • Pravdepodobný rozsah (66 %): 2024–2042 (Berkeley Earth) a 2027–2046 (HadCRUT).
• Prah 2.0 °C:
  • Najlepší odhad: 2056 (Berkeley Earth) a 2060 (HadCRUT).
  • Veľmi pravdepodobný rozsah (90 %): 2039–2086 (Berkeley Earth) a 2042–2091 (HadCRUT).
  • Pravdepodobný rozsah (66 %): 2046–2071 (Berkeley Earth) a 2049–2075 (HadCRUT).

Porovnanie s modelmi IPCC

Výsledky dátovo riadeného prístupu sú prekvapivo konzistentné s projekciami IPCC založenými na scenároch SSP2-4.5 (stredné emisie) a SSP3-7.0 (vysoké emisie), najmä pre blízku (okolo 2031) a strednú (okolo 2051) budúcnosť. Táto zhoda je významná, pretože oba prístupy sú metodologicky úplne nezávislé. Zatiaľ čo neistota v ESM projekciách súvisí s internou variabilitou a reprezentáciou fyzikálnych procesov, neistota v dátovo riadenom prístupe pramení zo štatistického odhadu minulého prírodného trendu. Skutočnosť, že tieto nezávislé metódy prinášajú podobné výsledky, silne sa navzájom podporuje.

Štúdia naznačuje, že prekročenie prahu otepľovania 1,5 °C sa zdá byť nevyhnutné. Napriek tomu existuje nádej, že prekročeniu 2,0 °C by sa mohlo zabrániť, ak sa globálne emisie eliminujú pred rokom 2050. Avšak, pretože to nemusí byť uskutočniteľné alebo dostatočné, je potrebné zvážiť manažment prekročenia, čo znamená návrat pod 2,0 °C prostredníctvom negatívnych emisií.

Predstavte si, že sa snažíte navigovať loď cez nepredvídateľné oceány, kde sa počasie neustále mení. Máte k dispozícii dva druhy predpovedí: komplexný satelitný systém (ktorý symbolizuje Earth System Models) a jednoduchší, ale spoľahlivý systém založený na dlhodobom pozorovaní vetra a prúdov (čo predstavuje dátovo riadený prístup). Aj keď sú tieto systémy nezávislé a každý má svoje silné stránky a zdroje neistoty, prekvapivo ukazujú veľmi podobné cesty a rizikové zóny pre blížiacu sa búrku. To vám dáva silnejšiu dôveru v neúprosnosť blížiaceho sa počasia a potrebu pripraviť sa na jeho následky, dokonca aj na krátkodobé prekročenie búrlivých podmienok, ak sa chcete nakoniec vrátiť na pokojnejšie vody. JaroR