Casino 21 - Simulace klimatu v 21. století
Nyní vám přinášíme o celé věci podrobnější informaci - překlad podstatné části webové stránky projektu. Připomínáme, že pokud máte zájem přispět k tomu, aby se projekt vůbec začal realizovat, můžete se registrovat jako zájemci o účast v tomto projektu.
Problém
Jistě jste slyšeli o klimatických změnách - o tom, jak skleníkové plyny, které produkujeme při výrobě elektřiny, jízdě autem, vytápění domovů atd. téměř jistě ohřívají naši planetu. Pokud jsou současné počítačové modely klimatu správné, děti narozené v současnosti se mohou dočkat od zrození lidské civilizace zatím nepoznaných klimatických podmínek. My lidé, i všechny ostatní žijící druhy na této planetě, jsme přizpůsobeni podnebí, které na Zemi trvá již 10 000 let; tak rychlé změny mohou mít proto vážné následky. Chcete-li získat více informací o základních problémech se změnami klimatu souvisejících a o tom, jak na ně světové společenství reaguje, podívejte se na Soubor informací o klimatických změnách vytvořený UNEP - UNEP Climate Change Information Kit. Informace o stavu modelování klimatu, o programu pro předpovědi a dále působivé znázornění jak simulace klimatických změn vypadají naleznete v Hadleyově centru pro předpovědi a výzkum klimatu - The Hadley Centre for Climate Prediction and Research (doporučujeme Vám nejdříve se podívat na sul.mpg - pozor, má přes 2 MB - pozn. Ekolistu po drátě).
Co když jsou však tyto modely chybné? Co když je rychlost a rozsah klimatických změn nadsazena a my budeme v neopodstatněné panice investovat obrovské sumy peněz, abychom se pokusili odvrátit nebezpečí, které ve skutečnosti není tak vážné, jak se díky simulačním programům zdá? A na druhé straně - dle současných známek je to pravděpodobnější - co když počítačové modely probíhající změny podceňují a my pozdě zjistíme, že to, co jsme v chybné víře, že změny jsou postupné a zvládnutelné, dělali, bylo příliš pozdě a příliš málo?
Simulace metodou Monte Carlo
Díváte-li se na předpověď počasí, nechcete od hlasatele jenom slyšet co nejpřesnější předpověď pro nadcházející víkend. Chcete také vědět do jaké míry je jeho či její předpověď důvěryhodná. Správný hlasatel, pokud je situace komplikovaná, připustí, že ve skutečnosti přesně neví, co se bude dít. Pak vás ale také upozorní, když předpověď vypadá jasně natolik, že je možno se na ni spolehnout. Všimli jste si již někdy, jak z vystoupení hlasatele vyplynulo, že předpověď je ve skutečnosti nejistá?
Předpověď počasí na tři dny začíná odhadem současné situace napříč světem. Předpovědi jsou nejisté, proto předpovídající nejdříve začíná s množstvím různých odhadů dnešního počasí. Tyto odhady odpovídají údajům, které jsou právě k dispozici. Tyto odhady jsou použity k tvorbě třídenní předpovědi pomocí počítačového modelu. Pokud všechny takto vytvořené předpovědi říkají, že bude teplo a slunečno, pak i předpovídající mohou bez obav oznámit, že pravděpodobně bude teplo a slunečno. Pokud polovina předpovědí nabízí slunečno a druhá polovina naopak předpovídá zataženo a déšť, pak předpovídající musejí přiznat, že nejsou schopni nám říci příliš mnoho. Tento "souborný" či "Monte Carlovský" přístup (pojmenovaný takto proto, neboť různé předpovědi jsou právě jako různé hody hrací kostkou) je dokonce ještě důležitější při předpovídání, zda pravděpodobně budeme či nebudeme mít teplou zimu. Pouze blázen by tvrdil, že ví přesně, jaké bude počasí šest měsíců dopředu. Nicméně profesionální předpovídači počasí se snaží oddělit to, co lze předpovědět pro nejbližších pár měsíců (obvykle velmi málo), od toho, co je vpravdě nepředpověditelné. Na některé příklady, jak takové sezónní předpovědi probíhají, se můžete podívat v Evropském centru pro střednědobé předpovědi počasí - European Centre for Medium-Range Weather Forecasting.
Proč potřebujeme vaši pomoc
Ve své podstatě klimatické modely dělají jednoduše obrovské předpovědi počasí, ovšem jsou zde komplikace. Klimatické modely v základu řeší stejné rovnice jako modely pro předpovědi počasí, navíc předpovídají i pomalé změny oceánských proudů a mořského ledu. I když se nesnažíme analyzovat tolik detailů jako modely pro předpovědi počasí (díky tomu jsou klimatické modely rychlejší), přesto se pokoušíme předpovědět situaci pro následujících 50 či 100 let spíše než pro nejbližších několik dní či týdnů. Tento způsob, kdy běží současně více dlouhodobých klimatických simulátorů, je náročný už i pro nejvýkonnější světové počítače. Ke zhoršení stavu věcí přispívá i to, že nepotřebujeme uvažovat pouze nejistotu současného stavu klimatu, nýbrž - a to je pro předpovědi vývoje klimatu dokonce důležitější - musíme uvažovat i nejistotu klimatického modelu jako takového. Předpověď počasí může mít úspěch když budeme předpokládat, že modely jsou "perfektní" a budeme stejné modely spouštět s různými počátečními podmínkami. Pro vytvoření klimatické předpovědi metodou Monte Carlo budeme muset použít mnoho různých modelů, abychom se vyrovnali s nejistotou, jakým způsobem jsou klimatické procesy v modelech znázorňovány. To dramaticky zvyšuje počet simulací, které potřebujeme, aby odhad možných výsledků byl věrohodný.
Výhodou pro nás je, že klimatické změny probíhají relativně pomalu. Aby byla předpověď počasí užitečná, je nutné ji provést dnes. Pokud nám však trvá dva nebo tři roky než vytvoříme lepší předpověď klimatu pro rok 2050, žádný problém; můžeme si být jisti, že politici ve světě se budou přít o to, co s tím dělat, ještě řadu následujících let. Takže i když bude trvat rok či více, než na svém PC vytvoříte klimatickou předpověď pro následujících 50 let, bude tato předpověď stále platná, zvláště pokud je součástí rozsáhlého Monte Carlovského simulačního experimentu. A čtenáři této webové stránky disponují společně pravděpodobně mnohem větším výkonem svých počítačů než mají počítače všech hlavních světových skupin vědců zabývajících modelováním klimatu.
Jak experiment funguje
Klimatické modely obsahují mnoho přibližných hodnot. Tak například stromy ovlivňují klima (kromě jiného) tím, že převádějí vlhkost z půdy do atmosféry. Ovšem počítač nemůže reprezentovat každý jednotlivý strom naší planety. Místo toho je zde jedno číslo, které zahrnuje celkové množství vody, které je předáno všemi stromy jedné velké oblasti za slunečného dne. Jak si asi představíte, toto číslo mnoho neříká, neboť každý strom má jiný tvar a velikost a bude mít tedy v tomto procesu jiný podíl. Právě zde tedy tvůrci modelů musí pracovat s hodnotou dle jejich "nejlepší volby". Co bychom rádi udělali my, je udržovat v provozu několik modelů se stupnicí odhadů - například velmi vysoký, vysoký, střední, nízký a velmi nízký - dopadu tohoto stromového efektu. Zjistili bychom, jaký má efekt vliv na simulaci klimatu pro 50 let.
Pokud by model závisel pouze na těchto "měnitelných parametrech", úkol by byl snadný. Takových parametrů jsou ovšem stovky, a jejich kombinace představují doslova miliony možností. Každá z těchto kombinací pak představuje jeden "možný" model klimatu - to znamená model, který bychom si mohli vybrat, kdybychom při výběru hodnot parametrů měli k dispozici mírně odlišnou sadu pozorování.
Nainstalujete si do vašeho PC jednoduchý model, pravděpodobně z CD nebo (pokud máte rychlý modem) stažením z internetu. Pro upřesnění - nároky modelu na paměť počítače a použití disku jsou podobné těm, jaké mají současné moderní počítačové hry. Poté napíšete náhodně zvolené číslo - tím vyberete kombinaci parametrů pro vytvoření možného modelu. Díky tak vysokému množství různých kombinací, dokonce i kdyby byli zapojeni všichni na světě, kdo mají přístup k počítači, je jen málo pravděpodobné, aby jakékoli dva z těchto modelů byly identické.
Nemůžete jednoduše vzít klimatický model a začít předpovídat budoucnost. Nejdříve musíte dokázat, že váš model nabízí věrohodnou simulaci současného stavu klimatu i změn které se za posledních více než 50 let (kdy probíhají víceméně kvalitní globální pozorování klimatického systému) proběhly.
Výsledkem některých kombinací měnitelných parametrů bude znázornění současného stavu klimatu, který bude naprosto nepodobný tomu, co se za posledních 50 let ve skutečnosti stalo. V takových případech vás Casino-21 upozorní, že se objevilo cosi nerealistického a nabídne vám pár možností: buď můžete požadovat úplně novou sadu parametrů - a tak vytvoření zbrusu nového modelu, nebo můžete žádat kopii modelu někoho jiného - modelu, který se tváří realisticky. Protože začínáte z jiného bodu a máte jiný přístroj, nehrozí žádné nebezpečí, že by byla vaše simulace stejná jako tato převzatá, dokonce i když použijete stejné parametry.
Do určité míry jsou nejrealističtější modely vybrány procesem přirozeného výběru. I když vám samozřejmě předem nemůžeme říci, zda právě váš originální model uspěje (to zjistíte pouze tak, že jej necháte běžet), vybereme a vyzkoušíme a dané rozsahy parametrů, abychom se tak ujistili, že nemusíte model během simulačního období spouštět více než jednou či dvakrát. (pokud nemáte smůlu; samozřejmě si uvědomte, jak se náš projekt jmenuje).
Nepomineme ani modely, které se ukázaly být nerealistické; i negativní výsledky mohou být ve vědě stejně užitečné jako ty pozitivní. Hodnoty parametrů, jejichž výsledkem bylo nereálné klima, nám mnoho napovědí o tom, jak klimatický systém funguje. Navíc, přesně jako v procesu evoluce, pouze skrze poznání mnoha chybných modelů se ujistíme, že přeživší modely reprezentují smysluplný vzorek z řady modelů hodných důvěry.
Máte-li vytvořenu předpověď pro rok 2000 - buď se svým originálním modelem (pokud máte štěstí) nebo (pravděpodobněji) s realističtější verzí, kterou jste od nás získali, pak máte právo začít s předpovědí pro 21. století.
Pamatujte, že v tomto stadiu bude váš model právě tak odpovídající skutečnosti jako kterýkoli jiný současný model znázorňující klimatické změny v 21. století. Máte tedy stejné šance vytvořit nejlepší předpověď jako všichni ostatní.
Co z toho pro vás vyplývá
Změny klimatu ovlivňují nás všechny; rozhodování o tom, co s tím (pokud vůbec něco), bude obtížné. Všichni chceme, aby bylo učiněno správné rozhodnutí, jenže právě teď lidé zjišťují, jak je obtížné, bez znalosti všech možných rizik spojených s různými možnostmi, se rozhodnout. Tento experiment by mohl zavést úplně nový způsob předpovídání klimatických podmínek - různorodé předpovědi reflektující škálu rizik i pravděpodobností, spíše než předpovědi na základě "nejlepší volby". Nemáme však počítačové zdroje, a tak nemůžeme postupovat jinou cestou. Pokud tedy máte to štěstí a máte výkonný počítač v kanceláři či doma, žádáme vás, přispějte svým kouskem, abychom si byli jisti správností rozhodnutí učiněných v souvislosti se změnami klimatu.
Na závěr ještě s menší vážností: možná získáte celosvětovou slávu tím, že vytvoříte tu nejpřesnější předpověď - a samozřejmě získáte krásný šetřič obrazovky. Poskytneme vám množství možností jak vidět naši Planetu Zemi - jak vypadá z vesmíru nebo jak se vyvíjejí teploty na jejím povrchu (méně zábavné, o to více informativní). Nenabízíme žádnou finanční odměnu, zaznamenáme však výsledky všech účastníků a každý rok pak bude zveřejněna předpověď, která se nejvíce přiblížila pozorováním. Budete si muset 50 let počkat na zjištění, kdo byl celkovým vítězem, v mezidobí vás však může hřát u srdce fakt, že přispíváte k reálnému vědeckému pokroku.
reklama
