Ekstremalne zjawiska, ekstremalne obliczenia – wywiad z Friederike Otto

„Wściekła pogoda. Jak mszczą się zmiany klimatu, kiedy są ignorowane” to opublikowana niedawno w Polsce książka opowiadająca o pracy naukowców zajmujących się atrybucją zjawisk ekstremalnych, czyli określaniem, jak i na ile wiążą się one ze zmianą klimatu. Jej autorką jest dr Friederike Otto, fizyczka pełniąca obowiązki dyrektorki w Environmental Change Insitute na Uniwersytecie Oxfordzkim, członkini World Weather Attribution – zespołu, który analizuje zjawiska ekstremalne w krótkim czasie po ich wystąpieniu, czyli wtedy gdy jest to jeszcze interesujące dla szerokiej publiczności. To wciągająca opowieść pozwalająca czytelnikom lepiej zrozumieć naukowców, ich pracę i problemy a także – wiele kwestii związanych ze zmianą klimatu. Serdecznie polecamy tę lekturę, a na zachętę – wywiad, który udało nam się przeprowadzić z autorką.

Dlaczego zdecydowałaś się studiować fizykę a w szczególności fizykę atmosfery? Czy zawsze interesowała cię nauka lub konkretnie klimatologia?

W Niemczech system jest taki, że im bardziej popularny kierunek, tym wyższe stopnie trzeba uzyskać w szkole średniej, by się na niego dostać. W efekcie aby studiować niepopularne kierunki wystarczą niskie oceny. Najmniej popularne są fizyka i inżynieria. Ja miałam bardzo słabe stopnie, więc była to moja jedyna opcja a fizyka wydawała się mniejszym złem. Przynajmniej wtedy tak myślałam. Ostatecznie spodobała mi się, zwłaszcza fizyka teoretyczna. Na klimacie skupiłam się w podczas pracy nad doktoratem z filozofii nauki. A więc była to seria przypadków.

Atrybucja zjawisk ekstremalnych – jak wiążą się ze zmianą klimatu?

Obecnie koncentrujesz się na metodach pozwalających łączyć konkretne zjawiska ekstremalne z globalnym ociepleniem. Jak to się robi?

Zjawiska ekstremalne z definicji zdarzają się rzadko. Dlatego tak, jak nie możemy na podstawie kilku rzutów kostką stwierdzić, czy nie jest sfałszowana, nie możemy na podstawie krótkiego okresu obserwacji pogody określić, czy zjawiska ekstremalne konkretnego rodzaju nasiliły się. Jednak dla niektórych regionów istnieją, sięgające daleko wstecz, dane wysokiej jakości i w wielu przypadkach możliwe jest stworzenie dużego zestawu symulacji pogody oraz zjawisk ekstremalnych za pomocą najnowocześniejszych modeli klimatu i metod statystycznych. To pozwala naukowcom ocenić, jakie zjawiska pogodowe są możliwe w świecie, w którym żyjemy, oraz jakie jest prawdopodobieństwo wystąpienia zjawiska ekstremalnego, które zaobserwowano. Czy to było zdarzenie występujące raz na 100 lat? A może raz na 10 lat?

Gdy określimy prawdopodobieństwo, z jakim zdarzenie występuje w dzisiejszym (czyli zmienionym przez nas) klimacie, możemy zapytać, jakie byłoby jego prawdopodobieństwo, gdyby zmiany klimatu nie było. Nie dysponujemy co prawda obserwacjami ze świata, w którym zmiana klimatu spowodowana przez człowieka nie zaistniała, ale dobrze wiemy, ile CO₂ i innych gazów cieplarnianych wprowadziliśmy do atmosfery. To pozwala nam stworzyć symulacje pogody, która mogłaby występować w świecie bez globalnego ocieplenia za pomocą tych samych narzędzi, których używamy do symulacji zjawisk pogodowych możliwych dziś.

Porównanie prawdopodobieństw [w tych 2 przypadkach – przyp. red.] pozwala ocenić znaczenie zmiany klimatu.

Tak jak w przypadku prognoz pogody, modele wykorzystywane w atrybucji [określaniu związku poszczególnych zjawisk ze zmianą klimatu – przyp. red.] muszą być w stanie wiarygodnie określić prawdopodobieństwo występowania zjawisk, które chcemy ocenić w kontekście zmiany klimatu. Chociaż modele bardzo się rozwinęły, wciąż jest wiele aspektów zjawisk ekstremalnych, na przykład związanych z cyrkulacją atmosferyczną, których prawdopodobieństwa (a więc i jego zmian) nie jesteśmy jeszcze w stanie wiarygodnie obliczyć.

Czy określanie wpływu zmiany klimatu na zjawiska ekstremalne ma jakieś praktyczne zastosowania to może jest to tylko przygotowywanie ciekawostek dla mediów?

Każde zjawisko ekstremalne ma więcej niż jedną przyczynę. Duże znaczenie może mieć chaotyczna natura pogody, sposoby wykorzystania gruntów i wiele innych czynników, ale zmiana klimatu również do nich należy. Dzięki atrybucji zjawisk możemy rozwikłać tę łamigłówkę i określić, w których przypadkach zmiana klimatu ma znaczenie kluczowe, a w których schodzi na drugi plan, bo najistotniejsze są inne okoliczności, na przykład zmiany w użytkowaniu terenu. Ta wiedza pozwala na racjonalne zarządzanie funduszami – można zużytkować je na to, co najbardziej przydałoby się zmienić czy naprawić.

Ekstremalne obliczenia

Czy mogłabyś opowiedzieć naszym czytelnikom o projekcie World Weather Attribution? Jak powstał? Jak jest finansowany?

W ramach inicjatywy World Weater Attribution (WWA), współpracują ze sobą naukowcy badający klimat i specjalizujący się w atrybucji zjawisk (grupa z Uniwersytetu w Oxfordzie pod moim kierownictwem, mój kolega Geert Jan van Oldenborgh z Holandii, pracownicy francuskiego IPSL/LSCE oraz amerykańskich Princeton University i NCAR) oraz specjaliści od konsekwencji zmiany klimatu z Red Cross Red Crescent Climate Centre (Centrum Klimatycznego Czerwonego Krzyża i Czerwonego Półksiężyca). Udało nam się już zdobyć międzynarodową renomę autorytetu w tej dziedzinie. Nasz zespół rozwinął solidną metodologię, dzięki której możliwe jest określenie związku zjawiska ze zmianą klimatu w ciągu zaledwie kilku tygodni od jego wystąpienia czyli wtedy, gdy jest to jeszcze interesujące dla opinii publicznej i przydatne z punktu widzenia usuwania skutków katastrofy. Istniejemy od roku 2014 a finansują nas różne fundacje dobroczynne.

Które z opracowań WWA przyniosło, twoim zdaniem, najbardziej szokujące wyniki?

Prawdę mówiąc, to tegoroczne fale upałów w Europie. Zmiana klimatu sprawiła, że ich prawdopodobieństwo wzrosło stukrotnie – to robi wrażenie.

Wasze badania wymagają dużych zasobów obliczeniowych. Wiem, że radzicie sobie z tym problemem w nietypowy sposób. Czy mogłabyś opowiedzieć nam o projekcie Climate Prediction Net?

Zamiast uruchamiać nasz model klimatu na superkomputerze, wykorzystujemy prywatne komputery udostępniane nam przez wolontariuszy. Każdy “zapuszcza” u siebie zadanie, które da się wykonać z użyciem jednego rdzenia obliczeniowego, odpowiadające symulacji dla jednego roku. Na naszych serwerach zbieramy te symulacje razem i w ten sposób uzyskujemy tak dużo przebiegów*, jakbyśmy dysponowali olbrzymim superkomputerem, który zjadłby cały nasz budżet. Tymczasem dzięki temu, że każdy z ochotników płaci odrobinę większy rachunek za prąd, my możemy prowadzić nasze badania. Gdyby nie wolontariusze z ClimatePrediction.net, rozwój atrybucji zjawisk ekstremalnych prawdopodobnie opóźniłby się o kilka lat.

Jak wygląda praca naukowców?

„Kapitan Planeta”, „SeaQuest”, „Star Trek” – znasz te tytuły? Czy miewasz czasem wrażenie, że twoja praca przypomina w niektórych aspektach to, co oglądamy w filmach? No wiesz, wydarza się katastrofa, zwołuje się międzynarodowy zespół specjalistów, natychmiastowe reagowanie, komunikacja, współpraca z ludźmi z drugiego końca świata, superkomputery, satelity… Jak wygląda Twój typowy dzień w pracy?

Niestety, mój typowy dzień w pracy wcale nie przypomina typowego dnia postaci z filmu. To raczej dzień typowego profesora – wykłady, praca ze studentami, pisanie wniosków grantowych, publikacji, analizowanie danych, spotkania i dyskusje z kolegami. Czasem rozmowy o wynikach badań z dziennikarzami i coraz częściej – z politykami.

Jednak kiedy prowadzimy atrybucję w czasie rzeczywistym to rzeczywiście przypomina to trochę film, tylko że nam nie grozi żadne bezpośrednie niebezpieczeństwo. Najpierw musimy dowiedzieć się, co się właściwie wydarzyło i w tym celu musimy skontaktować się z ludźmi, którzy naprawdę byli na miejscu zdarzenia i dotrzeć do danych meteorologicznych. Potem musimy zdecydować, w jakich terminach najlepiej będzie opisać wydarzenie – co tak naprawdę spowodowało straty. I to znów wymaga przedyskutowania sprawy np.: z przedstawicielami służby zdrowia. Potem to już praca naukowa: dobieramy modele, piszemy i uruchamiamy skrypty komputerowe, odbywamy codzienne wideokonferencje, żeby sprawdzić jak wyglądają wyniki i co będziemy w stanie powiedzieć o zjawisku. Najbardziej emocjonująca jest zawsze chwila, w której ogłaszamy nasze wyniki i nagle dzwoni do nas cały świat. Taką akcję przeprowadzić możemy tylko 3-4 razy w ciągu roku, bo wyłącza mnie to kompletnie z innych zadań na przynajmniej tydzień, a tymczasem ja tych zadań mam coraz więcej, w coraz większej liczbie miejsc jestem do czegoś potrzebna.

Jak udało ci się wpasować w grafik jeszcze pisanie książki popularnonaukowej?

Zeszłego lata przez kilka miesięcy zmuszałam się co wieczór do napisania 1000 słów zamiast czytać powieści, co na ogół robię w tym czasie. Taki sposób pisania całkiem mi się spodobał, bawiłam się dużo lepiej niż się spodziewałam. No i widziałam, że to tylko krótkoterminowe zadanie.

Czy często rozmyślasz ogólnie o kryzysie klimatycznym, co oznacza dla naszej przyszłości itp., czy raczej koncentrujesz się na swojej aktualnej pracy?

Myślę i mówię o tym bardzo dużo. W ostatnim roku, dzięki młodzieżowym protestom klimatycznym, temat ten przebił się do publicznej świadomości i myślę, że można teraz żywić ostrożną nadzieję, że wkrótce oprócz rozmów doczekamy się niezbędnej legislacji.

W jakim zakresie naukowcy powinni angażować się w publiczną debatę na tematy związane ze zmianą klimatu? Czy powinni trzymać się swojej specjalności? Są nie tylko naukowcami ale też obywatelami, więc może nie powinni mieć oporów przed wygłaszaniem swoich poglądów na kwestie polityczne lub społeczne?

Gdybym myślała, że powinniśmy trzymać się tylko swojej działki, nie napisałabym mojej książki. Oczywiście jest jednak ważne, żeby jasno podkreślić co jest wynikiem badań naukowych, a co ich interpretacją.

Międzyrządowy Zespół ds. Zmiany klimatu opublikował ostatnio Raport specjalny o oceanie i kriosferze w zmieniającym się klimacie. Które ze wspomnianych w nim zjawisk można by przeanalizować waszymi metodami? Morskie fale upałów, topnienie lodowców, wzrost poziomu morza…?

Morskie fale upałów – tak. Opracowanie na temat topnienia lodowców właśnie powstało w mojej grupie. Wzrostem poziomu morza jeszcze się nie zajmowaliśmy, ale zdecydowanie jest tu nad czym popracować i to w nieodległej przyszłości.

Jesteś jedną z autorek nadchodzącego szóstego raportu podsumowującego IPCC. Jak ci się nad nim pracuje?

To mnóstwo pracy ale też ciekawe wyzwanie i jak nic innego popycha naukę na przód.

Rozmawiała Aleksandra Kardaś, konsultacja tłumaczenia: prof. Szymon P. Malinowski

____________________________

* Modelowanie klimatu wymaga wielokrotnego przeprowadzenia symulacji dla tego samego okresu. Każda symulacja pokazuje trochę inny przebieg zjawisk pogodowych i oceanicznych z dnia na dzień i z roku na rok (np. w innych terminach przypadają „zimni ogrodnicy” albo El Nino). Na podstawie takiego zestawu symulacji możemy określić średnie wartości temperatury, opadów itd. lub prawdopodobieństwo zjawisk ekstremalnych.