Gavin Schmidt: The emergent patterns of climate change

سارا جونز: آینده آبستن چیست؟ ۱۱ نقش، پاسخ های عجیبی به این پرسش می دهند

Translator: Amin Alaee Reviewer: soheila Jafari

We live in a very complex environment:

ما در یک محیط خیلی پیچیده زندگی می کنیم:

complexity and dynamism

پیچیدگی و خاصیت پویایی

and patterns of evidence

و الگوهای شواهد

from satellite photographs, from videos.

از عکس های ماهواره ای، از ویدیوها.

You can even see it outside your window.

حتی می توانید از پنجره خود به بیرون نگاه کنید و آن را ببینید

It's endlessly complex, but somehow familiar,

این بی نهایت پیچیده است، ولی به نوعی آشنا است،

but the patterns kind of repeat,

ولی الگوها تکرار می شوند،

but they never repeat exactly.

اما تکرار آنها دقیق نیست.

It's a huge challenge to understand.

یک چالش عظیم برای فهمیدن وجود دارد.

The patterns that you see

الگوهایی که شما می بینید

are there at all of the different scales,

در تمامی مقیاس های گوناگون وجود دارند،

but you can't chop it into one little bit and say,

اما نمی توان آن را خرد کرد و گفت،

"Oh, well let me just make a smaller climate."

" اجازه دهید تا اقلیم کوچکتری ایجاد کنم."

I can't use the normal products of reductionism

من نمی توانم از محصولات عادی اقلیم گرایی استفاده کنم

to get a smaller and smaller thing that I can study

تا یک چیز کوچک و کوچکتر برای مطالعه

in a laboratory and say, "Oh,

در آزمایشگاه داشته باشم و بگویم

now that's something I now understand."

" اوه، این چیزی است که حالا می فهمم."

It's the whole or it's nothing.

یا باید کامل باشد یا اصلا نباشد.

The different scales that give you

مقیاس های متفاوتی که این نوع

these kinds of patterns

الگو ها به شما می دهند

range over an enormous range of magnitude,

در اندازه، تفاوت های زیادی دارند

roughly 14 orders of magnitude,

تقریبا ۱۴ نوع قدرت و بزرگی

from the small microscopic particles

از ذرات ریز میکروسکوپی

that seed clouds

که هسته تشکیل ابرها هستند

to the size of the planet itself,

تا اندازه خود سیاره زمین،

from 10 to the minus six

از ۱۰ به توان منفی ۶

to 10 to the eight,

تا ۱۰ به توان ۸،

14 orders of spatial magnitude.

که ۱۴ نوع قدرت فضایی هستند.

In time, from milliseconds to millennia,

در زمان، از میلی ثانیه تا هزاران سال،

again around 14 orders of magnitude.

دوباره حدود ۱۴ نوع اندازه هستند.

What does that mean?

این به چه معنی است؟

Okay, well if you think about how

اگر به این فکر کنید که

you can calculate these things,

چطور می توانید این چیز ها را محاسبه کنید،

you can take what you can see,

می توانید چیزی که می بینید را در نظر بگیرید،

okay, I'm going to chop it up

خوب من می خواهم آن را خرد کنم

into lots of little boxes,

در اندازه جعبه های کوچکی،

and that's the result of physics, right?

و این نتیجه ی فیزیک است، درسته؟

And if I think about a weather model,

و اگر درباره مدل آب و هوایی فکر کنید،

that spans about five orders of magnitude,

در ۵ اندازه وجود دارد،

from the planet to a few kilometers,

از اندازه سیاره تا چندین کیلومتر،

and the time scale

و مقیاس زمان

from a few minutes to 10 days, maybe a month.

از چندین دقیقه تا ۱۰ روز یا حتی یک ماه هستند.

We're interested in more than that.

ما به چیزی بیش از این علاقه داریم.

We're interested in the climate.

ما به اقلیم علاقه مند هستیم.

That's years, that's millennia,

این مربوط به سال ها است، هزاران سال،

and we need to go to even smaller scales.

و ما به مقایس های کوچک تری نیاز داریم.

The stuff that we can't resolve,

چیزهایی که نمی توانبم حل کنیم،

the sub-scale processes,

آن پردازش های زیر- مقیاسی را،

we need to approximate in some way.

باید به صورت تقریبی در نظر بگیریم.

That is a huge challenge.

این یک چالش عظیم است.

Climate models in the 1990s

مدل های اقلیمی در دهه ۱۹۹۰

took an even smaller chunk of that,

حتی تکه های کوچک تری از آن گرفتند،

only about three orders of magnitude.

فقط در حدود ۳ اندازه و بزرگی بودند.

و مدل های اقلیمی در دهه ۲۰۱۰،

Climate models in the 2010s,

kind of what we're working with now,

تقریبا همان چیزی که حالا با آن کار می کنیم،

four orders of magnitude.

چهار نوع اندازه دارند.

We have 14 to go,

ما به ۱۴ نوع اندازه نیاز داریم،

and we're increasing our capability

و ما در حال افزایش ظرفیت های خود

of simulating those at about

در شبیه سازی آنها با سرعت یک اندازه اضافه

one extra order of magnitude every decade.

به ازای هر دهه هستیم.

One extra order of magnitude in space

یک اندازه جدید در فضا

is 10,000 times more calculations.

۱۰ هزار برابر محاسبات بیشتر است.

And we keep adding more things,

و ما در حال اضافه کردن چیزها و سوالات بیشتر

more questions to these different models.

به این مدل های گوناگون هستیم.

So what does a climate model look like?

خوب یک مدل اقلیمی به چه شکل است؟

This is an old climate model, admittedly,

این یک مدل اقلیمی قدیمی است،‌ مسلما،

a punch card, a single line of Fortran code.

یک برگه منگنه شده و یک خط کد فرترن(زبان برنامه نویسی).

We no longer use punch cards.

ما دیگر از برگه های پانچ شده استفاده نمی کنیم.

We do still use Fortran.

ولی هنوز ازبرنامه فرترن استفاده می کنیم.

New-fangled ideas like C

ایده های نو ظهور مثل C (زبان برنامه نویسی)

really haven't had a big impact

واقعا تاثیر شگرفی بر روی

on the climate modeling community.

جامعه مدل سازی اقلیمی نداشته اند.

But how do we go about doing it?

اما ما چگونه آن را انجام می دهیم؟

How do we go from that complexity that you saw

ما چطور از آن پیچیدگی که شما دیدید

to a line of code?

به یک خط کد برنامه رسیدیم؟

We do it one piece at a time.

ما آن را قدم به قدم انجام می دهیم.

This is a picture of sea ice

این تصویر یک دریای یخ است

taken flying over the Arctic.

که در حال پرواز از روی قطب شمال گرفته شده است

We can look at all of the different equations

ما می توانیم به تمام معادلات گوناگون

that go into making the ice grow

که در رشد یخ یا آب شدن آن، یا تغییر شکل آن

or melt or change shape.

نگاه کنیم.

We can look at the fluxes.

می توانیم به سیلاب‌ها نگاه کنیم.

We can look at the rate at which

می توانیم به سرعت تبدیل برف به یخ نگاه کنیم

snow turns to ice, and we can code that.

و آن را تبدیل به کد برنامه کنیم.

We can encapsulate that in code.

می توانیم همه آن را در قالب یک کد قرار دهیم.

These models are around

این مدل ها در حدود یک میلیون خط کد

a million lines of code at this point,

در زمان حال هستند،

and growing by tens of thousands of lines of code

و هر ساله ده ها هزار خط کد به

every year.

آنها افزوده می شود.

So you can look at that piece,

پس شما می توانید به آن تکه نگاه کنید،

but you can look at the other pieces too.

ولی می توانید به تکه های دیگر نیز نگاه کنید.

What happens when you have clouds?

چه اتفاقی می افتد وقتی شما ابر دارید؟

What happens when clouds form,

چه اتفاقی می افتد وفتی ابرها شکل می گیرند،

when they dissipate, when they rain out?

وقتی پراکنده می شوند، وقتی تمام می شوند؟

That's another piece.

آن یک تکه دیگر است.

What happens when we have radiation

چه اتفاقی می افتد وقتی ما تابش عبوری خورشید

coming from the sun, going through the atmosphere,

از جو را داریم،

being absorbed and reflected?

که جذب و بازتاب می شود؟

We can code each of those very small pieces as well.

ما می توانیم هر یک از این تکه های کوچک را تبدیل به کد کنیم.

There are other pieces:

تکه های دیگری وجود دارد:

the winds changing the ocean currents.

بادها امواج اقیانوس ها را تغییر می دهند.

We can talk about the role of vegetation

می توانیم درباره نقش پوشش گیاهی

in transporting water from the soils

در انتقال آب از خاک و همچنین به جو

back into the atmosphere.

صحبت کنیم.

And each of these different elements

و هر یک از این عناصر گوناگون

we can encapsulate and put into a system.

می تواند جمع شود و درون یک سیستم قرار داده شود.

Each of those pieces ends up adding to the whole.

هر یک از این تکه ها به کل اضافه می شود.

And you get something like this.

و شما چیزی مثل این دارید.

You get a beautiful representation

شما یک نمایش زیبا از

of what's going on in the climate system,

رویدادهای داخل سیستم اقلیمی دارید،

where each and every one of those

که هر یک از آنها

emergent patterns that you can see,

الگوهای ظهوریافته‌ای که می توانید ببینید،

the swirls in the Southern Ocean,

در اقیانوس جنوبی چرخش می کند،

the tropical cyclone in the Gulf of Mexico,

گردباد گرمسیری در خلیج مکزیک،

and there's two more that are going to pop up

و دو نمونه دیگری که در زمان نزدیکی

in the Pacific at any point now,

شاهد آنها در اقیانوس آرام خواهیم بود،

those rivers of atmospheric water,

رودخانه های آب های جَوی،

all of those are emergent properties

همه آن خواص ظهوریافته‌ای

that come from the interactions

که از ارتباط بین پردازش های مقیاس کوچکی

of all of those small-scale processes I mentioned.

که ذکر کردم حاصل می شوند.

There's no code that says,

هیچ کدی وجود ندارد که بگوید

"Do a wiggle in the Southern Ocean."

"یک تکان در اقیانوس جنوبی بخور"

There's no code that says, "Have two

هیچ کدی وجود ندارد که بگوید

tropical cyclones that spin around each other."

"دو گردباد گرمسیری سالیانه دارد"

All of those things are emergent properties.

همه اینها برآیند ویژگیهای ظهوریافته‌ هستند.

This is all very good. This is all great.

همه اینها خیلی خوب هستند. عالی هستند

But what we really want to know

اما چیزی که واقعا می خواهیم بدانیم این است

is what happens to these emergent properties

وقتی ما به سیستم ضربه می زنیم،

when we kick the system?

چه اتفاقی برای این ویژگی های ظهوریافته می افتد؟

When something changes, what happens to those properties?

وقتی چیزی تغییر می کند، چه اتفاقی برای آن ویژگی ها رخ می دهد.

And there's lots of different ways to kick the system.

و روش های زیادی برای ضربه به سیستم وجود دارد.

There are wobbles in the Earth's orbit

در مدار های زمین لرزش هایی وجود دارد

over hundreds of thousands of years

با قدمت بیش از صدها هزار سال

that change the climate.

که اقلیم را تغییر می دهند.

There are changes in the solar cycles,

تغییراتی در چرخه های خورشیدی وجود دارند،

every 11 years and longer, that change the climate.

که هر ۱۱ سال و بیشتر اقلیم را تغییر می دهند.

Big volcanoes go off and change the climate.

آتشفشان های عظیم که فعالیت می کنند و اقلیم را تغییر میدهند.

Changes in biomass burning, in smoke,

تغییرات با سوختن زیست توده، دود

in aerosol particles, all of those things

با ذرات افشانه ها، همه آنها

change the climate.

اقلیم را تغییر می دهند.

The ozone hole changed the climate.

سوراخ اوزون اقلیم را تغییر داده است.

Deforestation changes the climate

جنگل زدایی با تغییر خواص سطحی

by changing the surface properties

و با تغییر نحوه تبخیر و

and how water is evaporated

جابجایی آن در سیستم

and moved around in the system.

باعث تغییر می شود.

Contrails change the climate

آب های تغلیظ شده در موتور جت ها

by creating clouds where there were none before,

با ایجاد ابرهایی که قبلا وجود نداشتند، باعث تغییر

and of course greenhouse gases change the system.

و البته گازهای گلخانه ای باعث تغییر می شوند.

Each of these different kicks

هر یک از این روش های گوناگون

provides us with a target

یک هدف برای ما فراهم می کنند

to evaluate whether we understand

تا بسنجیم که آیا چیزی درباره این

something about this system.

سیستم درک می کنیم.

So we can go to look at

پس ما می توانیم به مدل

what model skill is.

مهارتی نگاه کنیم.

Now I use the word "skill" advisedly:

حالا من آگاهانه از کلمه "مهارتی" استفاده می کنم

Models are not right or wrong; they're always wrong.

چون مدل های غلط یا درست نیستند، همیشه غلط هستند.

They're always approximations.

آنها همیشه تقریبی هستند.

The question you have to ask

سوالی که باید بپرسید این است که

is whether a model tells you more information

آیا یک مدل اطلاعات بیشتری از قبل

than you would have had otherwise.

به شما می دهد یا خیر؟

If it does, it's skillful.

اگر به این صورت است،‌ پس مهارتی هست.

This is the impact of the ozone hole

این تاثیر سوراخ اوزون بر

on sea level pressure, so low pressure, high pressures,

فشار سطح دریا، فشار بالا و پایین،

around the southern oceans, around Antarctica.

در اطراف اقیانوس جنوبی و قطب شمال است.

This is observed data.

این اطلاعات مشاهده شده اند.

This is modeled data.

این اطلاعات مدل سازی شده اند.

There's a good match

یک تطبیق خوب وجود دارد

because we understand the physics

چون ما فیزیکی که دما را در اتمسفر

that controls the temperatures in the stratosphere

کنترل می کند و کاری که با بادها

and what that does to the winds

در اطراف اقیانوس جنوبی می کند

around the southern oceans.

را متوجه می شویم.

We can look at other examples.

می توانیم به مثال های دیگری نگاه کنیم.

The eruption of Mount Pinatubo in 1991

فوران آتشفشان کوه پینتابو در سال ۱۹۹۱

put an enormous amount of aerosols, small particles,

مقدار زیادی از افشانه ها ذرات ریز،

into the stratosphere.

را وارد اتمسفر کرد.

That changed the radiation balance of the whole planet.

این تعادل تابش کل سیاره را بر هم میزند.

There was less energy coming in than there was before,

انرژی کمتری نسبت به قبل وارد زمین می شد،

so that cooled the planet,

و این باعث خنک شدن سیاره شد،

and those red lines and those green lines,

و آن خط های سبز و قرمز،

those are the differences between what we expected

آنها اختلافاتی هستند بین انتظارات ما

and what actually happened.

و چیزهایی که واقعا اتفاق افتاد.

The models are skillful,

مدل مهارتی است،

not just in the global mean,

نه فقط در تعریف جهانی

but also in the regional patterns.

بلکه در الگوهای منطقه ای

I could go through a dozen more examples:

من می توانستم به چندین مثال دیگر اشاره کنم:

the skill associated with solar cycles,

مهارت مرتبط با چرخه های خورشیدی،

changing the ozone in the stratosphere;

که اوزون داخل اتمسفر را تغییر می دهد؛

the skill associated with orbital changes

مهارت مربوط به تغییرات محورها

over 6,000 years.

در طول ۶ هزار سال.

We can look at that too, and the models are skillful.

ما می توانیم به آنها نگاه کنیم ولی مدل ها مهارتی هستند.

The models are skillful in response to the ice sheets

این مدل ها در پاسخ به بستر های یخ

20,000 years ago.

۲۰ هزار سال قبل نیز مهارتی هستند.

The models are skillful

این مدل های برای

when it comes to the 20th-century trends

بررسی روند قرن بیستم

over the decades.

در طول دهه ها کارایی دارند.

Models are successful at modeling

مدل ها در مدل سازی طغیان های

lake outbursts into the North Atlantic

دریچه های اقیانوس اطلس شمالی در ۸ هزار سال گذشته

8,000 years ago.

موفق هستند.

And we can get a good match to the data.

و ما می توانیم یک تطابق خوب برای اطلاعات پیدا کنیم.

Each of these different targets,

هر یک از این هدف های گوناگون،

each of these different evaluations,

هر یک از این ارزیابی های گوناگون،

leads us to add more scope

ما را به سمت گسترده تر کردن

to these models,

این مدل های نزدیک می کند.

and leads us to more and more

همچنین ما را به سمت

complex situations that we can ask

شرایط پیچیده تر که سوالات جالب و جالب تری

more and more interesting questions,

می پرسیم نزدیک تر می کنند،

like, how does dust from the Sahara,

مثل، چگونه گرد و خاک صحرای بزرگ آفریقا،

that you can see in the orange,

که می توانید در قسمت نارنجی ببینید،

interact with tropical cyclones in the Atlantic?

با گردباد های گرمسیری در اقیانوس اطلس تعامل دارند؟

How do organic aerosols from biomass burning,

چگونه افشانه های آلی حاصل سوخت زیست توده،

which you can see in the red dots,

که در نقاط قرمز می بینید،

intersect with clouds and rainfall patterns?

با ابرها و الگوهای بارشی تداخل دارند؟

How does pollution, which you can see

چگونه آلودگی، که می توانید در باریکی های سفید

in the white wisps of sulfate pollution in Europe,

آلودگی سولفات در اروپا است را ببینید،

how does that affect the temperatures at the surface

چگونه آنها دمای سطح و نور خورشید

and the sunlight that you get at the surface?

که روی زمین می گیرید را تغییر دهند؟

We can look at this across the world.

می توانیم در سر تا سر جهان به این نگاه کنیم.

We can look at the pollution from China.

می توانیم به آلودگی در چین نگاه کنیم.

We can look at the impacts of storms

می توانیم به تاثیر طوفان ها

on sea salt particles in the atmosphere.

بر ذرات نمک در جو نگاه کنیم.

We can see the combination

می توانیم ترکیب

of all of these different things

همه این چیزهای گوناگون را

happening all at once,

به صورت یکجا ببینیم،

and we can ask much more interesting questions.

و می توانیم سوالات خیلی جالب تری بپرسیم.

How do air pollution and climate coexist?

چگونه آلودگی هوا و اقلیم همزمان وجود دارند؟

Can we change things

آیا می توانیم چیزهایی را تغییر دهیم که بر آلودگی هوا

that affect air pollution and climate at the same time?

و اقلیم همزمان تاثیر دارند؟

The answer is yes.

پاسخ "بله" هست.

So this is a history of the 20th century.

خُب این تاریخ قرن بیستم است

The first one is the model.

تصویر اولی مدل است.

The weather is a little bit different

آب و هوا کمی متفاوت است

to what actually happened.

نسبت به چیزی که واقعا اتفاق افتاد.

The second one are the observations.

دومین تصویر مشاهدات هستند.

And we're going through the 1930s.

ما از سال ۱۹۳۰ نگاه می‌کنیم.

There's variability, there are things going on,

تغییر پذیری وجود دارد و چیزهایی در حال رویدادن هستند،

but it's all kind of in the noise.

ولی به نوعی دربه هم‌ریخته و مخطل هستند.

As you get towards the 1970s,

وقتی نزدیک دهه ۱۹۷۰ می شوید،

things are going to start to change.

به شروع تغییرات نزدیک می شوید.

They're going to start to look more similar,

آنها در حال شبیه هم شدن هستند،

and by the time you get to the 2000s,

و وقتی به دهه ۲۰۰۰ می رسید،

you're already seeing the patterns of global warming,

شما در حال مشاهده الگوهای گرم شدن زمین هستید،

both in the observations and in the model.

هم در مشاهدات و هم در مدل ها.

We know what happened over the 20th century.

ما می دانیم که چه چیز های در قرن بیستم اتفاق افتاد.

Right? We know that it's gotten warmer.

درسته؟‌ می دانیم که هوا گرم تر شده است.

We know where it's gotten warmer.

می دانیم که کجا گرم تر شده است

And if you ask the models why did that happen,

ولی وقتی از مدل های می پرسید چرا این اتفاق افتاده،

and you say, okay, well, yes,

و می گویید خوب بله،‌ درسته،

basically it's because of the carbon dioxide

در حقیقت این به خاطر دی اکسید کربن است

we put into the atmosphere.

که ما در جو وارد کردیم.

We have a very good match

ما تا به امروز

up until the present day.

یک تطابق خیلی خوب داریم.

But there's one key reason why we look at models,

ولی یک دلیل کلیدی وجود دارد که ما به مدل ها نگاه می کنیم،

and that's because of this phrase here.

و آن به خاطر این عبارتی که اینجا وجود دارد است.

Because if we had observations of the future,

چون اگر ما مشاهدات آینده را داشتیم،

we obviously would trust them more than models,

ما مسلما بیشتر از مدل ها به آنها اعتماد می کردیم،

But unfortunately,

ولی متاسفانه،

observations of the future are not available at this time.

مشاهدات آینده در حال حاضر در دسترس نیستند.

So when we go out into the future, there's a difference.

پس وقتی به آینده می رویم تفاوتی وجود دارد.

The future is unknown, the future is uncertain,

آینده نادانسته است، آینده نا معلوم است،

and there are choices.

ولی گزینه هایی وجود دارند.

Here are the choices that we have.

اینها گزینه هایی هستند که ما داریم.

We can do some work to mitigate

می توانیم کارهایی کنیم که تولید دی اکسید کربن

the emissions of carbon dioxide into the atmosphere.

به جو را کاهش می دهنیم.

That's the top one.

این مهمترین هست.

We can do more work

می توانیم کارهای بیشتری کنیم

to really bring it down

تا آن را در حقیقت کاهش دهیم

so that by the end of the century,

تا در پایان قرن،

it's not much more than there is now.

خیلی بیشتر از چیزی که اکنون وجود دارد نباشد.

Or we can just leave it to fate

یا می توانیم آن را به سرنوشت خود رها کنیم

and continue on

و نگرش همیشگی خود

with a business-as-usual type of attitude.

ادامه دهیم.

The differences between these choices

تفاوت بین این گزینه ها

can't be answered by looking at models.

با نگاه کردن به مدل های قابل پاسخ نیست.

There's a great phrase

یک سخن بزرگ از

that Sherwood Rowland,

شرود روولند هست

who won the Nobel Prize for the chemistry

برنده جایزه نوبل

that led to ozone depletion,

که منجر به تخلیه اوزون از جو شد،

when he was accepting his Nobel Prize,

در زمان دریافت جایزه نوبل گفت،

he asked this question:

او این سوال را پرسید:

"What is the use of having developed a science

"فایده توسعه دادن یک علم

well enough to make predictions if, in the end,

برای انجام پیش بینی ها چیست،

all we're willing to do is stand around

«اگر در نهایت، تمام چیزی که تمایل داریم انجام دهیم این است»

and wait for them to come true?"

که کنار بایستیم و منتظر بمانیم تا آنها به حقیقت بپیوندد؟"

The models are skillful,

مدل های مهارتی هستند،

but what we do with the information from those models

ولی کاری که با اطلاعات به دست آمده از آنها انجام دهیم

is totally up to you.

کاملا در دستان خودتان است.

Thank you.

سپاسگزارم.

(Applause)

(تشویق حاضرین)