Coupled Model Intercomparison Project Phase 6

Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 (CMIP6) — это шестой этап международного проекта по взаимному сравнению coupled моделей (совместных моделей климатической системы), координируемый Всемирной программой исследований климата (WCRP). CMIP6 представляет собой крупнейший и наиболее амбициозный на сегодняшний день эксперимент по моделированию глобального климата, объединяющий усилия десятков научных групп из разных стран мира для создания, стандартизации и анализа прогнозов климатических изменений. Основная цель CMIP6 — повышение точности и надёжности климатических прогнозов, а также углубление понимания физических процессов, управляющих климатической системой Земли.

История и контекст

Проект CMIP берёт своё начало в 1995 году, когда под эгидой WCRP была запущена первая фаза (CMIP1) для систематического сравнения результатов различных глобальных климатических моделей. С тех пор проект прошёл пять этапов (CMIP1–CMIP5), каждый из которых расширял круг задач и улучшал методологию. CMIP5, завершившийся в 2013 году, стал основой для Пятого оценочного доклада Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК). Шестой этап (CMIP6) был запущен в 2014 году и официально завершил свою активную фазу в 2021 году, хотя многие эксперименты продолжаются до сих пор. Данные CMIP6 широко используются в Шестом оценочном докладе МГЭИК (2021–2023).

Организационная структура и участники

CMIP6 координируется Рабочей группой по совместному моделированию (WGCM) при WCRP. В проекте участвуют более 30 климатических центров из 16 стран, включая ведущие научные организации:

Россия: Институт вычислительной математики РАН (ИВМ РАН) и Главная геофизическая обсерватория им. А. И. Воейкова (ГГО) — представили модели INM-CM5 и INM-CM4-8.
США: Национальный центр атмосферных исследований (NCAR), Геофизическая лаборатория динамики жидкостей (GFDL), Метеорологический центр Хэдли (Met Office Hadley Centre).
Европа: Европейский центр среднесрочных прогнозов погоды (ECMWF), Институт Макса Планка по метеорологии (MPI-M), Национальный центр научных исследований Франции (CNRS).
Китай: Китайская академия наук (CAS), Китайское метеорологическое управление (CMA).
Япония: Японское агентство по науке и технологиям морской и земной среды (JAMSTEC).

Каждая группа предоставляет результаты моделирования в стандартизированном формате, что позволяет проводить прямое сравнение.

Основные задачи и нововведения CMIP6

CMIP6 ставит перед собой ряд ключевых задач, отличающих его от предыдущих этапов:

Улучшение физического реализма моделей — включение более детальных процессов (например, взаимодействие аэрозолей и облаков, динамика ледниковых щитов, биогеохимические циклы).
Стандартизация сценариев — разработка набора общих сценариев выбросов парниковых газов и землепользования (Shared Socioeconomic Pathways, SSP).
Оценка неопределённостей — систематическое сравнение моделей для выявления источников расхождений в прогнозах.
Поддержка МГЭИК — предоставление данных для Шестого оценочного доклада.

Сценарии SSP (Shared Socioeconomic Pathways)

В CMIP6 впервые введены пять сценариев социально-экономического развития (SSP1–SSP5), которые комбинируются с уровнями радиационного воздействия (RCP). Например, SSP1-2.6 — сценарий устойчивого развития с низким воздействием, SSP5-8.5 — сценарий интенсивного роста с высоким воздействием. Эти сценарии позволяют моделировать климатические последствия различных путей развития человечества.

Устройство и методология

Структура эксперимента

CMIP6 включает три уровня экспериментов:

DECK (Diagnostic, Evaluation, and Characterization of Klima) — базовый набор из четырёх экспериментов: исторический (1850–2014), контрольный (piControl), эксперимент с быстрым увеличением CO₂ (1pctCO2) и абруптный 4×CO₂. Эти эксперименты обязательны для всех участников.
MIPs (Model Intercomparison Projects) — набор из 23 тематических подпроектов, каждый из которых фокусируется на конкретном аспекте климатической системы. Например, GeoMIP (геоинженерия), C4MIP (углеродный цикл), PMIP (палеоклимат), ScenarioMIP (сценарии будущего).
Historical and Scenario Experiments — детальные симуляции исторического периода и будущих сценариев.

Модели

Каждая модель представляет собой сложную систему уравнений, описывающих атмосферу, океан, сушу, морской лёд и биогеохимические процессы. Разрешение моделей варьируется от 1° до 0,25° по широте и долготе. Например, модель INM-CM5 (Россия) имеет разрешение около 2° × 1,5° для атмосферы и 1° × 0,5° для океана.

Основные результаты и выводы

CMIP6 подтвердил и уточнил ряд ключевых выводов предшествующих этапов:

Глобальное потепление: Средняя глобальная температура в 2011–2020 годах была на 1,09 °C выше доиндустриального уровня (1850–1900). Модели предсказывают дальнейшее повышение на 1,5–4,5 °C к 2100 году в зависимости от сценария.
Чувствительность климата: Оценка равновесной климатической чувствительности (ECS) — повышения температуры при удвоении CO₂ — в CMIP6 варьируется от 1,8 до 5,7 °C, что шире, чем в CMIP5 (2,0–4,5 °C). Это связано с включением новых процессов, таких как обратные связи облаков и аэрозолей.
Региональные изменения: Усиление экстремальных явлений — волн тепла, засух, наводнений — в большинстве регионов мира, особенно в тропиках и Арктике.
Морской лёд: Прогнозируется почти полное исчезновение арктического морского льда в летний период к 2050 году при сценариях высоких выбросов.

Критика и ограничения

Несмотря на значительный прогресс, CMIP6 сталкивается с рядом критических замечаний:

Высокая чувствительность некоторых моделей: Некоторые модели (например, CESM2, UKESM1) показывают ECS выше 5 °C, что расходится с палеоклиматическими данными и наблюдениями. Это вызывает споры о реалистичности таких моделей.
Недостаточная точность региональных прогнозов: Модели по-прежнему плохо предсказывают изменения в конкретных регионах, особенно в горных районах и на побережьях.
Сложность валидации: Некоторые процессы (например, облачная обратная связь, динамика ледников) трудно проверить на основе исторических данных.
Вычислительные затраты: Модели высокого разрешения требуют огромных вычислительных ресурсов, что ограничивает их доступность для многих стран.

Применение данных CMIP6

Данные CMIP6 широко используются в научных исследованиях, государственном планировании и бизнесе:

МГЭИК: Основной источник данных для Шестого оценочного доклада.
Национальные метеорологические службы: Например, Росгидромет использует данные CMIP6 для оценки климатических рисков в России.
Страхование и финансы: Оценка рисков природных катастроф.
Сельское хозяйство: Прогнозирование урожайности и адаптация к изменениям климата.

Интересные факты

CMIP6 включает более 40 моделей, что на 30% больше, чем в CMIP5.
Впервые в проекте участвуют модели, включающие динамику ледниковых щитов Гренландии и Антарктиды.
Данные CMIP6 занимают более 20 петабайт дискового пространства, что делает его одним из крупнейших научных наборов данных в мире.
Российская модель INM-CM5 показала одну из самых низких климатических чувствительностей среди всех моделей CMIP6 (около 2,0 °C), что вызвало дискуссии о её адекватности.

Источники

Eyring, V., et al. (2016). Overview of the Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 (CMIP6) experimental design and organization. Geoscientific Model Development, 9(5), 1937–1958.
IPCC (2021). Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change.
Volodin, E. M., et al. (2017). Simulation of the present-day climate with the INM-CM5 model. Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics, 53(5), 513–523.
WCRP (2014). CMIP6: A new era in climate modelling. World Climate Research Programme.
Zelinka, M. D., et al. (2020). Causes of higher climate sensitivity in CMIP6 models. Geophysical Research Letters, 47(1), e2019GL085782.

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →