「コンセンサス数学」が将来の気候予測をどのように妨げるのか

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T1960 年代と 70 年代の最も人気のある気候モデルは、植生のない薄い表面を持っていました。これらのモデルでは、雨滴は数学的なバケツに落ち、空気中に戻って蒸発します。

それ以来、気候モデルは森林、草原、その他の生物群系を表現し、それらが水と炭素の循環にどのような影響を与えるかに焦点を当ててきました。しかし、まだ少し下げることはできます。地球規模の気候モデルには、さまざまな生態系への熱、水、炭素を含む栄養素の供給を推定する「機能モデル」が 10 程度しかありません。

そして、これらの苗木のワイヤーは、環境の変化に応じてまったく繰り返されません。これは、これらのモデルを作成したときに、安定したスペースが失われたためです。現在、植物は気温の上昇と二酸化炭素の増加に合わせて光合成の仕組みを変えており、気候モデルに組み込むための新しい数学が必要です。そこで、研究者のグループは、「植物の数学: 植物が気候変動に直面して機能をどのように改善するか」であるリミーレ プロジェクトを作成しています (リミーレは、新しい生態系モデルの理論、観察、実験に基づいています)。

追加の鉢があれば、地球に生命が植えられるのでしょうか₂?

「このチームは、グローバル応用研究「シュミット（ヴェスリ）」のプログラム研究研究所を支援する研究からの世界中の研究者で構成されています。彼らの専門知識はまた、物体の生態学から数学、リモートセンシングまで多岐にわたります。」「そのアイデアは、モデルが気候にどのように影響するか、古化学大学と英国大学の生化学コースにどのような影響を与えるかを単純化できるということです。」

地球規模の気候モデルがより洗練され、強力になっているにもかかわらず、植物は依然として弱点を抱えているとハリソン氏は言います。たとえば、気候変動に関する政府間パネルの気候変動報告書における不確実性の主な領域は、気温の上昇と二酸化炭素の増加への対応だろう。一部のモデル設置では、工場は将来数十年間にわたって炭素を相殺し、その結果人間の排泄物に感謝します。他のモデルでは、温暖な気候では植物が正味の CO 発生源になることさえあります。₂ 2050年まで。

物理学者は、宇宙、大気、海洋、物理領域が地球上の生命、特に植物をどのように記述するかの方程式を記述しますが、それらには特有の課題が存在します。物理的な力とは異なり、植物は適応して乱用します。標本は水、日光、栄養素を賢く利用するために成長戦略を調整します。したがって、植物が毎年購入する炭素の量は、平均して全二酸化炭素の約 3 分の 1 に相当します。₂ スタークの新年の目標は、植物が環境に反応するために存在します。

ただし、気候モデルには通常、厳密なパラメータ化関数が含まれています。たとえば、松の木は常に華氏 77 度で最も効率的に光合成を行うと言うかもしれません。しかし、これらの値は、植物がその機能をどのように変化させることができるかを示しています。 「それらは季節性や干ばつによっても変化しません」とハリソン氏は気候モデルにおける仮説上の植生について言う。 「これは、植物がこれらの気候変動に対してあまり反応しないことを意味します。

たとえば、昨年の研究では、現在の気候モデルの多くが干ばつを予測していることが判明しました。研究者らは衛星データを使用して乾期のサイクリングを研究し、この反応を既存の気候モデルと比較しました。研究者らは、干ばつ中に植物がモデルの予測よりも多く光合成を行ったことを発見した。

このような小さなアイデアが積み重なると、炭素通貨や水蒸気などの幻想が失われる可能性があります。 「重要なことは、これらのモデルは、アリゾナ大学の美しく晴れた時のデータを使用して開発されたということです。ジュリア科学教授は現在プロジェクトに参加していませんが、科学教授ジュリアは現在プロジェクトに参加していません。「極端な状況では、モデルは終了しません。」

リムリ氏のチームは、地上から植物モデルを回収することでこの問題を解決したいと考えている。特に、彼らはこの理論を「最適進化」であると考えています。

「生態学的プロセスを通じて、植物はよりよく成長する場所で成長するという考えです」とハリソン氏は言う。この理論に基づいて新しいモデルを構築するには、「有力な取引を見つける必要があるだけです。」

光合成は、植物がこの仕事を行う分野の 1 つです。植物は二酸化炭素を取り込んで糖を作るために気孔を開ける必要がありますが、乾燥した天候で葉の一部を開いたままにしておくと、植物が開いたままになります。植物がそれを侵害して気孔を伸ばしすぎると、乾燥して枯れてしまいます。しかし、過度に保守的な植物は、より多くの炭素を吸収し、より速く成長する植物との競争に負けてしまいます。時間が経つにつれて、完璧なバランスを見つけた生物が勝利するでしょう。

現在、植物は炭素を吸収する能力が若干向上しています。

このバランスにより、研究者たちは歯科治療と光合成の間のトレードオフのバランスをとっている。彼らは、マスクされた野菜について報告された感覚データを使用して、この方程式を開発しました。そこで彼らは CO を使用して方程式をテストしました₂ 現場で測定したもの。現地のデータとの比較を通じて、モデルが光合成能力を修正できるかどうかをテストできた。

観測にいくつかの変更を加えた後、研究者らは、地球表面のモデルにおけるいくつかの複雑な方程式を表すフォトンセッサの単一方程式を思いつきました。 「最終的には、従来のモデルよりも正確に表示できるモデルが完成しました」と、インペリアル・カレッジ・ロンドンの研究者兼教授は言う。

同グループは、さまざまな環境における植物の葉面積や呼吸速度を決定するものなど、他の植物関連の数学方程式にも取り組んでいます。植物パラメータを繰り返す代わりに、方程式は特定の場所に最適な「植物数学」を提供し、気候に基づいて栽培戦略を最適化する方法を示します。これにより、気候モデル作成者はより柔軟になり、より正確な予測が可能になると、リムリストチームに所属するレディング大学の気候科学者は述べています。 「私たちは、植物を記述し、動的なことを試みるためのこれらすべてのパラメーターを回避したかったのです。」

気候モデルにおける植生の数学的表現が改善されれば、生態学者の長年の疑問の解決に役立つ可能性があります。重要: 重要なことは、地球上の生命は、追加の CO によって繁栄するということです。₂干ばつの状況は破壊につながるのでしょうか？もっと一緒に₂ 空気中では、植物は気孔を開いた状態をより短期間に保ちながら、同じ量の食物を摂取できるため、二酸化炭素が発生します。₂ 施肥 しかし、この利点は、植物が十分な水分と栄養素を得ることができる場合に限られます。改良されたモデルにより、「熱と成長がいつ起こるかを確認できるようになりました」₂– ハリソンは言います。

同氏は、新モデルは二酸化炭素排出量がわずかに増加することを示唆していると述べ、これは、これまでの排出量を相殺するには全体の容量が永遠にかかることを意味するという。

しかし、極端な条件ではそのバランスが変化する可能性があり、リムズの研究者はモデルが常にそれを予測することを望んでいます。干ばつにより植物の気孔が閉じると、大気中に水分が供給されなくなり、極端な状況が引き起こされる可能性があります。このような重要なフィードバックの劇的な効果を予測するには、植物の水分レベルと保水量の関係を科学的に理解する必要があります。 「植生を正しく予測できれば、気候がどうなるかをより正確に予測できるようになるでしょう」とハリソン氏は言う。

方程式が完成したら、次のステップは、それらが気候吸収モデルにどのように適合するかを確認することです。研究者は、その結果が陸上生態系の以前のモデルとどのように比較されるかを確認できます。 2027年のリムリプロジェクトの後、コンサートの科学者たちは、大気の表面と地球の土地が新しい植物数学を含むモデルで処理されるという事実を伴う多年生生態系の実証を通じて資金提供される予定です。

「これは非常に有用な方法です。特に地球のプロセスのモデルでは、リムリスト昆虫の参加がなくても、あらゆる改善が完全に歓迎されると想定されます。炭素循環の改善に役立つあらゆるものに興奮が集まっています。」

とはいえ、植物に対する新しい一連の方程式を含むモデルは正しくありません。気候モデルは、観測データによってモデルの結果が変化した場合に、科学者が何年もかけて変更を加えた結果です。チューニング後、モデルは正しい答えを得ることができますが、その理由は間違っています。したがって、新しいプラント モデルがより正確であるとしても、モデル内の他の計算が失敗する可能性があります。 「時間がかかるだけです。たとえ人々が同意したとしても、予期せぬ結果が生じていないか確認する必要があるからです。」ハーパー。

変更は厄介かもしれないが、チームは長期的にはそれだけの価値があると考えている。気候モデルは数十年前に開発され、現在も更新されているとビデイル氏は言います。 「私たちはここで働いているので、実際にモデルを開発し、大きなリスクを負わなければなりません」と彼は言います。 「最終的には、たとえそれが大失敗だったとしても、彼はそれでも感謝するでしょう。しかし、それがうまくいったということは注目に値します。」

ヘッダー画像: ジョージ・トランパート / 序文

• ウラ・クロバク

  電話を切る 2025 年 10 月 27 日

  ウラ・クロバックは、ネバダ州を拠点とするフリーランスのサイエンス ライターです。詳細については、Ulakhrobak.com をご覧ください。