İKLİM MODELLERİ: OTUZ YILLIK HESAPLAMA, YAĞMUR HÂLÂ ZOR

İklim politikasının dayandığı kanıtların büyük bölümünü iklim modelleri sağlar. 1995’ten bu yana CMIP — Coupled Model Intercomparison Project (Eşleşik Model Karşılaştırma Projesi) — adlı uluslararası bir program, bu modelleri nesilden nesile ortak kurallar altında yan yana çalıştırıyor. Her nesil daha ince ızgaralar ve daha fazla fizik, dolayısıyla daha fazla hesaplama kullandı. Ioana Colfescu’nun (St Andrews Üniversitesi ve Birleşik Krallık Ulusal Atmosfer Bilimleri Merkezi) yönettiği 24 araştırmacılık ekibe göre kimsenin takip etmediği şey, bunun ne kadar enerjiye mal olduğu ve karşılığında ne kazandırdığı.

159 model, tek bir hata puanı

Ekip, beş CMIP neslinden 159 model için arşivlenmiş çıktıları kullanarak tek bir hata endeksini yeniden hesapladı: her modelin kış iklimi (1979–1999) üç değişken için gözlemlerden ne kadar sapıyor — deniz seviyesindeki hava basıncı, yüzey hava sıcaklığı ve yağış. Yalnızca bu üçü, çünkü ikinci nesil başka hiçbir şeyi arşivlememişti. Düşük olan daha iyi.

Medyan hata, ilk nesildeki 1,56’dan altıncı nesilde 0,61’e iniyor. Aynı dönemde, ızgara çözünürlüğünden tahmin edilen tipik bir modelin ihtiyaç duyduğu hesaplama yaklaşık 29 kat arttı.

İstikrarlı bir getiri oranı

Nesilden nesile hata %21, %28, %21 ve %14 düşüyor — düzensiz bir dizi. Ama her adımın ne kadar hesaplama eklediğine göre ölçüldüğünde örüntü düzenli hâle geliyor: hesaplamanın her iki katına çıkışında %13,5 daha az hata; karşılaştırmanın işlediği üç geçişte yalnızca 0,7 puanlık bir yayılımla.

Bu oran basit ve ayıltıcı bir hesap veriyor. Hatayı yarıya indirmek yaklaşık 4,8 kez iki katına çıkmayı gerektiriyor, yazarların ifadesiyle “çünkü 0,865’in 4,8’inci kuvveti 0,5’tir” — ve 4,8 kez iki katına çıkmak, bugünkü modellerden yaklaşık 28 kat daha fazla hesaplama demek. Bu arada nesiller arasındaki hesaplama artışı 2,2 iki katına çıkıştan 1,1’e yavaşladı.

Yazarlar bunun ne anlama geldiği konusunda dikkatli. Daha iyi fizik de modelleri iyileştirir ve ikisi birbirinden ayrılamaz; dolayısıyla %13,5, hesaplama ile bilimin ortak getirisini ölçüyor. Ve bir doğa yasasını değil, geçmişteki ilerlemeyi tanımlıyor.

Yağmur geride kalıyor

Tek bir puan büyük farkları gizliyor. Birinci ve altıncı nesiller arasında deniz seviyesi basıncındaki hata 3,5 kat, yüzey sıcaklığındaki hata 2,7 kat düştü. Yağışta ise %7 azaldı. Bu ölçüte göre, otuz yıllık eklenen çözünürlük ve karmaşıklık, iklim etkileri açısından en önemli değişkeni neredeyse hiç iyileştirmedi.

Kimsenin ölçmediği enerji

Enerji raporlaması parça parça. Son nesil için eksiksiz veri yayımlayan sekiz kurum 1.692 ton CO₂’den sorumlu. Enerjisi ölçülmüş 13 modelde, simüle edilen yıl başına enerji 65 kat değişiyor ve çözünürlükle neredeyse hiç örtüşmüyor. 30 kurumdan dokuzu standartlaştırılmış enerji rakamları yayımlıyor ve hiçbiri enerjiyi bir beceri (skill) puanıyla ilişkilendirerek raporlamıyor.

GraphCast, Pangu-Weather, FuXi ve GenCast gibi yapay zekâ hava modelleri artık Avrupa Merkezi’nin yüksek çözünürlüklü tahminine yetişiyor ya da onu geçiyor. Çalıştırılmalarının çok daha ucuz olduğu söyleniyor. Ama ekip, tahminlerini üretmek için gereken enerjiye dair yayımlanmış hiçbir ölçüm bulamadı; bu yüzden enerjiyi raporlanan donanım ve çalışma sürelerinden yeniden kurdu. Ardından eğitimi ekledi: GraphCast için yaklaşık 2.900 kWh, Pangu-Weather için 62.000 kWh. Günde dört tahminle geçen bir yıl boyunca eğitim, her sistemin enerjisinin %99’undan fazlasını oluşturuyor ve Pangu-Weather, kilovatsaat başına beceride ikincilikten sonunculuğa düşüyor.

Merdiven yerine bir sınır

Yol haritası, modellerin bir beceri–enerji düzleminde değerlendirilmesini öneriyor: bir eksende beceri, diğerinde enerji, ve her ikisinde birden başka hiçbir sistemin geçemediği sistemler kümesi. Beceriyi enerjiye bölen bir puan, sistemleri bir sınıf içinde sıralayabilir; ama yazarlar bunun asla tek başına kullanılmaması gerektiği konusunda uyarıyor: neredeyse hiç enerji harcamayan, neredeyse işe yaramaz bir model iyi puan alırdı. Ayrıca “raporlanmış”tan “eksiksiz ve denetlenmiş”e beş enerji raporlama düzeyi ve daha azıyla daha fazlasını yapmanın dört yolunu öneriyorlar: daha iyi tasarlanmış deneyler, GPU’lar gibi yeni donanımlar, daha az veri aktarımı ve hedefli yapay zekâ bileşenleri.

Riskleri de belirtiyorlar: daha ucuz çalıştırmalar yalnızca daha fazla çalıştırma anlamına gelebilir ve büyük hava modellerinin eğitimi birkaç kuruluş ve ülkede yoğunlaşmış durumda. İlk adımları mütevazı. Bir sonraki model nesli — CMIP8 — başlamadan önce, enerjiyi açık sınırlarla, doğruluğun yanında raporlamak.