האם היערכות ישראל לשינוי האקלים יכולה להתבסס על התחזיות של מרכזי האקלים המובילים בעולם?

המאמר מבוסס על נייר עמדה של ועדת ההיגוי של האקדמיה הלאומית הישראלית למדעים להתמודדות עם משבר האקלים ^[2], שהוכן בעזרתם של פרופ' נתן זוסמן ופרופ' יורם מרגליות. חברי הוועדה: פרופ' דן יקיר (יו"ר), פרופ' צבי בן-אברהם, פרופ' נעמה גורן-ענבר, פרופ' יוסף ג'בארין, פרופ' נדב דוידוביץ', פרופ' יואב יאיר, פרופ' יוסי לויה, פרופ' שלומית פז, פרופ' טליה פישר, פרופ' דניאל רוזנפלד ופרופ' איתן ששינסקי.

כתובת דוא"ל להתקשרות: [email protected]

כיצד מתבטא שינוי האקלים

עליית ריכוז גזי החממה באטמוספרה עקב פליטות של פחמן דו-חמצני ומתאן מעשה ידי אדם מאז תחילת המהפכה התעשייתית בסביבות 1850 הביאה להתחממות בשיעור של 1.1 מעלות בממוצע עולמי עד שנת 2020 (IPCC, 2021). קצב ההתחממות האיץ בעשורים האחרונים, והטמפרטורה התקרבה מאוד לערך סף של 1.5 מעלות (איור 1) ^[5], שהוסכם שיש להימנע מלעבור אותו.

עליית הטמפרטורה העולמית אינה מתרחשת במידה שווה בכל העולם, והיא קורית מהר יותר בקטבים ובאזורי המדבריות, ופחות מן הממוצע העולמי מעל האוקיינוסים. עקב ההתחממות ישנה עלייה בעומס החום ובאורך ובעוצמה של גלי החום. עליית הטמפרטורה מביאה לקיבולת גדולה יותר של אדים באטמוספרה, ובעקבות זאת מאפשרת המטרה עזה יותר במערכות גשם, ולכן מגדילה את הסיכוי לשיטפונות. מן הצד השני, קיבולת האדים הגדולה יותר של האוויר החם מביאה להתאדות ולהתייבשות רבות יותר. השינויים האלה מביאים לאירועי מזג אוויר קיצוניים יותר של שיטפונות ובצורות. אזורים גשומים ברחבי העולם נעשים גשומים עוד יותר, והאזורים היבשים מתייבשים אף יותר.

עליית הטמפרטורה מביאה גם לעליית מי הים, שמאיימים להציף אזורים הסמוכים לחוף. עליית מי הים נגרמת מהפשרת הקרחונים ומההתפשטות התרמית של המים. למרות חוק הכלים השלובים עליית מי הים אינה זהה בכל מקום, כי היא תלויה במידת ההתחממות של המים בעומקים השונים, וכן בשינוי הרוחות ליד פני הים, שיכולות לדחוף ולערום את המים באזורים מסוימים.

מדינת ישראל בפרט, והאגן המזרחי של הים התיכון בכלל, נחשבים למוקֵדה (hotspot) של שינוי אקלים. העלייה בטמפרטורות במזרח התיכון עד כה היא כמעט כפליים מן הממוצע העולמי ^[4]. על פי השירות המטאורולוגי, הטמפרטורה הממוצעת במישור החוף עלתה ב-1.8 מעלות ב-50 השנים האחרונות ^[1].

איור 1

השינויים בטמפרטורה הממוצעת העולמית בין 1850 ל-2023

השינויים הם בהשוואה לטמפרטורה הממוצעת בין השנים 1850–1900, על פי מדידות של גופים שונים כפי שמופיעים במקרא. מקור: הארגון המטאורולוגי העולמי, 2023 ^[5].

מדוע מדינת ישראל זקוקה לגיבוש אסטרטגיות הסתגלות לשינוי האקלים?

ישראל נמצאת באזור שקצב ההתחממות בו כפול מן הממוצע העולמי. למרות זאת, ובניגוד לרוב המדינות המפותחות, אין לה תוכנית לאומית מוסכמת לתכנון צעדי ההסתגלות הנחוצים לנוכח משבר האקלים. כדי לגבש את המדיניות שיש לנקוט לצורך הסתגלות לשינוי האקלים, בהתבסס על נתונים ועל כלים מדעיים, צריכים לעמוד לנגד עיני הממשלה, הגופים הציבוריים והמגזרים השונים בכלכלה תרחישים הכוללים הערכות ותחזיות מפורטות של ההתפתחויות האקלימיות בטווח של העשורים הבאים. הנה מספר דוגמאות:

• משק המים: בשל שינויים במאזן המים (משטר הגשמים וההתאדות), ובעקבותיהם גם שינויים בכמות המים הזמינים לצריכה, עלול להיווצר צורך בפיתוח מקורות חדשים או נוספים לאספקת מים (כגון התפלת מים מלוחים והעברת מים) בישראל עצמה, כמו למשל היפוך הכיוון של הזרימה במוביל המים הארצי והזרמת מים מותפלים לכינרת. כמו כן, דרוש בסיס לתכנון הקצאות העברת מים בין ישראל לשכנותיה.
• ניקוז: בשל שינויים בעוצמות הגשמים וההצפות עלול להיווצר צורך בתכנון שונה של מערכות הניקוז וצנרת המים בערים עצמן ובמערכות בין-עירוניות.
• מגזר האנרגיה: שינויים בטמפרטורות ובעומס החום עלולים לגרור שינויים בצריכת החשמל ובדפוסי צריכת החשמל, ובעקבות זאת יהיה צורך ביצירת מקורות אנרגיה נוספים. שינויים במשטר העננות והקרינה או במשטר הרוחות עלולים להשפיע על תפוקת מתקני האנרגיה ממקורות מתחדשים ועל תרומתם היחסית למכלול מקורות האנרגיה.
• חקלאות: שינויים במשטר הגשמים, בהתאדות ובטמפרטורות יחייבו שינויים בחלק מהגידולים מבחינת מועדי הגידול והאזורים המתאימים לגידול, ויצריכו גידול זנים חדשים ונקיטת אמצעים חדשים לשם הגנה מפני מחלות וטפילים חדשים.
• עליית מפלס פני הים: כדי לבצע התאמות לעליית מפלס פני הים ולחדירת מים מלוחים ליבשה ייתכן שיהיה צורך בהיערכות מחודשת של הנמלים ואזורי החוף העירוניים בהשקעה עצומה.
• מערכת הביטחון: יהיה צורך בהכשרה של כוחות הביטחון ובהכנתם באימונים ובציוד להתמודדות עם גלים של פליטי אקלים לפי החמרת המצב, בישראל ובאזור כולו.

מידת התאמתן של תחזיות אקלימיות עולמיות לתנאי הארץ

היערכות לשינוי האקלים חייבת להתבסס על תחזיות אקלימיות עבור מנעד האפשרויות והסכנות. רוב התחזיות מחושבות באמצעות מודלים אקלימיים המורצים על מחשבי-על במספר מרכזים עולמיים מובילים, כמו המרכז האירופי (ECWMF) שתקציבו השנתי כ-70 מיליון דולר, והמרכז האקלימי הארצי של גרמניה (DKRZ) שתקציבו השנתי 13 מיליון דולר. המודלים מורצים על טווח שנים מאז המהפכה התעשייתית עד סוף המאה ה-21, במספר רב של הרצות עם שינויים קלים, כדי לקבל ממוצע אקלימי מייצג ממאסף מזגי האוויר השונים המחושבים בכל ריצה נפרדת. כל זה מבוצע עבור תרחישים שונים של פליטות עתידיות של גזי חממה. התחזיות האלה מורצות על מודלים עולמיים בעלי כושר הפרדה מרחבי ממוצע של כ-200 ק"מ, כלומר יחידת השטח הקטנה ביותר שהמודל מתייחס אליה היא של 200 על 200 ק"מ. המודל המפורט ביותר שנכלל בהערכה האקלימית האחרונה של ה-IPCC היה בעל כושר הפרדה מרחבי של כ-70 ק"מ. הרזולוציה הנמוכה של המודלים יכולה להתמודד עם תהליכים בקנה מידה גדול ולחשב אקלים עתידי במידת דיוק סבירה. אבל תרגום של תחזית לאקלים בקנה מידה אזורי אינו מדויק, ובתנאי הגאוגרפיה המגוונת של ישראל אינו מספק כלל.

איור 2 ממחיש שלמודלים האלה אין יכולת להציג בבירור ובחדות אזורים גאוגרפיים חשובים בישראל, כדוגמת עמק הירדן, מפרץ אילת או אגן הניקוז של הכינרת, ואפילו לא את צורתו ואת מיקומו של קו החוף של הים התיכון. ההדמיות האלה גסות מדי, ואין בכוחן להבחין בתהליכים מטאורולוגיים חשובים שמעצבים את האקלים בארץ. במציאות יש התכנסות אוויר שגורמת להיווצרות של עננים לאורך קו החוף. לעומת זאת, במודל ברזולוציה של 50 ק"מ קו החוף מיטשטש, ובמקום שיוצג אזור של התכנסות זרימה, מוצג מעבר הדרגתי מן הים ליבשה; במציאות יש עליית אוויר והיווצרות גשם מעל אזורי ההר, בעוד שבאזורים השוכנים ב"צל" ההרים (מדבר יהודה ובקעת הירדן) מתרחשות ירידת אוויר, התאדות העננים והצטמצמות כמויות הגשם. מודלים ברזולוציות גסות כאלה אינם יכולים להציג בצורה אמינה את קווי החוף והטופוגרפיה של הארץ, ולכן אינם יכולים גם לייצג נאמנה את תהליכי יצירת הגשם התלויים בהם. יתרה מזאת, על פי המודלים הגסים האלה, באקלים הנוכחי אמורה הטמפרטורה הממוצעת בצהריים במהלך הקיץ בירושלים להיות כ-36 מעלות צלזיוס, אך בפועל נמדדות לרוב 29 מעלות; על פי ההדמיות של המודלים יורדים בירושלים במהלך החורף 250 מילימטרים גשם בלבד, ואילו בפועל כמות המשקעים השנתית היא כ-550 מילימטרים.

איור 2 מלמד בבירור כי כדי להציג במדויק את עיקרי המבנה הטופוגרפי של ישראל הכרחי ליצור הדמיה של האקלים בה ברזולוציה של קילומטרים מעטים (כ-2.5 ק"מ). הדמיות ברזולוציה כה גבוהה אינן יכולות להתבצע במודל אקלימי על פני כל כדור הארץ. הגישה המקובלת לכך היא ביצוע הדמיה אזורית שכוללת את אגן מזרח הים התיכון ברזולוציה הגבוהה, ושימוש בערכי המודל בגבולות האזור שלקוחים מן המודל העולמי ברזולוציה הנמוכה יותר. ערכי המודל באזור מחושבים בהסתמך על הגאוגרפיה ברזולוציה הגבוהה, ולכן נותנים ביטוי אזורי מדויק יותר לשינוי האקלים העולמי.

איור 2

הטופוגרפיה וקו החוף של ישראל בהדמיות ברזולוציות שונות

מימין: סריג גס של 50 ק"מ, ולמודלי אקלים עולמיים יש סריגים גסים אף יותר; במרכז: סריג של 25 ק"מ; משמאל: סריג של 2.5 ק"מ. ניתן לראות כי רק בסריג העדין של 2.5 ק"מ ניתן לשחזר בקירוב מספק את הטופוגרפיה של הארץ. מבוסס על Hochman ואחרים, 2018 ^[3].

בטכניקה הזאת מתבצעת הורדה בסקאלה (downscaling), וגם היא מצריכה משאבי חישוב נכבדים, שנכון להיום אינם עומדים לרשות המוסדות להשכלה גבוהה או מערכת לאומית כלשהי בישראל. בהיעדר המשאבים האלה, כמעט כל ההערכות הנוגעות לשינוי האקלים ומבוצעות כיום בארץ מבוססות על מודלים עולמיים, שלא עברו התאמה לסקאלה קטנה יותר כדי להתאימם לאקלים ולטופוגרפיה בישראל, על כל המשתמע מכך. בניגוד לכך, מדינות אירופה כבר ביצעו הרצות בהורדה לסקאלה עבור השטחים שלהן באמצעות מחשבי-על.

כוח חישוב וצורכי אחסון

מן האמור לעיל עולה בבירור כי כדי לגבש תוכניות לאומיות להתמודדות עם שינוי האקלים ולהסתגלות אליו, כדי להתוות מדיניות נאותה בהקשר זה ואת האמצעים למימושה, וכדי להקצות את המשאבים הדרושים לכך בצורה מיטבית, נחוצים תרחישי אקלים מפורטים לטווח הארוך, ובכלל זה כימות השינויים הצפויים בכל רכיב גאוגרפי וכן כימות האי-ודאות בתחזית. כימותים מעין אלה אפשר לבצע רק על סמך מכלול של הרצות מודל הנוגע לאקלים האזורי, דהיינו: עשרות הרצות של מודלים אזוריים ברזולוציה גבוהה, שמאפשרות להציג את יריעת התרחישים העתידיים האפשריים בעקבות שינוי האקלים.

נוסף על כוח החישוב הזה יהיה צורך בנפחי אחסון גדולים בהיקף של 4 פטה-בייט (כ-4 מיליון גיגה-בייט) לטובת הקלט והפלט כחלק מתהליך החישובים האקלימיים ולטובת ניהול בסיס נתונים לטווח הארוך. בסיס הנתונים שיופק בעזרת המודל יכלול את המרכיבים האלה:

1. תחזיות באשר לערכם של פרמטרים מטאורולוגיים קרוב לקרקע (טמפרטורה, לחות, משקעים, התאדות, קרינה). הן נחוצות כדי לערוך חישובים ולבנות את מדדי האקלים השונים למגזרים שונים, שישמשו בסיס לגיבוש דרכי הסתגלות לשינוי האקלים.
2. תחזיות תלת-ממדיות באשר לאטמוספרה. הן ישמשו במחקרים על שינויים בתהליכים האטמוספריים השונים.
3. מידע עשיר עבור מחקרי אקלים וסביבה, שיהיה זמין למוסדות ההשכלה הגבוהה ולגופי מחקר אחרים, לאומיים ובין-לאומיים.

חשוב לציין שתחזיות אקלימיות ברזולוציה גבוהה, בדומה לאלה שנדונו כאן, צריך לעדכן רק אחת למספר שנים. אי לכך, תוכנית המחשוב המוצעת בנייר העמדה של ועדת ההיגוי להתמודדות עם משבר האקלים ^[2] יכולה להיות שיתופית ולשמש לצורכי מחקרי האקלים שמבצעים המוסדות האקדמיים. כך יתרחב במידה ניכרת המחקר בישראל על שינוי האקלים.

עלות משוערת ודרך פעולה

לשם קבלת התחזית הלאומית הראשונה של מדינת ישראל דרוש כוח מחשוב הכולל לכל הפחות 15,000 ליבות מחשב מבוססות-ענן. עלות כל ליבה נעה בין 30‒50 דולר לחודש, כך שהעלות השנתית צפויה להיות בין 5.4 ל-9 מיליון דולר. תחזית זו צריכה להתעדכן כל כחמש שנים, והדבר ידרוש המשך השקעה לאורך זמן של כ-2 מיליון דולר לשנה. העלות השנתית צריכה לכלול את צורכי שמירת הנתונים לאורך זמן כדי לאפשר שימוש נרחב בהם. לכך יש להוסיף הוצאות נכבדות בשל השקעה בצוות התמיכה. ישנן חלופות שונות לתוכנית המחשוב, ומה שתואר לעיל הוא אומדן מינימלי בלבד, שנועד לספק לקוראים סדר גודל. ועדת ההיגוי של האקדמיה הלאומית הישראלית למדעים להתמודדות עם משבר האקלים הוציאה בעניין זה נייר עמדה ^[2], והחישובים הללו הם עיקריו. בעקבות זאת התקבלה החלטת ממשלה מספר 1791 ב-17 ביולי 2022 ל"הקמת מרכז חישובים אקלימי לאומי ועדכון בסיס הידע המדעי בדבר שינוי האקלים", עם תקציב של 4 מיליון ש"ח לשנה בשנות התקציב 2023 עד 2027. תקציב זה נמוך במידה ניכרת מהעלות הנדרשת. הצרכים. ההחלטה הטילה על משרד התחבורה להקים בשירות המטאורולוגי עד ל-1 באוגוסט 2023 מרכז חישובים אקלימי לאומי שיפעל עד סוף שנת 2027, תחת ועדת היגוי לאומית שתקצה את משאבי המחשוב לגורמים השונים. בהחלטה נכתב בין השאר כי "השירות המטאורולוגי יחשב מדדים אקלימיים לאזורי הארץ השונים ולאגני הניקוז, ינתח את מגמותיהם בהתאם לצורכי ההיערכות של משרדי הממשלה וענפי המשק השונים, ויעביר למשרד להגנת הסביבה שכבות מדדים ברזולוציה גבוהה להטמעה בפורטל סיכוני אקלים לאומי"; רשות המים תחשב את ההשפעות האפשריות על מקורות המים. החברה לחקר הימים והאגמים תחשב את השינויים במפלס מי הים ובגובה הגלים. עד למחצית כוח החישוב תהיה זמינה למחקרים אקלימיים של האקדמיה.

הפרויקט יצא לדרך, ובאפריל 2024 החלו הרצות ברזולוציה של 12 ק"מ עבור תקופת העבר (1960‒2015). הצפי הוא שעד אוגוסט 2024 יושלמו ההדמיות עד 2050, ובמקביל יחלו ההרצות ברזולוציה גבוהה של 2.5 ק"מ לתקופת העבר (1985‒2015). לאחר בחינת התוצאות תימשך ההרצה עד לסוף המאה. הצפי לקבלת תוצאות ראשונות ברזולוציה גבוהה הוא דצמבר 2024.