Nieuwe klimaatmodellen voorspellen een opwarming

Hittegolven, zoals in januari in Australië, zullen in een opwarmende wereld erger worden.

Matt King / Stringer / GETTY IMAGES

Nieuwe klimaatmodellen voorspellen een opwarming

Van Paul VoosenApr. 16, 2019, 15:55 uur

Al bijna 40 jaar geven de enorme computermodellen die worden gebruikt om het wereldwijde klimaat te simuleren een redelijk consistent beeld van hoe snel de uitstoot van menselijke koolstof de wereld zou kunnen verwarmen. Maar een groot aantal mondiale klimaatmodellen die zijn ontwikkeld voor de volgende belangrijke beoordeling van de Verenigde Naties van de opwarming van de aarde, gepland voor 2021, vertonen nu een raadselachtige maar onmiskenbare trend. Ze worden heter dan in het verleden. Binnenkort zou de wereld dat ook kunnen zijn.

In eerdere modellen leidde verdubbeling van atmosferisch koolstofdioxide (CO 2 ) boven pre-industriële niveaus ertoe dat modellen ergens tussen 2 ° C en 4, 5 ° C van de opwarming voorspelden zodra de planeet in balans kwam. Maar in ten minste acht van de modellen van de volgende generatie, geproduceerd door vooraanstaande centra in de Verenigde Staten, het Verenigd Koninkrijk, Canada en Frankrijk, is die evenwichtsgevoeligheid voor klimaatklimaat binnengekomen bij 5 ° C of hoger . Modelbouwers worstelen om vast te stellen welke van hun verfijningen deze verhoogde gevoeligheid verklaren vóór de volgende beoordeling door het Intergouvernementeel Panel voor Klimaatverandering (IPCC) van de Verenigde Naties. Maar de trend is zeker echt. Er is geen vraag, zegt Reto Knutti, een klimaatwetenschapper bij ETH Zürich in Zwitserland. Is dat realistisch of niet? Op dit moment weten we het niet

Dat is een dringende vraag: als de resultaten moeten worden geloofd, heeft de wereld zelfs minder tijd dan werd gedacht om de opwarming te beperken tot 1, 5 C of 2 C boven pre-industriële niveaus een drempel die velen zien als te gevaarlijk om over te steken. Met atmosferisch CO 2 al bij 408 delen per miljoen (ppm) en stijgend, vanaf pre-industriële niveaus van 280 ppm, suggereerden zelfs eerdere scenario's dat de wereld binnen de komende decennia 2 ° C zou kunnen opwarmen. De nieuwe simulaties worden nu pas besproken tijdens vergaderingen, en niet alle cijfers zijn binnen, dus it sa een beetje te vroeg om te eindigen, zegt John Fyfe, een klimaatwetenschapper bij het Canadian Centre voor klimaatmodellering en analyse in Victoria, wiens model een van de modellen is die veel heter zijn dan vroeger. Maar misschien moeten we in de toekomst een realiteit onder ogen zien die pessimistischer is dan in het verleden.

Veel wetenschappers zijn sceptisch en wijzen erop dat klimaatveranderingen uit het verleden die zijn geregistreerd in ijskernen en elders geen ondersteuning bieden voor de hoge klimaatgevoeligheid niet het tempo van de moderne opwarming. De resultaten tot nu toe zijn niet voldoende om me te overtuigen, zegt Kate Marvel, een klimaatwetenschapper aan het Goddard Institute for Space Studies in New York City. In de poging om rekening te houden met atmosferische componenten die te klein zijn om rechtstreeks te simuleren, zoals wolken, zouden de nieuwe modellen gemakkelijk van de realiteit zijn afgedwaald, zegt ze. Dat wordt altijd een hobbelige weg.

Bouwers van de nieuwe modellen zijn het daarmee eens. Wetenschappers van de National Oceanic and Atmospheric Administration s Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL) in Princeton, New Jersey ®® zitten gemeen hebben van vele verbeteringen in hun volgende-generatiemodel. Het bootst de oceaan in voldoende detail na om direct wervelingen te simuleren, waardoor de weergave van warmtedragende stromingen zoals de Golfstroom wordt verbeterd. De weergave van de El Ni o-cyclus, de periodieke opwarming van de equatoriale Stille Oceaan, ziet er dood uit, zegt Michael Winton, een GFDL-oceanograaf die de ontwikkeling van het model heeft helpen leiden. Maar om de een of andere reden warmt de wereld sneller op met deze verbeteringen. Waarom? We zijn een beetje verbijsterd, ”zegt Winton. Op dit moment, zegt hij, lijkt de evenwichtsgevoeligheid van het model 5 ° C te zijn.

Ontwikkelaars van een ander model van de volgende generatie, van het National Center for Atmospheric Research (NCAR) in Boulder, Colorado, vragen zich af of hun nieuwe weergave van wolken en spuitbussen kan verklaren waarom het ook heet wordt, met een gevoeligheid in de lage vijven . Het NCAR-team heeft, net als andere modelbouwers, hardnekkige problemen gehad bij het simuleren van het onderkoelde water in wolken die zich boven de Zuidelijke Oceaan rond Antarctica vormen. De wolken waren niet reflecterend genoeg, waardoor de regio te veel zonlicht kon absorberen. De nieuwe versie lost dat probleem op.

Laat in de ontwikkelingscyclus van het model, heeft de NCAR-groep echter een bijgewerkte gegevensset opgenomen over emissies van aerosolen, fijne deeltjes uit de industrie en natuurlijke processen die zowel zonlicht kunnen reflecteren als de ontwikkeling van wolken kunnen overwinnen. De aerosolgegevens gooiden alles weg - toen het model het klimaat van de 20e eeuw simuleerde, vertoonde het nu nauwelijks opwarming. "Het kostte ons ongeveer een jaar om dat uit te werken", zegt Andrew Gettelman van NCAR, die de ontwikkeling van het model hielp. Maar de aerosolen kunnen een rol spelen in de hogere gevoeligheid die de modelleerders nu zien, misschien door de dikte en omvang van lage oceaanwolken te beïnvloeden. "We proberen te begrijpen of andere [modelontwikkelaars] hetzelfde proces hebben doorlopen", zegt Gettelman.

Antwoorden kunnen komen van een doorlopende oefening die het Coupled Model Intercomparison Project (CMIP) wordt genoemd, een voorloper van elke IPCC-ronde. Daarin voeren modelbouwers een standaardset simulaties uit, zoals het modelleren van het pre-industriële klimaat en het effect van een abrupte verviervoudiging van atmosferische CO 2 -niveaus, en vergelijken noten. Het zesde CMIP is nu minstens een jaar te laat. De eerste versie van het volgende IPCC-rapport moest begin april verschijnen, maar slechts een handvol teams had modellering van toekomstige projecties geüpload, zegt Fyfe, een auteur van het projecthoofdstuk van het rapport. "Het is gek, omdat het voelt alsof je een sciencefictionverhaal schrijft als het eerste-orde-concept."

De ambitieuze reikwijdte van deze CMIP is een reden voor de vertraging. Naast het uitvoeren van de standaard vijf simulaties, kunnen centra 23 extra modelleringsexperimenten uitvoeren, gericht op specifieke wetenschappelijke vragen, zoals cloudfeedbacks of voorspelling op korte termijn. De CMIP-teams is ook gevraagd om hun computercode strenger te documenteren dan in het verleden, en om hun modellen compatibel te maken met nieuwe evaluatiehulpmiddelen, zegt Veronika Eyring, een klimaatmodelbouwer in het Duitse ruimtevaartcentrum in Wessling, die dit samen leidt CMIP-ronde.

Dergelijke vergelijkingen kunnen de modelbouwers helpen reageren op de IPCC-auteurs, die hen doorspitten met vragen over de hogere gevoeligheid, zegt Gettelman. "Ze vragen ons, wat is er aan de hand?" Zegt hij. “Ze duwen mensen. Ze hebben ongeveer een jaar om dit uit te zoeken. '

Bij de beoordeling van hoe snel het klimaat kan veranderen, zal het volgende IPCC-rapport waarschijnlijk niet zo sterk leunen op modellen als eerdere rapporten, zegt Thorsten Mauritsen, een klimaatwetenschapper aan de Universiteit van Stockholm en een IPCC-auteur. Het zal ook naar ander bewijs kijken, in het bijzonder een groot onderzoek ter voorbereiding dat oude klimaten en observaties van recente klimaatverandering zal gebruiken om de gevoeligheid te beperken. IPCC zal waarschijnlijk ook niet alle projecties van alle modellen even zwaar wegen, voegt Fyfe eraan toe, in plaats daarvan de resultaten afwegen op basis van de geloofwaardigheid van elk model.

Toch blijven de modelresultaten verontrustend, zegt Gettelman. De planeet warmt immers al sneller op dan mensen aankunnen. "Het enge deel is dat deze modellen misschien gelijk hebben", zegt hij. "Omdat dat behoorlijk verwoestend zou zijn."