Hoe kan klimaatverandering de verzuring van de wereldzeeën of de luchtkwaliteit in China en India de komende decennia beïnvloeden, en welk klimaatbeleid zou effectief kunnen zijn om dergelijke effecten te minimaliseren? Om dergelijke vragen te beantwoorden, besluitvormers vertrouwen routinematig op wetenschappelijk onderbouwde projecties van fysieke en economische effecten van klimaatverandering op geselecteerde regio's en economische sectoren. Maar de prognoses die ze verkrijgen, zijn misschien niet zo betrouwbaar of nuttig als ze lijken:de huidige gouden standaard voor klimaateffectbeoordelingen - modelintercomparisonprojecten (MIP's) - schiet in veel opzichten tekort.

MIP's, die gedetailleerde klimaat- en impactmodellen gebruiken om de milieu- en economische effecten van verschillende klimaatveranderingsscenario's te beoordelen, vereisen internationale coördinatie tussen meerdere onderzoeksgroepen, en gebruik een rigide modelleringsstructuur met een vaste set klimaatveranderingsscenario's. Deze sterk verspreide inflexibele modelleringsaanpak maakt het moeilijk om consistente en tijdige klimaateffectbeoordelingen te maken in het kader van veranderend economisch en milieubeleid. In aanvulling, MIP's zijn gericht op één enkele economische sector tegelijk en vertegenwoordigen geen feedback tussen sectoren, waardoor hun vermogen om nauwkeurige projecties van klimaateffecten en zinvolle vergelijkingen van die effecten in meerdere sectoren te produceren, wordt aangetast.

Om deze nadelen te overwinnen, onderzoekers van het MIT Joint Program on the Science and Policy of Global Change stellen een alternatieve methode voor die slechts een handvol andere groepen nu nastreeft:een zelfconsistent modelleringskader om de klimaateffecten in meerdere regio's en sectoren te beoordelen. Ze beschrijven de implementatie van deze methode door het gezamenlijke programma en geven illustratieve voorbeelden in een nieuwe studie gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

De Joint Program-methode is in wezen een geïntegreerd beoordelingsmodel van de volgende generatie (IAM). IAM's komen meestal in twee vormen voor:ofwel als eenvoudige klimaatmodellen in combinatie met algoritmen die stijgingen van de gemiddelde mondiale oppervlaktetemperatuur vertalen in milieu- en economische schade die bekend staat als de sociale kosten van koolstof; of als meer gedetailleerde aardsysteemmodellen met steeds betere weergave van fysieke effecten, gekoppeld aan economische modellen. Het Joint Program IAM integreert een georuimtelijk opgeloste fysieke weergave van klimaateffecten in een gekoppeld modelleringskader voor mens en aarde.

Ontwikkeld in de afgelopen 26 jaar, het MIT Integrated Global System Modeling (IGSM) -raamwerk stelt onderzoekers in staat om klimaatveranderingsscenario's op maat te ontwerpen en de klimaateffecten onder die scenario's te beoordelen. Voor een bepaald klimaatveranderingsscenario, ze kunnen het raamwerk gebruiken om de keten van fysieke veranderingen op regionaal en sectoraal niveau te analyseren, en schat vervolgens de economische effecten op die niveaus.

"Het IGSM-raamwerk maakt het mogelijk om multisectorale klimaatimpactanalyses uit te voeren binnen een enkel modelleringskader binnen een enkele groep, " zegt Erwan Monier, hoofdauteur van de studie en hoofdonderzoeker bij het gezamenlijke programma. "Het reageert op veranderingen in het milieubeleid, intern consistent, en veel flexibeler dan internationale oefeningen met meerdere modellen."

In de studie, Monier en zijn co-auteurs pasten het IGSM-raamwerk toe om de klimaateffecten te beoordelen onder verschillende scenario's voor klimaatverandering:"Paris Forever, " een scenario waarin de toezeggingen van het Akkoord van Parijs tot 2030 worden uitgevoerd, en vervolgens tot 2100 op dat niveau gehouden; en "2C, " een scenario met een wereldwijd CO2-belastinggedreven emissiereductiebeleid dat is ontworpen om de opwarming van de aarde tegen 2100 te beperken tot 2 graden Celsius. De beoordelingen tonen aan dat "Paris Forever" zou leiden tot een breed scala aan verwachte klimaateffecten over de hele wereld, blijkt uit verschillende niveaus van oceaanverzuring, luchtkwaliteit, waterschaarste, en landbouwproductiviteit in verschillende regio's. Het "2C"-scenario, echter, zou een substantieel deel van deze effecten verminderen. De onderzoekers onderzochten ook aanvullende scenario's die door Shell International zijn ontwikkeld met betrekking tot de mogelijke ontwikkeling van koolstofarme energietechnologieën.

"Deze voorbeelden tonen het reactievermogen, consistentie en multisectorale capaciteit van onze aanpak, die volgens ons een veelbelovende richting vertegenwoordigt voor de gemeenschap van klimaatimpactmodellering, " zegt Sergey Paltsev, een co-auteur van de studie en adjunct-directeur van het MIT Joint Program, evenals een senior onderzoeker bij het MIT Energy Initiative en het MIT Center for Energy and Environmental Policy Research. "In tegenstelling tot traditionele IAM's en MIP's, de verbeterde gekoppelde mens-aarde-systeemmodellen zoals het IGSM-raamwerk stellen onderzoekers in staat om nieuwe emissiescenario's te ontwerpen in een kwestie van maanden in plaats van jaren, inconsistenties tussen verschillende modelcomponenten en scenario's vermijden, en analyseer meerdere sectoren tegelijk."

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), een populaire site met nieuws over MIT-onderzoek, innovatie en onderwijs.