Onderzoek gepubliceerd in het nummer van deze week van Natuurcommunicatie onthult een aanzienlijke kans op een ijsvrije Noordelijke IJszee bij de limieten voor de opwarming van de aarde die zijn vastgelegd in de Overeenkomst van Parijs. Wetenschappers uit Zuid-Korea, Australië en de VS gebruikten resultaten van klimaatmodellen en een nieuwe statistische benadering om de waarschijnlijkheid te berekenen dat Arctisch zee-ijs verdwijnt bij verschillende opwarmingsniveaus.

Toekomstige klimaatprojecties worden meestal verkregen uit wereldwijde klimaatcomputermodellen. Deze modellen zijn gebaseerd op enkele honderdduizenden regels computercode, ontwikkeld om de fysische vergelijkingen van de atmosfeer op te lossen, oceaan, zee-ijs en andere klimaatcomponenten. Toekomstige broeikasgasconcentraties toepassen, elk computermodel produceert een versie van hoe de toekomst van het klimaat op aarde eruit zou kunnen zien. Deze informatie omzetten in praktische beslissingen is niet eenvoudig, vanwege de resterende onzekerheden in de omvang van de toekomstige klimaatverandering op regionale schaal. Besluitvorming in een opwarmende wereld vereist inzicht in de waarschijnlijkheid van bepaalde klimatologische gebeurtenissen.

Tot nu toe, het was moeilijk om zinvolle kansen te extraheren uit klimaatmodellen, omdat deze modellen soms gemeenschappelijke computercode delen of vergelijkbare veronderstellingen maken met betrekking tot de implementatie van minder goed begrepen processen, zoals wolken of vegetatie. Om nauwkeurigere schattingen van de waarschijnlijkheid van toekomstige klimaatverandering in het Noordpoolgebied te verkrijgen, het onderzoeksteam heeft een nieuwe statistische methode ontwikkeld die de resultaten van een reeks simulaties van klimaatcomputermodellen vertaalt naar waarschijnlijkheden. Deze methode rangschikt de modellen in termen van hoe goed ze overeenkomen met de huidige waarnemingen en houdt ook rekening met onderlinge afhankelijkheden tussen de modellen.

"Het vertalen van modelafhankelijkheid in wiskundige vergelijkingen is een al lang bestaand probleem in de klimaatwetenschap. Het is opwindend om te zien dat onze methode een algemeen kader kan bieden om dit probleem op te lossen, " zei co-auteur Won Chang, assistent-professor bij de afdeling Wiskundige Wetenschappen aan de Universiteit van Cincinnati, ONS..

De onderzoekers pasten de nieuwe statistische methode toe op klimaatmodelprojecties van de 21e eeuw. Met behulp van 31 verschillende klimaatmodellen, die een grote onderlinge afhankelijkheid vertonen, de auteurs vinden dat er een kans van ten minste 6% is dat het zomerse zee-ijs in de Noordelijke IJszee zal verdwijnen bij een opwarming van 1,5 °C boven het pre-industriële niveau - een ondergrens die wordt aanbevolen door de Overeenkomst van Parijs van het Raamverdrag van de Verenigde Naties inzake klimaatverandering (Figuur 1). Voor een opwarming van 2°C, de kans om het ijs te verliezen stijgt tot minimaal 28%. Hoogstwaarschijnlijk zullen we voor het eerst een zee-ijsvrije zomer Noordelijke IJszee zien bij een opwarming van 2 tot 2,5 ° C.

"Ons werk biedt een nieuw statistisch en wiskundig raamwerk om klimaatverandering en impactkansen te berekenen, " merkte Jason Evans op, professor aan het Climate Change Research Centre in UNSW Australia in Sydney.

"Tot nu toe, er was geen vastgesteld wiskundig raamwerk om kansen toe te kennen aan niet-exclusieve theorieën. Hoewel we de nieuwe aanpak alleen op klimaatmodellen hebben getest, we zijn benieuwd of de techniek ook op andere gebieden kan worden toegepast, zoals beursvoorspellingen, onderzoek naar vliegtuigongevallen, of in medisch onderzoek, " zegt Roman Olson, de hoofdauteur en onderzoeker van het Institute for Basic Science, Centrum voor Klimaatfysica (ICCP) in Zuid-Korea.