De snelheid waarmee de planeet opwarmt als reactie op de aanhoudende ophoping van warmtevasthoudend kooldioxidegas zou in de toekomst kunnen toenemen, volgens nieuwe simulaties van een vergelijkbare warme periode van meer dan 50 miljoen jaar geleden.

Onderzoekers van de Universiteit van Michigan en de Universiteit van Arizona gebruikten een ultramodern klimaatmodel om - voor de eerste keer - met succes de extreme opwarming van het vroege Eoceen te simuleren, die wordt beschouwd als een analoog voor het toekomstige klimaat van de aarde.

Ze ontdekten dat de snelheid van opwarming dramatisch toenam naarmate het koolstofdioxidegehalte steeg, een bevinding met verstrekkende gevolgen voor het toekomstige klimaat op aarde, de onderzoekers rapporteren in een paper gepland voor publicatie op 18 september in het tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang .

Een andere manier om dit resultaat te vermelden is dat het klimaat van het vroege Eoceen steeds gevoeliger werd voor extra kooldioxide naarmate de planeet warmer werd.

"We waren verrast dat de klimaatgevoeligheid net zoveel toenam als met toenemende koolstofdioxidegehaltes, " zei eerste auteur Jiang Zhu, een postdoctoraal onderzoeker bij de U-M afdeling Aard- en Milieuwetenschappen.

"Het is een enge bevinding omdat het aangeeft dat de temperatuurrespons op een toename van koolstofdioxide in de toekomst groter zou kunnen zijn dan de respons op dezelfde toename van CO ₂ nu. Dit is geen goed nieuws voor ons."

De onderzoekers stelden vast dat de grote toename in klimaatgevoeligheid die ze waarnamen - die niet was waargenomen bij eerdere pogingen om het vroege Eoceen te simuleren met vergelijkbare hoeveelheden koolstofdioxide - waarschijnlijk te wijten is aan een verbeterde weergave van wolkenprocessen in het klimaatmodel dat ze gebruikten, het Community Earth System Model versie 1.2, of CESM1.2.

De opwarming van de aarde zal naar verwachting de verspreiding en soorten wolken in de atmosfeer van de aarde veranderen, en wolken kunnen zowel verwarmende als verkoelende effecten hebben op het klimaat. In hun simulaties van het Vroege Eoceen, Zhu en zijn collega's vonden een vermindering van de clouddekking en ondoorzichtigheid die de CO . versterkten ₂ -geïnduceerde opwarming.

Dezelfde cloudprocessen die verantwoordelijk zijn voor verhoogde klimaatgevoeligheid in de Eoceen-simulaties zijn vandaag actief, volgens de onderzoekers.

"Onze bevindingen benadrukken de rol van kleinschalige cloudprocessen bij het bepalen van grootschalige klimaatveranderingen en suggereren een mogelijke toename van de klimaatgevoeligheid met toekomstige opwarming, " zei UM paleoklimaatonderzoeker Christopher Poulsen, een co-auteur van de wetenschappelijke vooruitgang papier.

"De gevoeligheid die we afleiden voor het Eoceen is inderdaad erg hoog, hoewel het onwaarschijnlijk is dat de klimaatgevoeligheid tijdens ons leven het Eoceen-niveau zal bereiken, " zei Jessica Tierney van de Universiteit van Arizona, de derde auteur van het papier.

Het Vroege Eoceen (ongeveer 48 miljoen tot 56 miljoen jaar geleden) was de warmste periode van de afgelopen 66 miljoen jaar. Het begon met het Paleoceen-Eoceen Thermal Maximum, die bekend staat als de PETM, de meest ernstige van een aantal korte, intens warme gebeurtenissen.

Het vroege Eoceen was een tijd van verhoogde atmosferische kooldioxideconcentraties en oppervlaktetemperaturen die minstens 14 graden Celsius (25 graden Fahrenheit) warmer waren, gemiddeld, dan vandaag. Ook, het verschil tussen de temperaturen op de evenaar en de polen was veel kleiner.

Geologisch bewijs suggereert dat het koolstofdioxidegehalte in de atmosfeer 1 bereikte. 000 delen per miljoen in het Vroege Eoceen, meer dan het dubbele van het huidige niveau van 412 ppm. Als er niets wordt gedaan om de CO2-uitstoot van de verbranding van fossiele brandstoffen te beperken, CO ₂ niveaus kunnen weer 1 bereiken 000 ppm tegen het jaar 2100, volgens klimaatwetenschappers.

Tot nu, klimaatmodellen zijn niet in staat geweest om de extreme oppervlaktewarmte van het vroege Eoceen te simuleren - inclusief de plotselinge en dramatische temperatuurpieken van het PETM - door uitsluitend te vertrouwen op atmosferische CO ₂ niveaus. Ongefundeerde wijzigingen aan de modellen waren nodig om de cijfers te laten werken, zei Poulsen, hoogleraar bij de afdeling Aard- en Milieuwetenschappen van de UM en associate dean voor natuurwetenschappen.

"Al decenia, de modellen hebben deze temperaturen onderschat, en de gemeenschap heeft lang aangenomen dat het probleem lag bij de geologische gegevens, of dat er een opwarmingsmechanisme was dat niet werd herkend, " hij zei.

Maar het CESM1.2-model was in staat om zowel de warme omstandigheden als de lage temperatuurgradiënt van evenaar tot pool te simuleren die in de geologische archieven wordt gezien.

"Voor de eerste keer, een klimaatmodel komt overeen met het geologische bewijs uit de doos - dat wil zeggen, zonder opzettelijke aanpassingen aan het model. Het is een doorbraak voor ons begrip van warme klimaten uit het verleden, ' zei Tierney.

CESM1.2 was een van de klimaatmodellen die werden gebruikt in het gezaghebbende vijfde beoordelingsrapport van het Intergouvernementeel Panel over klimaatverandering, voltooid in 2014. Het vermogen van het model om de opwarming van het vroege Eoceen op bevredigende wijze te simuleren, biedt sterke ondersteuning voor CESM1.2's voorspelling van toekomstige opwarming, die wordt uitgedrukt door een belangrijke klimaatparameter die evenwichtsklimaatgevoeligheid wordt genoemd.

De term evenwichtsklimaatgevoeligheid verwijst naar de langetermijnverandering in de mondiale temperatuur die het gevolg zou zijn van een aanhoudende verdubbeling - die honderden tot duizenden jaren duurt - van kooldioxideniveaus boven de pre-industriële basislijn van 285 ppm. De consensus onder klimaatwetenschappers is dat de ECS waarschijnlijk tussen 1,5 C en 4,5 C (2,7 F-8,1 F) ligt.

De evenwichtsklimaatgevoeligheid in CESM1.2 ligt aan de bovenkant van dat consensusbereik bij 4,2 C (7,7 F). De vroege Eoceen-simulaties van de door de U-M geleide studie vertoonden een toenemende evenwichtsklimaatgevoeligheid met opwarming, suggereert een Eoceen-gevoeligheid van meer dan 6,6 C (11,9 F), veel groter dan de huidige waarde.