Evenwichtsklimaatgevoeligheid - hoe gevoelig het klimaat op aarde is voor veranderingen in atmosferische kooldioxide - kan worden onderschat in individuele klimaatmodellen, volgens een team van klimaatwetenschappers.

"Probabilistische schattingen van klimaatsysteemeigenschappen zijn vaak gebaseerd op de vergelijking van modelsimulatie met waargenomen temperatuurregistraties en een schatting van de interne klimaatvariabiliteit, " rapporteren de onderzoekers in Geofysische onderzoeksbrieven . Als de interne klimaatvariabiliteit verkeerd is, dan zullen de probabilistische schattingen verkeerd zijn en kunnen klimaatvoorspellingen het doel missen.

"We kijken naar temperatuurveranderingen in de tropen en op het gematigde noordelijk halfrond op hogere breedtegraden, " zei Chris E. Forest, hoogleraar klimaatdynamiek aan Penn State. "We concentreren ons op eenvoudige enkelvoudige vergelijkingen en gebruiken tijdreeksanalyse, want om dit te laten werken, we moeten duizenden runs van de modellen maken."

Die vereiste van duizenden modelruns vereist ook grote hoeveelheden rekenkracht, en Forest is een medewerker van het Penn State Institute for Computational and Data Sciences.

Hoe veranderingen in de manier waarop het klimaat reageert op veranderingen in koolstofdioxide in de atmosfeer is belangrijk omdat koolstofdioxide als een warmte-vasthoudend broeikasgas de atmosfeer en de aarde opwarmt.

"Algemeen, we hebben twee keuzes:we kunnen ons aanpassen of beginnen met het verminderen van de uitstoot, " zei Forest. "We zullen beter moeten doen om langetermijnvoorspellingen te doen, omdat een grotere opwarming de oceanen zal doen stijgen als gevolg van smeltend ijs. We zien nu al de resultaten van opwarming van gewassen en gezondheid en waterbeschikbaarheid. Al deze risico's bepalen al onze beslissingen, onze keuzes. We moeten plannen kunnen maken voor de komende 20 jaar of de komende 50 jaar."

Wat Forest en zijn team willen doen, is een statement kunnen maken van wat we over 50 jaar kunnen verwachten.

Dit type voorspelling is niet eenvoudig, omdat de aarde niet overal in dezelfde mate opwarmt. Wat er in de tropen gebeurt, gebeurt niet op de noordelijke breedtegraden.

De onderzoekers gebruikten het Massachusetts Institute of Technology Earth System Model om de gevoeligheid van kansverdelingen voor drie klimaatsysteemeigenschappen te testen, inclusief evenwichtsklimaatgevoeligheid. Ze omvatten resultaten van 25 verschillende wetenschappelijke aardsysteemmodellen, waar elk anders is geconfigureerd.

"Elke modelleergroep moet bepalen welke criteria ze gebruiken om de kwaliteit van een model te beoordelen, en dat is vaak onduidelijk, "zei Forest. "In een, cloudfeedback kan hoger zijn, in een ander zouden ze andere componenten kunnen overwegen."

Niet alle modellen worden even lang gebruikt voor kalibratiedoeleinden of tijdens de opstartfase. De meeste zijn getest met een interval van 200 tot 300 jaar en slechts een paar groepen voerden simulaties uit voor meer dan 1 000. De individuele modelresultaten verschillen allemaal, en geen enkel model omvat het volledige scala aan interne variabiliteit.

De onderzoekers namen de geschatte interne klimaatvariabiliteit van deze 25 modellen en vergeleken de waargenomen klimaatverandering uit de historische periode met de MESM-simulaties. Vervolgens gebruikten ze resultaten van vergelijkbare, gecombineerde schattingen van interne klimaatvariabiliteit in hetzelfde systeemmodel van de aarde.

Ze ontdekten dat de onzekerheid van individuele modellen over het algemeen leidt tot een niet-robuuste enge schatting van klimaatgevoeligheid, terwijl het combineren van de onzekerheid van meerdere modellen bredere distributies oplevert.

De onderzoekers willen deze nieuwe resultaten gebruiken en kijken naar de scenario's van het Intergouvernementeel Panel over klimaatverandering en de volledige onzekerheid zien die is ingebed in die schattingen van het toekomstige klimaat.

"We zouden graag willen weten wat er gebeurt als we niets doen, wat kunnen we verwachten, "zei Forest. "Hoe effectief zullen de scenario's zijn om ons ertoe te brengen de doelstellingen van 1,5 of 2 graden Celsius (2,7 of 3,6 graden Fahrenheit) te halen voor maximale opwarming?"