Een nieuwe studie van klimaatonderzoekers van de Universiteit van Michigan concludeert dat sommige van de nieuwste generatie klimaatmodellen mogelijk te gevoelig zijn voor toename van koolstofdioxide en daarom een ​​toekomstige opwarming voorspellen die onrealistisch hoog is.

In een brief die gepland staat voor publicatie op 30 april in het tijdschrift Natuur Klimaatverandering , de onderzoekers zeggen dat projecties van een van de toonaangevende modellen, bekend als CESM2, worden niet ondersteund door geologisch bewijs van een eerdere opwarmingsperiode van ongeveer 50 miljoen jaar geleden.

De onderzoekers gebruikten het CESM2-model om temperaturen te simuleren tijdens het Vroege Eoceen, een tijd waarin regenwouden bloeiden in de tropen van de Nieuwe Wereld, volgens fossiel bewijs.

Maar het CESM2-model voorspelde landtemperaturen in het vroege Eoceen van meer dan 55 graden Celsius (131 F) in de tropen, die veel hoger is dan de temperatuurtolerantie van fotosynthese van planten - in strijd met het fossiele bewijs. Gemiddeld over de hele wereld, het model voorspelde oppervlaktetemperaturen van ten minste 6 C (11 F) warmer dan schattingen op basis van geologisch bewijs.

"Sommige van de nieuwste modellen die worden gebruikt om toekomstige voorspellingen te doen, zijn mogelijk te gevoelig voor toename van kooldioxide in de atmosfeer en voorspellen dus te veel opwarming, " zei Chris Poulsen van U-M, een professor in het U-M Department of Earth and Environmental Sciences en een van de drie auteurs van de studie.

De andere auteurs zijn UM-postdoctoraal onderzoeker Jiang Zhu en Bette Otto-Bliesner van het National Center for Atmospheric Research. Ze zeggen dat hun onderzoek laat zien hoe geologisch bewijs kan worden gebruikt om klimaatmodellen en voorspellingen van toekomstige opwarming te benchmarken.

De nieuwe studie richt zich op een belangrijke klimaatparameter genaamd evenwichtsklimaatgevoeligheid, of ECS. ECS verwijst naar de langetermijnverandering in de mondiale temperatuur die het gevolg zou zijn van een aanhoudende verdubbeling - die honderden tot duizenden jaren aanhoudt - van warmtevasthoudend koolstofdioxide boven het pre-industriële basisniveau van 285 delen per miljoen.

Het huidige CO2-niveau is ongeveer 410 ppm, en klimaatwetenschappers zeggen dat atmosferische concentraties 1 kunnen bereiken 000 ppm tegen het jaar 2100 als er niets wordt gedaan om de koolstofemissies door de verbranding van fossiele brandstoffen te beperken.

Al decenia, de meeste van de topklimaatmodellen voorspelden een evenwichtsklimaatgevoeligheid van ongeveer 3 graden Celsius (5,4 F), met een bereik van 1,5 tot 4,5 C (2,7 tot 8,1 F).

Maar dat veranderde onlangs met enkele van de nieuwste klimaatmodellen die deelnamen aan CMIP6. Het Coupled Model Intercomparison Project (CMIP) is een internationaal gecoördineerde inspanning tussen klimaatwetenschappelijke instellingen, en het is nu in zijn zesde fase. Het volgende beoordelingsrapport van het gezaghebbende Intergouvernementele Panel inzake klimaatverandering, die volgend jaar komt, zal vertrouwen op CMIP6-modellen.

Tien van de 27 CMIP6-modellen hebben een evenwichtsklimaatgevoeligheid hoger dan 4,5 C (8,1 F), wat betekent dat ze gevoeliger zijn voor CO2-stijgingen dan de meeste modellen van de vorige generatie. Het CESM2-model (Community Earth System Model, versie 2) getest door het U-M-led onderzoeksteam is een van die CMIP6-modellen en heeft een evenwichtsklimaatgevoeligheid van 5,3 C (9,5 F).

De voorloper van CESM2, het CESM1.2-model, deed opmerkelijk goed werk bij het simuleren van temperaturen tijdens het Vroege Eoceen, volgens de onderzoekers. Het heeft een evenwichtsklimaatgevoeligheid van 4,2 C (7,6 F).

"Onze studie impliceert dat de klimaatgevoeligheid van CESM2 van 5,3 C waarschijnlijk te hoog is. Dit betekent dat de voorspelling van toekomstige opwarming onder een scenario met veel CO2 ook te hoog zou zijn, " zei Zhu, eerste auteur van de Natuur Klimaatverandering brief.

"Uitzoeken of de hoge klimaatgevoeligheid in CMIP6-modellen realistisch is, is van enorm belang voor ons om te anticiperen op toekomstige opwarming en om adaptatieplannen te maken, ", zei Otto-Bliesner van NCAR.

De simulaties van het team van het Vroege Eoceen bevatten de nieuwste paleoklimaatreconstructies en bevatten gegevens over paleogeografie, vegetatiebedekking en landoppervlakte-eigenschappen. Reconstructies van atmosferische koolstofdioxideniveaus uit die tijd dateren van vóór ijskernrecords en zijn gebaseerd op geochemische en paleobotanische proxy's.

Het vijfde evaluatierapport van het Intergouvernementeel Panel inzake klimaatverandering, afgerond in 2014, zei dat de wereldwijde stijging van de oppervlaktetemperatuur tegen het einde van de 21e eeuw waarschijnlijk meer dan 1,5 C zal bedragen ten opzichte van de periode van 1850 tot 1900 voor de meeste emissiescenario's, en zal waarschijnlijk hoger zijn dan 2,0 C voor sommige emissiescenario's.

De projecties in die beoordeling waren gebaseerd op de vorige generatie CMIP-modellen, bekend als CMIP5-modellen. De nieuwere CMIP6-modellen zullen waarschijnlijk leiden tot prognoses van een nog grotere opwarming. Het langetermijndoel van het klimaatakkoord van Parijs is om de stijging van de mondiale gemiddelde temperatuur ruim onder de 2 C boven het pre-industriële niveau te houden en inspanningen voort te zetten om de stijging te beperken tot 1,5 C.