IJskapmodellen zijn een essentieel hulpmiddel bij het maken van voorspellingen over de toekomst van de Groenlandse en Antarctische ijskappen. Hoe dan ook, deze modellen hebben nog een aantal zwakke punten. In een internationale modelvergelijking 14 onderzoeksgroepen voerden hun ijskapmodellen dezelfde atmosferische en oceaangegevens, en berekende welke extra hoeveelheden zeespiegelstijging Groenland en Antarctica tegen het jaar 2100 zouden bijdragen. Voor Groenland, de resultaten zijn consistent:als de uitstoot van broeikasgassen even hoog blijft, het eiland zal uiteindelijk zoveel ijs verliezen dat het 9 centimeter zal toevoegen aan de wereldwijde zeespiegelstijging. Als het op Antarctica aankomt, echter, de resultaten van de modellen lopen sterk uiteen. Sommigen voorspellen een extra zeespiegelstijging tot 30 centimeter; anderen pleiten voor een beduidend mindere stijging. De uitkomsten van de vergelijking worden vandaag gepubliceerd in een speciale uitgave van het online tijdschrift The Cryosfeer .

Vandaag, in veel wetenschappelijke en industriële sectoren, computersimulaties zijn een standaard onderzoeksinstrument. Echter, in vergelijking met specialisten op het gebied van vloeistofmechanica of werktuigbouwkundigen, ijskapmodelleurs hebben het bijzonder moeilijk om realistische computermodellen van hun onderzoeksonderwerp te ontwikkelen, om twee redenen. Voor een ding, als ze belangrijke parameters moeten meten of bevestigen met behulp van een echte ijskap, ze kunnen natuurlijk geen van de processen reproduceren die worden weergegeven in hun computersimulaties in het laboratorium. Voor een ander, bepaalde belangrijke parameters ontbreken nog. Bijvoorbeeld, we weten nog steeds vrijwel niets over hoe het landoppervlak in Groenland en Antarctica het glijden en stromen van ijsmassa's beïnvloedt, of hoe warm het water onder de drijvende ijstongen op Antarctica is. Als ijskapmodelbouwers de kwaliteit van hun model moeten controleren, hun enige optie is om het direct te vergelijken met andere modellen.

Zes jaar geleden, experts van 36 onderzoeksinstituten begonnen met een uitgebreide vergelijking van hun simulaties voor de Groenlandse en Antarctische ijskappen, en berekend (voor twee verschillende klimaatscenario's) in hoeverre het smelten op de platen de wereldwijde zeespiegelstijging van 2015 tot 2100 zou beïnvloeden. De ijskapmodellen werden geleverd met atmosferische en oceaangegevens geproduceerd door geselecteerde klimaatmodellen uit het gekoppelde model Intervergelijking Project Fase 5 (CMIP5), namelijk, die klimaatmodellen die zijn gebruikt om het 5e beoordelingsrapport van het IPCC op te stellen.

Groenlandse modellen onderschatten de effecten van klimaatverandering

Als het gaat om de toekomst van de Groenlandse ijskap, alle modellen zijn het erover eens:het zal massa blijven verliezen, bijdragen aan de wereldwijde zeespiegelstijging. Als de wereld tegen 2100 4,3 graden Celsius warmer wordt (RCP8.5-scenario), deze ijskapmodellen projecteren een extra zeespiegelstijging van ca. 9 centimeter. Als de opwarming minder ernstig is (RCP2.6-scenario), de extra stijging zal ca. 3,2 centimeter.

"De 14 vergeleken ijskapmodellen komen overeen met onze laatste waarnemingen, die aangeven dat de Groenlandse ijskap steeds meer ijs verliest, vooral aan de randen " zegt Dr. Martin Rückamp, een glacioloog en ijskapmodelleur van het Alfred Wegener Instituut, Helmholtz Center for Polar and Marine Research (AWI) in Bremerhaven die deelnamen aan het onderzoek. “Maar breder bekeken, de door de modellen voorspelde massaverliezen voor het tijdsbestek van 2015 tot heden liggen ver onder de werkelijk waargenomen verliezen. Simpel gezegd:de ijskapmodellen voor Groenland onderschatten de huidige veranderingen in de ijskap door klimaatverandering."

In een warmere wereld, de ijsmassa's in Oost-Antarctica zullen groeien

Wat betreft Antarctica, de resultaten van de modellen zijn veel gevarieerder. Als de uitstoot van broeikasgassen constant hoog blijft (RCP8.5), ze voorspellen dat Antarctica ergens tussen de -7,8 en 30,0 centimeter zal bijdragen aan de wereldwijde zeespiegelstijging. Wat het minteken aangeeft:sommige modellen voorspellen een significante afname van de bijdrage van Antarctica aan de zeespiegelstijging, zelfs als het gebied en het volume van ijs op Antarctica krimpen. "Deze simulaties laten zien dat, in een warmere wereld, er zou zoveel sneeuw vallen in Oost-Antarctica dat het nieuwe ijs dat daar gevormd wordt, opweegt tegen het ijs dat verloren gaat door het opwarmende zeewater in West-Antarctica, " legt AWI-ijskapmodelleur Dr. Thomas Kleiner uit, die ook meededen aan het onderzoek.

Voor West-Antarctica, de modellen voorspellen ijsverliezen die een extra zeespiegelstijging van maximaal 18,0 centimeter in 2100 zouden veroorzaken. als we erin zouden slagen de doelstellingen van het Akkoord van Parijs te halen en de opwarming van de aarde te beperken tot ruim onder de 2 graden Celsius (RCP2.6), de ijsverliezen op Antarctica zouden aanzienlijk minder zijn, waardoor een extra zeespiegelstijging van -1,4 tot 15,5 centimeter ontstaat.

Hoe moeten deze resultaten worden geïnterpreteerd? "De afgelopen 40 jaar we hebben een duidelijke neerwaartse trend waargenomen in Antarctica. De ijskap verliest steeds meer ijs, vooral in West-Antarctica, waar onze modellen ook grote ijsverliezen voorspelden. Dat gezegd hebbende, de versnelling van de gletsjers die in de modellen werden gesimuleerd, was veel minder uitgesproken dan wat we feitelijk hebben waargenomen, " zegt prof Angelika Humbert, een co-auteur van de studie en hoofd van de AWI's Ice Modeling-groep. Bovendien, de experts zien aanwijzingen dat de modellen de toekomstige ijsgroei op Oost-Antarctica overschatten. "Als onze vermoedens waar blijken te zijn, het zal ook betekenen dat de modellen onderschatten hoeveel Antarctica als geheel zal bijdragen aan toekomstige zeespiegelstijging, ’ onderstreept ze.

Meer zelfvertrouwen, maar er blijven onzekerheden

In vergelijking met eerdere onderzoeken, het ISMIP6-project heeft aanzienlijke vooruitgang geboekt. "Het spectrum aan resultaten van de modellen is nu kleiner. we kunnen meer vertrouwen hebben in hun prognoses, " zegt Thomas Kleiner. Tegelijkertijd echter, de vergelijking bracht bepaalde conceptuele zwakheden aan het licht. Een voorbeeld:voor de Antarctische simulaties, de effecten van de oceaan op de ijsplaten en gletsjers werden niet weergegeven met behulp van complexe benaderingen voor elke ijstong. In plaats daarvan, de modellen vertrouwden op enorm vereenvoudigde formules, die grote onzekerheid met zich meebracht. "Als resultaat, de modellen waren niet in staat om de verschillende smeltsnelheden aan de onderkant van de ijsplaten weer te geven, of om de werkelijk waargenomen versnelling van de gletsjers te simuleren, wat ik persoonlijk nogal verontrustend vind, ' zegt Angelika Humbert.

Nog een tekortkoming gevonden in de Antarctische simulaties:hoe neerslag werd weergegeven. Voor nauwkeurige projecties, dit aspect had moeten worden berekend met een regionaal klimaatmodel met hoge resolutie. Maar in het belang van de haalbaarheid atmosferische gegevens met een relatief lage resolutie van globale modellen werden gebruikt. In de volgende vergelijkingsronde al deze zwakheden moeten worden weggewerkt. Angelika Humbert:"Ons doel is dan om zo realistisch mogelijke simulaties van de ontwikkeling van de ijskappen te maken. simulatietijdframes moeten worden geselecteerd waarmee de resultaten van de modellen kunnen worden vergeleken met werkelijke waarnemingsgegevens." Onder deze omstandigheden, de ijsmodelleurs zouden dan dezelfde aanpak kunnen volgen als specialisten in vloeistofmechanica en real-world monitoringgegevens kunnen gebruiken om hun computersimulaties te valideren.