In een review paper gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap , een groep klimaatexperts pleit ervoor om paleoklimaatgegevens mee te nemen in de ontwikkeling van klimaatmodellen. Dergelijke modellen worden wereldwijd gebruikt om de effecten van door de mens veroorzaakte uitstoot van broeikasgassen te beoordelen, scenario's voor het toekomstige klimaat voorspellen en strategieën voor mitigatie voorstellen.

Een internationaal team van klimaatwetenschappers suggereert dat onderzoekscentra over de hele wereld die numerieke modellen gebruiken om toekomstige klimaatverandering te voorspellen, simulaties van vroegere klimaten zouden moeten opnemen in hun evaluatie en verklaring van hun modelprestaties.

"We dringen er bij de ontwikkelaars van klimaatmodellen op aan om aandacht te besteden aan het verleden en het actief te betrekken bij het voorspellen van de toekomst, " zei Jessica Tierney, de hoofdauteur van het artikel en een universitair hoofddocent aan de afdeling Geowetenschappen van de Universiteit van Arizona. "Als je model eerdere klimaten nauwkeurig kan simuleren, het zal waarschijnlijk veel beter werken om toekomstige scenario's goed te krijgen."

Naarmate er meer en betere informatie beschikbaar komt over klimaten in de verre geschiedenis van de aarde, die vele miljoenen jaren teruggaat voordat de mens bestond, klimaten uit het verleden worden steeds relevanter voor het verbeteren van ons begrip van hoe belangrijke elementen van het klimaatsysteem worden beïnvloed door broeikasgasniveaus, volgens de auteurs van de studie. In tegenstelling tot historische klimaatrecords, die doorgaans slechts een eeuw of twee teruggaan - slechts een oogwenk in de klimaatgeschiedenis van de planeet - paleoklimaten bestrijken een veel breder scala aan klimatologische omstandigheden die klimaatmodellen kunnen informeren op een manier waarop historische gegevens dat niet kunnen. Deze perioden in het verleden van de aarde omvatten een groot temperatuurbereik, neerslagpatronen en ijskapverdeling.

"Klippen uit het verleden moeten worden gebruikt om klimaatmodellen te evalueren en te verfijnen, Tierney zei. "Kijken naar het verleden om de toekomst te informeren kan helpen om de onzekerheden rond projecties van temperatuurveranderingen te verkleinen, ijskappen, en de waterkringloop."

Typisch, klimaatwetenschappers evalueren hun modellen met gegevens uit historische weerrecords, zoals satellietmetingen, temperatuur van het zeeoppervlak, windsnelheden, bewolking en andere parameters. De algoritmen van het model worden vervolgens aangepast en afgestemd totdat hun voorspellingen in overeenstemming zijn met de waargenomen klimaatrecords. Dus, als een computersimulatie een historisch nauwkeurig klimaat oplevert op basis van de waarnemingen die in die tijd zijn gedaan, het wordt geschikt geacht om het toekomstige klimaat met redelijke nauwkeurigheid te voorspellen.

"We merken dat veel modellen zeer goed presteren in historische klimaten, maar niet zo goed met klimaten uit het geologische verleden van de aarde, ' zei Tierney.

Een reden voor de verschillen zijn verschillen in hoe de modellen de effecten van wolken berekenen, wat een van de grote uitdagingen is bij klimaatmodellering, zei Tierney. Dergelijke verschillen zorgen ervoor dat verschillende modellen van elkaar afwijken in termen van wat klimaatwetenschappers klimaatgevoeligheid noemen:een maat voor hoe sterk het klimaat op aarde reageert op een verdubbeling van de uitstoot van broeikasgassen.

Verschillende modellen van de nieuwste generatie die worden gebruikt voor het volgende rapport van het Intergouvernementeel Panel over klimaatverandering, of IPCC, een hogere klimaatgevoeligheid hebben dan eerdere iteraties, Tierney legde het uit.

"Dit betekent dat als je de uitstoot van kooldioxide verdubbelt, ze produceren meer opwarming van de aarde dan hun vorige tegenhangers, dus de vraag is:hoeveel vertrouwen hebben we in deze zeer gevoelige nieuwe modellen?"

Tussen IPCC-rapporten, die doorgaans om de acht jaar worden uitgebracht, klimaatmodellen worden geactualiseerd op basis van de laatste onderzoeksgegevens.

"Modellen worden complexer, en in theorie, ze worden beter, maar wat betekent dat?' zei Tierney. 'Je wilt weten wat er in de toekomst gebeurt, dus je wilt het model kunnen vertrouwen met betrekking tot wat er gebeurt als reactie op hogere niveaus van kooldioxide."

Hoewel er in de klimaatwetenschappelijke gemeenschap geen debat is over het verbruik van menselijke fossiele brandstoffen dat de aarde naar een warmere staat duwt waarvoor geen historisch precedent bestaat, verschillende modellen genereren verschillende voorspellingen. Sommigen voorspellen een stijging van wel 6 graden Celsius tegen het einde van de eeuw.

Tierney zei dat terwijl de atmosfeer van de aarde kooldioxideconcentraties heeft ervaren die veel hoger zijn dan het huidige niveau van ongeveer 400 deeltjes per miljoen, er is geen tijd in het geologische record die overeenkomt met de snelheid waarmee mensen bijdragen aan de uitstoot van broeikasgassen.

In de krant, de auteurs pasten klimaatmodellen toe op verschillende bekende klimaatextremen uit het verleden uit het geologische record. Het meest recente warme klimaat dat een blik in de toekomst biedt, vond ongeveer 50 miljoen jaar geleden plaats tijdens het Eoceen, zei Tierney. Wereldwijde kooldioxide was op 1, 000 delen per miljoen in die tijd en er waren geen grote ijskappen.

"Als we de uitstoot niet terugdringen, we zijn op weg naar Eoceen-achtige CO ₂ niveaus tegen 2100, ' zei Tierney.

De auteurs bespreken klimaatveranderingen tot aan het Krijt, ongeveer 90 miljoen jaar geleden, toen dinosaurussen nog over de aarde regeerden. Die periode laat zien dat het klimaat nog warmer kan worden, een scenario dat Tierney omschreef als "nog enger, " met kooldioxidegehaltes tot 2, 000 delen per miljoen en de oceanen zo warm als een badkuip.

"De sleutel is CO ₂ , Tierney zei. "Telkens als we bewijs zien van een warm klimaat in de geologische gegevens, CO ₂ ook hoog."

Sommige modellen zijn veel beter dan andere in het produceren van de klimaten die te zien zijn in het geologische record, wat de noodzaak onderstreept om klimaatmodellen te testen tegen paleoklimaten, zeiden de auteurs. Vooral, warme klimaten uit het verleden, zoals het Eoceen, benadrukken de rol die wolken spelen bij het bijdragen aan warmere temperaturen onder verhoogde koolstofdioxidegehalten.

"We dringen er bij de klimaatgemeenschap op aan om in een vroeg stadium modellen op paleoklimaten te testen, terwijl de modellen worden ontwikkeld, in plaats van achteraf, wat de huidige praktijk is, "Zei Tierney. "Schijnbaar kleine dingen zoals wolken beïnvloeden de energiebalans van de aarde op belangrijke manieren en kunnen de temperaturen beïnvloeden die je model voor het jaar 2100 produceert."