Nieuw onderzoek toont aan dat natuurlijk voorkomende klimaatvariaties helpen om een ​​al lang bestaand verschil tussen klimaatmodellen en satellietwaarnemingen van de opwarming van de aarde te verklaren.

Satellietmetingen van veranderingen in de atmosferische temperatuur op wereldschaal begonnen eind 1978 en gaan door tot op de dag van vandaag. Ten opzichte van de meeste modelsimulaties, satellietgegevens hebben consequent minder opwarming van de lagere atmosfeer van de aarde aangetoond. Dit heeft ertoe geleid dat sommige onderzoekers concluderen dat klimaatmodellen te gevoelig zijn voor de uitstoot van broeikasgassen, en zijn dus niet bruikbaar voor het maken van toekomstige projecties van klimaatverandering.

In plaats daarvan, het verschil tussen model en satelliet wordt grotendeels veroorzaakt door natuurlijke variaties in het klimaat op aarde. "Natuurlijke klimaatvariabiliteit heeft waarschijnlijk de waargenomen opwarming tijdens het satelliettijdperk verminderd", zegt Stephen Po-Chedley, een Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) klimaatwetenschapper en hoofdauteur van een paper dat verschijnt in de Proceedings van de National Academy of Sciences .

De belangrijkste oorzaak van natuurlijke jaar-op-jaar variaties in het mondiale klimaat is de El Niño-Southern Oscillation (ENSO). Om de paar jaar, ENSO produceert een El Niño-evenement, wat resulteert in een wijdverbreide opwarming van de atmosfeer en de oceaan die enkele maanden duurt. De koude fase van ENSO is La Niña, die de atmosfeer afkoelt en aanleiding geeft tot een duidelijk patroon van koelere dan gebruikelijke zee-oppervlaktetemperaturen in de centrale en oostelijke tropische Stille Oceaan, met warmer water naar het noorden en zuiden.

Veel klimaatmodellen produceren ENSO-variaties, maar de timing van deze gebeurtenissen wordt niet gespecificeerd in modelsimulaties. "Hoewel modellen bedoeld zijn om het gemiddelde klimaat weer te geven, zijn veranderingen en realistische natuurlijke variaties, ze kunnen de exacte timing van natuurlijke klimaatgebeurtenissen alleen bij toeval simuleren, ' zei Po Chedley.

Sommige decennia geven de voorkeur aan El Niño- of La Niña-evenementen. Clustering van El Niño- en La Niña-gebeurtenissen kan decadale oscillaties veroorzaken die de snelheid van atmosferische opwarming beïnvloeden. Simulaties met gekoppelde modellen van de atmosferische en oceaancirculatie produceren zulke decadale oscillaties, maar hun fasering komt niet noodzakelijk overeen met de echte wereld tijdens het satelliettijdperk.

Qiang Fu, professor aan de Universiteit van Washington en auteur van de studie, merkt op dat, "Hoewel het algemeen bekend is dat natuurlijke variabiliteit kan leiden tot decennialange perioden van gematigde opwarming, deze studie toont aan dat het ook een belangrijke rol kan spelen in de relatief lange tijdschalen van 40 jaar die relevant zijn voor satellietrecords."

Klimaatmodellen simuleren doorgaans aanzienlijk meer opwarming dan satellietgegevens in de tropische troposfeer (het laagste deel van de atmosfeer, die zich uitstrekt van het aardoppervlak tot een hoogte van ongeveer 11 mijl). Dit deel van de atmosfeer was van bijzonder belang in eerdere model-satellietvergelijkingen.

De onderzoekers herbekeken dergelijke vergelijkingen, het analyseren van honderden simulaties van de nieuwste generatie wereldwijde klimaatmodellen. Ze ontdekten dat natuurlijke klimaatvariabiliteit een belangrijk onderdeel is van de verschillen tussen gemodelleerde en waargenomen opwarmingssnelheden. Ongeveer 13 procent van de meer dan 400 simulaties toonde opwarming van de tropische troposfeer binnen het bereik van satellietresultaten. De modelsimulaties die overeenkomen met het satellietrecord hebben de neiging om een ​​La Niña-achtig temperatuurveranderingspatroon te vertonen, net als de waarnemingen.

Een dergelijke overeenkomst levert twee belangrijke bevindingen op. Eerst, ondanks beweringen van het tegendeel, huidige klimaatmodellen kunnen de opwarming van de tropische troposfeer simuleren die consistent is met waarnemingen. Tweede, natuurlijke variabiliteit heeft waarschijnlijk de opwarming van de troposfeer tijdens het satelliettijdperk verminderd, zowel in de echte wereld als in simulaties die consistent zijn met de opwarmingssnelheden van satellieten.

Een andere belangrijke bevinding van de studie heeft betrekking op de suggestie dat verschillen tussen gemodelleerde en waargenomen opwarmingssnelheden te wijten zijn aan fouten in "klimaatgevoeligheid" - de omvang van de opwarming als reactie op toename van broeikasgassen.

"Modellen met zowel hoge als lage gevoeligheid voor toename van broeikasgassen kunnen simulaties produceren die consistent zijn met de opwarming die wordt geschat door satellieten, " zei Po-Cchedley. "Bij het verzoenen van gemodelleerde en waargenomen opwarmingssnelheden, het is vrij duidelijk uit ons werk dat klimaatgevoeligheid niet de enige bepalende factor is voor atmosferische opwarming. Natuurlijke variabiliteit is een belangrijk stukje in de puzzel."