We weten dat CO ₂ is de planeet aan het opwarmen. Maar als we de gevolgen ervan willen begrijpen en risico's willen afwenden, nauwkeurigere weer- en klimaatmodellen zijn cruciaal, zegt Nicolas Gruber.

Modellen zijn cruciaal voor de weer- en klimaatwetenschappen. Zonder de huidige modellen betrouwbare weersvoorspellingen na morgen zouden bijna onmogelijk zijn, en we zouden slechts een vaag idee hebben van wat de opwarming van de aarde voor ons in petto heeft.

In het recent gestarte onderzoeksproject EXCLAIM1 we willen voortbouwen op deze prestatie en de volgende generatie weer- en klimaatmodellen ontwikkelen. De nieuwe modellen zullen zorgen voor een veel hogere resolutie van de belangrijkste processen in de atmosfeer en oceanen. Werkzaam binnen het Center for Climate Systems Modeling (C2SM), het onderzoeksteam zal het model en de data-infrastructuur creëren waarmee we stormen kunnen simuleren, onweer, en wolken op wereldschaal. Dit zal leiden tot betrouwbaardere weersvoorspellingen en nauwkeurigere klimaatprognoses.

Wedden we op het juiste paard?

Natuurlijk, dit roept ook vragen op. Weten we al niet genoeg over klimaatverandering? Wat heeft het voor zin om de weersvoorspelling net iets beter te maken? Is het de enorme inspanning waard?

Inderdaad, we weten al met grote zekerheid dat mensen verantwoordelijk zijn voor het grootste deel van de opwarming die we waarnemen. We begrijpen de relatie tussen CO ₂ emissies en temperatuur relatief nauwkeurig, en we hebben erkend dat we de CO .-uitstoot moeten verminderen ₂ emissies in de komende decennia tot nul terugbrengen om de klimaatdoelstellingen van Parijs te halen. Ons begrip van deze kwesties is al voldoende om duidelijke beleidsaanbevelingen af ​​te leiden.

Echter, er zijn veel andere aspecten van klimaatverandering die we niet goed kennen. Bijvoorbeeld, we hebben een slecht begrip van hoe weer- en stormsystemen zich in de toekomst zullen ontwikkelen, of tropische cyclonen vaker zullen voorkomen, en hoe wolken en neerslag zullen veranderen. Deze beperkingen hebben veel te maken met het feit dat de huidige klimaatmodellen, bot gezegd, zijn in veel opzichten gewoon te vaag; ze lossen deze fenomenen en processen gewoon niet adequaat op.

Licht werpen op fundamentele processen

Klimaatmodellen plaatsen een raster over de aarde of de oceaan en berekenen de toestand van de atmosfeer voor elke cel; dit helpt ons om weer en klimaat beter te begrijpen en te voorspellen. Hoe kleiner de rastercel, hoe hoger de resolutie. Huidige mondiale klimaatmodellen hebben doorgaans rastercellen met een breedte van ongeveer 100 km

Als resultaat, deze modellen lossen geen belangrijke processen in de atmosfeer of oceaan op, met name processen die op een schaal van enkele kilometers plaatsvinden, zoals wolken en stormen. Dit dwingt ons om de invloed van deze processen indirect in te schatten, parametrisering gebruiken. Dit leidt tot onzekerheid in voorspellingen, aangezien wolken en stormen niet alleen ons dagelijkse weer bepalen, maar ook cruciaal zijn voor het klimaat.

Als we nauwkeuriger willen kwantificeren hoeveel neerslag er ooit zal vallen, en hoe wolken de klimaatverandering zullen beïnvloeden, dan moeten we de dynamiek van deze processen simuleren volgens de wetten van de fysica, in plaats van ze te parametriseren. We verwachten dat we deze parameterisatiemuur kunnen doorbreken met de modellen met hoge resolutie die we in het EXCLAIM-project zullen ontwikkelen.

Verscherp de weergave

Door hun hogere resolutie, dergelijke modellen zullen onze blik op de toekomst verscherpen. Dit zal ons op twee manieren helpen:ten eerste, we zullen de meteorologische gemiddelden voor de toekomst nauwkeuriger kunnen bepalen. Dit zal onze klimaatprognoses verbeteren. En ten tweede, we zullen meer betrouwbare informatie krijgen over de toekomstige variatie rond dat gemiddelde, d.w.z., we zullen het weer van de toekomst verbeteren. Zoals de stormen en overstromingen van half juli ons eraan hebben herinnerd, het is het veranderende weer, en vooral de uitersten ervan, dat zal ons het meest uitdagen nu het klimaat blijft opwarmen.

Op deze manier, betrouwbaardere weersvoorspellingen en nauwkeurigere klimaatsimulaties zullen de risico's voor de samenleving en haar infrastructuur helpen verminderen. Hoe beter we de klimaateffecten begrijpen, hoe beter we ons aan hen kunnen aanpassen. Het lijdt weinig twijfel dat naast de vermindering van de uitstoot, we zullen ons moeten aanpassen aan een veranderend klimaat. Zelfs als we de 2-gradendoelstelling halen, landen als Zwitserland zullen aanzienlijk blijven opwarmen:tegen het einde van de eeuw zullen het is hier waarschijnlijk meer dan 3 graden Celsius warmer dan in pre-industriële tijden.

Groot voordeel voor de samenleving

Ons project werkt niet in een vacuüm:we ontwikkelen onze modellen, en vooral hun concrete toepassingen, in nauwe samenwerking met onze projectpartners. Een voorbeeld hiervan zijn de Zwitserse klimaatscenario's die ETH Zürich en MeteoSwiss regelmatig creëren onder auspiciën van C2SM.3 EXCLAIM zal een modelconfiguratie met hoge resolutie ontwikkelen voor het Alpengebied om extreme gebeurtenissen zoals hevige neerslag, droogtes en hittegolven met meer zekerheid in de toekomst. Dit betekent dat deze scenario's ervoor kunnen zorgen dat middelen voor adaptatiemaatregelen optimaal worden ingezet.

Natuurlijk, zelfs onze nieuwe modellen zullen hun grenzen bereiken. Maar door veel fundamentele processen beter op te lossen, we kunnen deze modellen beter valideren met waarnemingen en ze vervolgens verfijnen in een continu proces. Dit komt niet alleen het onderzoek ten goede, maar ook de samenleving. Daarom ben ik ervan overtuigd dat ons streven de moeite waard is.