Zoveel klimaatmodellen, zo weinig tijd … Een nieuwe manier om de temperatuur van de oceaan te meten, helpt wetenschappers om de waarschijnlijke en onwaarschijnlijke scenario's van opwarming van de aarde te scheiden.

We hebben gehoord dat stijgende temperaturen zullen leiden tot een stijging van de zeespiegel, maar wat velen zich misschien niet realiseren, is dat het grootste deel van de toename van energie in het klimaatsysteem plaatsvindt in de oceaan.

Nu heeft een onderzoek van UNSW Sydney en CSIRO-onderzoekers aangetoond dat een relatief nieuw meetprogramma voor de oceaantemperatuur - het Argo-systeem voor het profileren van drijvers - ons kan helpen bepalen aan welke klimaatmodellering voor de 21e eeuw we de meeste aandacht moeten besteden.

Professor John Church van UNSW's Climate Change Research Center in de School of Biological, Earth and Environmental Sciences zegt dat de studie die vandaag is gepubliceerd in Natuur Klimaatverandering is een poging om het verwachte bereik van toekomstige oceaantemperatuurstijgingen tot het einde van de 21e eeuw te verkleinen met behulp van modelsimulaties die het meest consistent zijn met de bevindingen van de Argo in de jaren 2005 tot 2019.

"De modellen die tegen 2100 een zeer hoge absorptie van warmte door de oceaan voorspelden, hebben ook een onrealistisch hoge absorptie door de oceaan gedurende de Argo-metingsperiode, " zegt prof. Church.

"Hetzelfde, er zijn in de toekomst modellen met een lagere warmteopname die ook niet overeenkomen met de Argo-gegevens. Dus we hebben de Argo-waarnemingen effectief gebruikt om te zeggen:'welke van deze modellen komt het best overeen met de waarnemingen en beperkt daarom de prognoses voor de toekomst?'"

Vernoemd naar de boot waarmee de Griekse mythologische held Jason reisde op zoek naar het Gulden Vlies, de Argo-dobbers zijn geladen met high-tech apparatuur die oceaantemperaturen meet tot een diepte van maximaal 2000 meter.

Elke Argo-drijver stuurt metingen naar satellieten die de resultaten vervolgens naar analysecentra over de hele wereld sturen. Er zijn meer dan 3500 praalwagens verspreid over de hele wereld, waarvan het grootste deel wordt beheerd door de VS (meer dan 2000), terwijl Australië verantwoordelijk is voor het op één na hoogste aantal floats, nummering 317.

Prof. Church zegt dat de Argo-drijvers een nieuw niveau van nauwkeurigheid bieden bij temperatuurmeting. Niet alleen zijn de hightech instrumenten betrouwbaarder dan in het verleden, maar de dekking van de oceanen van de planeet is zoveel grondiger.

"Voorheen waren we afhankelijk van onderzoeksschepen die zeer nauwkeurige metingen deden, maar alleen in zeer beperkte gebieden. Of we zouden koopvaardijschepen ertoe brengen om vervangbare instrumenten in het water te laten vallen die een betere dekking gaven, maar met veel minder nauwkeurige instrumenten.

"Met behulp van deze benaderingen, er waren veel grotere gaten in de Zuidelijke Oceaan omdat deze wateren minder werden verhandeld."

De alomtegenwoordigheid van de Argo-dobbers biedt ongekende realtime monitoring van oceaantemperaturen die oceanografen en klimaatwetenschappers zullen helpen hun klimaatprojecties te beperken op basis van deze hogere resolutie en nauwkeurigheid van gegevens.

Het volledige verhaal

Een van de conclusies uit de analyse van de Argo-gegevens door het team is dat land- en luchttemperaturen slechts een deel van het verhaal vertellen over de totale warmteabsorptie van de planeet. Prof. Church zegt dat de schijnbare stabiliteit van de temperaturen in het begin van de 21e eeuw niet overeenkwam met de registratie van de zeetemperaturen door de Argo in dezelfde periode.

"Meer dan 90 procent van de energie die wordt vastgehouden door broeikasgassen wordt opgeslagen in de oceaan en slechts ongeveer 1 procent in de opwarmende atmosfeer. " hij zegt.

"In het eerste decennium van deze eeuw gemiddelde oppervlaktetemperatuur niet zo veel gestegen. En het creëerde veel ruimte voor klimaatsceptici om te zeggen 'welke klimaatverandering?'" Maar gedurende die periode, oceanen bleven warmte opnemen - en dit is waar de 90 procent van de energie in de oceaan versus de 1 procent in de atmosfeer van cruciaal belang wordt in het totale klimaatsysteem.

"Het klimaatsysteem verhoogde in deze periode nog steeds zijn totale warmte-inhoud."

Klimaatvoorspellingen

Het blijkt dat de projecties van stijgende lucht- en zeetemperaturen door sommige modellen in een recente set van modellering in het Coupled Model Intercomparison Project te snel opwarmen.

De modellen in CMIP5, die werd voltooid van 2010 tot 2014, sluit beter aan bij de Argo-waarnemingen dan CMIP6, die pas onlangs werd voltooid.

"Sommige van de 28 CMIP6-modellen die we gebruikten, waren voor hun projecties gevoeliger voor broeikasgassen. " zegt prof. Church.

"Prognoses van klimaatverandering tot het einde van de eeuw houden allemaal rekening met de effecten van de uitstoot van broeikasgassen die al verantwoordelijk zijn voor veel van de hogere temperaturen die we in de 20e en vroege 21e eeuw hebben gezien.

"Zelfs als we nu krachtige stappen ondernemen om de uitstoot te beperken tot de bovengrens van de doelstelling van de Overeenkomst van Parijs van 2oC opwarming van het aardoppervlak, de oceaantemperaturen zullen naar verwachting nog steeds vijf tot negen keer zo hoog zijn als de waargenomen opwarming in 2081-2100, met 8 tot 14 cm stijging van de zeespiegel alleen al door de uitzetting van het verwarmde oceaanwater."

Zonder gezamenlijke inspanningen om de uitstoot te beteugelen, de oceanen zullen naar verwachting 11 tot 15 keer zo warm worden als de opwarming die Argo in 2005-2019 heeft waargenomen, met een verwachte stijging van de zeespiegel met 17 tot 26 cm door de uitzetting van het opgewarmde oceaanwater alleen, en verder stijgt door de toevoeging van water aan de oceaan van gletsjers en ijskappen.

Prof. Church zegt dat de Argo-gegevens wetenschappers veel meer solide cijfers hebben gegeven om mee te werken bij het maken van projecties over opwarming. In feite, het waarschijnlijke bereik van de beperkte projecties met behulp van de Argo-gegevens is 17 procent smaller dan het zesde beoordelingsrapport van het IPCC.

"Hoewel een langere observatieperiode van Argo ons in staat zal stellen om het bereik van de verwachte opwarming van de oceaan en zeespiegelstijging verder aan te scherpen, de Argo-waarnemingen en de projecties van het klimaatmodel benadrukken al de noodzaak om onze uitstoot van broeikasgassen dringend en zeer aanzienlijk te verminderen als we gevaarlijke gevolgen van de opwarming van de oceaan en de stijging van de zeespiegel willen vermijden."