Auteur: Paul Voosen.

Vertaling: Martien de Wit.

Volgende maand zal het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) van de VN, na een jaar uitstel wegens de Covid-19 pandemie, zijn eerste grote evaluatie van de door de mens veroorzaakte opwarming van de aarde sinds 2013, beginnen vrij te geven. Het rapport, waarvan het eerste deel op 9 augustus verschijnt, zal een wereld laten zien die in 8 jaar tijd sterk is veranderd, met een opwarming van meer dan 0,3°C tot bijna 1,3°C boven het pre-industriële niveau. Het weer is extremer geworden, de zeeën zijn meetbaar gestegen, berggletsjers en poolijs zijn sterk gekrompen. En na jaren van beperkte actie lijken veel landen, onder druk van een bezorgd publiek en bedrijven, bereid om hun CO2-uitstoot te beperken.

Maar terwijl klimaatwetenschappers deze alarmerende realiteit onder ogen zien, zijn de klimaatmodellen die hen helpen de toekomst te voorspellen, net iets te alarmistisch geworden. Veel van ’s werelds toonaangevende modellen voorspellen nu opwarmingssnelheden die volgens de meeste wetenschappers, inclusief de modellenmakers zelf, onwaarschijnlijk hoog zijn. In de aanloop naar het VN-rapport zijn wetenschappers druk bezig geweest om te begrijpen wat er fout is gegaan en hoe de modellen, die in andere opzichten krachtiger en betrouwbaarder zijn dan hun voorgangers, kunnen worden omgevormd tot bruikbare richtsnoeren voor beleidsmakers. “Het is het afgelopen jaar duidelijk geworden dat we hier niet omheen kunnen,” zegt Gavin Schmidt, directeur van NASA’s Goddard Instituut voor Ruimtestudies.

Voorafgaand aan elk belangrijk IPCC-rapport stellen de klimaatmodellen-centra van de wereld een reeks toekomstscenario’s op, waarbij wordt berekend hoe verschillende mondiale emissiepaden het klimaat zullen veranderen. Deze ruwe resultaten, die worden verzameld in het Coupled Model Intercomparison Project (CMIP), worden vervolgens rechtstreeks in het IPCC-rapport verwerkt. De resultaten worden door andere wetenschappers gebruikt om de effecten van klimaatverandering te beoordelen, verzekeringsmaatschappijen en financiële instellingen voorspellen de effecten op economieën en infrastructuur en economen berekenen de werkelijke kosten van CO2-uitstoot, zo zegt Jean-François Lamarque, hoofd klimaatmodelleerder bij het National Center for Atmospheric Research (NCAR) en de nieuwe directeur van CMIP. “Dit is geen ivoren toren-achtige exercitie.”

In het verleden voorspelden de meeste modellen een “klimaatgevoeligheid” – de verwachte opwarming wanneer de atmosferische kooldioxide (CO2) wordt verdubbeld ten opzichte van het pre-industriële tijdperk – tussen 2°C en 4,5°C. In een baanbrekend document, waarin modellen grotendeels werden vermeden en in plaats daarvan gebruik werd gemaakt van gedocumenteerde factoren, waaronder aanhoudende opwarmingstendensen, werd vorig jaar een waarschijnlijke klimaatgevoeligheid berekend van tussen 2,6°C en 3,9°C. Maar veel van de nieuwe modellen van toonaangevende centra toonden een opwarming van meer dan 5°C. Onaangenaam buiten deze grenzen.

De modellen liepen ook uit de pas met de klimaatgegevens uit het verleden. Zo gebruikten wetenschappers het nieuwe model van het NCAR om het koudste punt van de meest recente ijstijd, 20.000 jaar geleden, te simuleren. Uitgebreide paleoklimaatgegevens suggereren dat de aarde bijna 6°C afkoelde in vergelijking met pre-industriële tijden, maar het model, gevoed met lage CO2-niveaus in de ijstijd, liet de temperaturen bijna twee keer zoveel kelderen, wat suggereert dat het model veel te gevoelig was voor de ups en downs van CO2. “Dat ligt duidelijk buiten het bereik van wat de geologische gegevens aangeven,” zegt Jessica Tierney, paleoklimatoloog aan de Universiteit van Arizona en een co-auteur van het werk, dat verscheen in Geophysical Research Letters. “Het is totaal onwaar.”

Om uit te zoeken waarom, onderzochten de modelleurs de kern van de simulaties, waarbij ze zich concentreerden op hun weergave van wolken, van oudsher de joker van de klimaatverandering. De modellen kunnen wolken niet rechtstreeks simuleren, dus vertrouwen ze op bekende fysica en waarnemingen om de eigenschappen en het gedrag van wolken in te schatten. In eerdere modellen maakten ijskristallen een groter deel uit van de lage wolken op de middenhoogten van de zuidelijke Stille Oceaan en elders dan satellietwaarnemingen leken te rechtvaardigen. IJskristallen weerkaatsen minder zonlicht dan waterdruppels, zodat deze wolken, naarmate zij warmer worden en het ijs smelt, meer gaan weerkaatsen en afkoeling veroorzaken. De nieuwe modellen gaan uit van realistischer wolken die meer onderkoeld water bevatten, waardoor andere door opwarming aangedreven dynamica – het binnendringen van droge lucht van bovenaf en het afzwakken van turbulentie – de wolken kan verdunnen.

Maar die correctie heeft wetenschappers in staat gesteld een andere vertekening onder de loep te nemen, die eerder werd tegengewerkt door de foutieve afkoelingstrend. In zowel de oude als de nieuwe klimaatmodellen worden de wolkenvelden in de tropen dunner als gevolg van de opwarming, waardoor meer warmte wordt doorgelaten dan satellietwaarnemingen suggereren, volgens een studie van Timothy Myers, een wolkenwetenschapper aan het Lawrence Livermore National Laboratory. “Hoewel één kenmerk van het klimaat nu realistischer is, is een ander blijvend vertekend kenmerk aan het licht gekomen,” aldus Myers.

Oververhit

Klimaatmodellen die worden gebruikt in het rapport van het IPCC van volgende maand gaan uit van meer opwarming over een basislijn van 1850-1900 dan die in een rapport uit 2013. Wetenschappers gebruiken de recentelijk waargenomen opwarming om de modellen wat in te tomen.

Tegen de tijd dat de modellenmakers die vertekening aan het licht brachten, waren de supercomputers al klaar en was het IPCC-rapport bijna voltooid. En veel van de ‘warme’ modellen simuleren het klimaat over het algemeen bijzonder goed en doen het beter dan hun voorgangers bij het vastleggen van atmosferische verbindingen tussen afgelegen oceaanbekkens en de verdeling van neerslag. “Je wilt een manier vinden om die modellen te gebruiken voor wat ze hebben zonder vast te zitten aan hun klimaatgevoeligheid,” zegt Schmidt.

Het IPCC-team zal dus waarschijnlijk de werkelijkheid – de werkelijke opwarming van de wereld in de afgelopen decennia – gebruiken om de CMIP-projecties aan banden te leggen. Verschillende papers hebben aangetoond hoe dit de onzekerheid van de modelprojecties met de helft kan verminderen, en hun meest extreme projecties kan verlagen. Voor 2100 zou dat, in een worst-case scenario, een ruwe 5°C van de voorspelde opwarming ten opzichte van het pre-industriële niveau terugbrengen tot 4,2°C. Het is goed nieuws voor de modelleerders, maar ook een duidelijk en verontrustend teken dat de opwarming van de aarde lang genoeg heeft geduurd om zijn eigen pad te kunnen uitstippelen, zegt Aurélien Ribes, een klimaatwetenschapper aan het Franse nationale centrum voor meteorologisch onderzoek. “Waarnemingen geven nu een duidelijk beeld van wat de klimaatverandering zal zijn.”

Het IPCC-rapport zal waarschijnlijk ook de ruimtelijke gevolgen van verschillende hoeveelheden opwarming – 2°C, 3°C, 4°C – presenteren in plaats van te zeggen hoe snel die gevolgen merkbaar zullen zijn. Die op warmte gebaseerde techniek werkte goed in een tussentijds IPCC-rapport in 2018, over de gevolgen van 1,5°C opwarming, en zou goede informatie van de ‘warme’ modellen behouden, ook al suggereren ze dat die drempels te vroeg zullen komen.

De modelleurs hopen het de volgende keer beter te doen. Lamarque zegt dat ze bij het bouwen van nieuwe simulaties niet alleen de opwarming in het verleden zullen testen, maar ook recente paleoklimaten. Hij suggereert ook dat het ontwikkelingsproces baat zou kunnen hebben bij meer tijd, met updates om de tien jaar of zo in plaats van de huidige rapportage-interval van om de zeven jaar. En het zou nuttig kunnen zijn om het modelleerproces in tweeën te splitsen, waarbij het ene spoor gericht is op wetenschappelijke experimenten – waarbij een grote verscheidenheid aan klimaatgevoeligheden nuttig is – en het andere op het verstrekken van een beste raming aan beleidsmakers. “Het is niet gemakkelijk om deze twee benaderingen onder één noemer te brengen,” zegt Lamarque.

Een vaste groep onderzoekers die zich bezighoudt met het vertalen van de modellen in bruikbare projecties zou ook kunnen helpen, zegt Angeline Pendergrass, een klimaatwetenschapper aan de Cornell University die heeft geholpen bij het ontwikkelen van een techniek om de modelresultaten te wegen naar hun nauwkeurigheid en onafhankelijkheid. “Het is een hele klus om dit tussen de basiswetenschap en de instrumenten waarmee ik aan het rommelen ben, te doen,” zegt ze.

“Voor dit moment moeten beleidsmakers en andere onderzoekers voorkomen dat ze te veel vertrouwen stellen in de onbeperkte extreme opwarming die de nieuwste modellen voorspellen“, zegt Claudia Tebaldi, een klimaatwetenschapper aan het Pacific Northwest National Laboratory en een van de leiders van CMIP’s klimaatprojecties. Die boodschap naar buiten brengen zal een uitdaging zijn. “Deze kwesties laten zich niet erg goed in de praktijk vertalen,” zegt ze. “Het zal moeilijk zijn voor mensen die een projectie willen maken van een waterbekken in het westen om er iets zinnigs over te zeggen.”


Er verschijnen nu al wetenschappelijke artikelen waarin de ongeremde worst-case scenario’s van het CMIP voor 2100 worden gebruikt, waardoor de toch al gerechtvaardigde angsten nog groter worden. Maar die praktijk moet veranderen, zegt Gavin Schmidt. “Je eindigt met cijfers die zelfs voor de nabije toekomst krankzinnig beangstigend zijn – en ze zijn fout.”

***

Bron Science hier.

Naschrift van de redactie

Gemiddelde wereldtemperatuur in juli licht gestegen.

Zou dit dan toch het begin zijn van die verschrikkelijke opwarming?