Wat is in godsnaam een ​​klimaatmodel - en waarom doet het ertoe?

drie klimaatmodelbollen Het Nationaal Centrum voor Atmosferisch Onderzoek

Slechts een paar jaar geleden was de conventionele wijsheid dat je geen enkele extreme weersgebeurtenis aan klimaatverandering kon toeschrijven. Maar nu kunnen wetenschappers in toenemende mate de kans inschatten dat menselijk handelen specifieke droogtes en orkanen heeft veroorzaakt of verergerd.

Een belangrijke reden voor de verandering is dat de wetenschap van klimaatmodellering steeds krachtiger wordt, omdat verbeteringen in technologie, technieken en het delen van gegevens onderzoekers in staat stellen nieuwe experimenten op te zetten of gewoon veel meer van hen uit te voeren.

(Lees het bijbehorende verhaal: Hoe onderzoek naar kernwapens nieuwe klimaatbedreigingen aan het licht bracht.)

Klimaatmodellen zijn geavanceerde computersimulaties die benaderen hoe de planeet reageert op verschillende krachten, zoals pieken in kooldioxide. Ze splitsen de oceanen, het oppervlak en de atmosfeer op in 3D-boxen en berekenen hoe verschuivende omstandigheden door tijd en ruimte worden gevolgd.

Verwant verhaal

Begeleidend verhaal De steeds krachtiger wordende klimaatmodellen van Lawrence Livermore Lab hebben een duidelijke waarschuwing gegeven voor Californië.

Fundamentele winsten in rekenkracht hebben geleid tot veel van de verbeteringen. Die dozen waren in 1990 ongeveer 500 vierkante kilometer groot. Voor sommige van de huidige modellen met de hoogste resolutie, waaronder de E3SM van het Department of Energy, de Japanse MRI en de FGOALS in China, zijn ze minder dan 25 vierkante kilometer. De resolutie wordt nog hoger voor specifieke toepassingen, zoals het modelleren van orkanen.

Bovendien waren de vroegste klimaatmodellen in de jaren zestig gericht op de atmosfeer, maar nu houden ze rekening met landoppervlakken, zee-ijs, aerosolen, de koolstofcyclus, vegetatie en atmosferische chemie. Meer recentelijk zijn modellen begonnen met het incorporeren van de manieren waarop menselijk gedrag verandert als reactie op klimaatverandering, inclusief migratie en ontbossing.

Andere vooruitgang op het gebied van modellering is het resultaat van een inspanning van drie decennia in het kader van het World Climate Research Programme, bekend als de Project voor gekoppelde modelvergelijking (CMIP). In het kader van dit programma worden onderzoeksinstellingen gevraagd om een ​​gemeenschappelijke reeks experimenten uit te voeren met een gemeenschappelijke reeks inputs, en de resultaten openbaar te delen.

Dankzij de petabytes aan gegevens die hieruit voortkomen, kunnen onderzoekers over de hele wereld onderzoeken uitvoeren die zich op specifieke interessegebieden richten zonder dat ze hun eigen tijd op supercomputers hoeven te besteden.

Het Nationaal Centrum voor Atmosferisch Onderzoek

De overvloed aan gegevens heeft wetenschappers ook in staat gesteld de resultaten van verschillende modellen met elkaar te vergelijken en met klimaatveranderingen die tot nu toe in de echte wereld zijn waargenomen. Dat heeft cruciaal inzicht gegeven in welke modellen het beste werken, en soms zijn er zelfs problemen met onze waarnemingen aan het licht gekomen. Het biedt ook feedback waarmee instellingen nieuwe hypothesen kunnen testen, modellen verder kunnen verfijnen en hun begrip van natuurlijke processen kunnen verbeteren, zegt Noah Diffenbaugh, hoogleraar aardsysteemwetenschap aan Stanford.

Met name MIT's orkaanmodelleur Kerry Emanuel gebruikte openbare gegevens van zeven modellen om tienduizenden keren een gerichte orkaansimulatie aan te sturen, in een poging om de kans te berekenen dat een storm op de schaal van orkaan Harvey opnieuw op Texas zal landen. Door twee perioden van 20 jaar te onderzoeken in een reeks scenario's voor de uitstoot van broeikasgassen, gevonden dat wat aan het einde van de 20e eeuw een gebeurtenis van 1 op 100 jaar was, tegen het einde van deze eeuw een gebeurtenis van 1 op 5,5 jaar zal zijn.

Maar ondanks al deze enorme verbeteringen is zelfs een doos van 25 vierkante kilometer nog steeds veel te groot om kleinschalige processen zoals het gedrag van individuele wolken vast te leggen. En wetenschappers weten heel goed dat de modellen complexe natuurlijke processen niet perfect weergeven.

Dat is de reden waarom ze over het algemeen spreken in termen van bereik in scenario's voor klimaatverandering, en waarom gebeurtenissen in de echte wereld nog steeds af en toe buiten die grenzen kunnen plaatsvinden.

Er is nog veel onzekerheid in de prognoses, en daar hebben we allemaal last van, zegt Emanuel.

zich verstoppen