Klimaatmodellen met lage gevoeligheid voor broeikasgassen komen niet overeen met satellietmetingen

Nieuwe Studie: Klimaatmodellen met Lage Gevoeligheid voor Broeikasgassen Kloppen Niet met Satellietmetingen

Klimaatmodellen die een lage opwarming voorspellen door de toename van broeikasgassen, komen niet overeen met metingen van satellieten. Toekomstige opwarming zal waarschijnlijk ernstiger zijn dan eerder gedacht, tenzij de samenleving actie onderneemt, volgens een nieuwe studie gepubliceerd in Science.

De toename van broeikasgassen, vooral CO₂, zorgt ervoor dat de aarde opwarmt. Hoewel de natuurkunde van de opwarming van de aarde goed begrepen is, zijn wetenschappers onzeker over de exacte hoeveelheid opwarming die we kunnen verwachten door de toename van CO₂ en andere broeikasgassen. De grootste bron van deze onzekerheid is hoe wolken zullen reageren naarmate het klimaat opwarmt—wolken zijn complex en kunnen op verschillende manieren reageren, wat de opwarming door broeikasgassen waarschijnlijk versterkt, maar in een onbekende mate.

In een stabiel klimaat straalt de aarde evenveel energie de ruimte in als ze van de zon ontvangt. Echter, naarmate de concentratie van broeikasgassen toeneemt, verandert dit evenwicht. Satellietmetingen sinds 2001 tonen duidelijk significante veranderingen in zowel de zonne-energie die door de aarde wordt geabsorbeerd als de uitgaande thermische straling.

Klimaatmodellen zijn een belangrijk hulpmiddel om te begrijpen hoe de atmosfeer, inclusief wolken, reageert op de opwarming door broeikasgassen. De nieuwste generatie klimaatmodellen vertoont nog steeds een relatief groot bereik in de hoeveelheid globale opwarming die we kunnen verwachten bij dezelfde toename van de concentratie van broeikasgassen.

De nieuwe studie, geleid door het Centrum voor Internationaal Klimaatonderzoek (CICERO), met mede-auteurs van NASA Langley Research Center en het Priestley Centre for Climate Futures (Universiteit van Leeds), toont aan dat klimaatmodellen die een lage opwarming van broeikasgassen voorspellen, niet overeenkomen met satellietmetingen. Dit betekent dat modellen met een sterkere opwarmingsreactie op de toename van broeikasgassen realistischer zijn.

De auteurs benadrukten dat dit op zijn beurt de schattingen van de globale opwarming deze eeuw zal verhogen, als de wereld op haar huidige emissietraject blijft. “We moeten daarom de uitstoot van broeikasgassen verder verminderen om een kans te hebben om de globale opwarming onder de 2 graden te houden,” zei Gunnar Myhre, onderzoeksdirecteur bij CICERO en hoofdauteur van de studie.

Klimaatgevoeligheid

De meest gebruikelijke manier om te beoordelen hoeveel opwarming we kunnen verwachten van een bepaalde toename van broeikasgassen, is het schatten van de temperatuurstijging door een verdubbeling van de atmosferische CO₂-concentratie. De aarde warmt direct op als reactie op de toename van CO₂, maar deze opwarming veroorzaakt op haar beurt andere veranderingen, zoals de toename van waterdamp in de atmosfeer, smeltende sneeuw en ijs, en veranderingen in wolken. Deze veranderingen worden klimaatfeedbacks genoemd en ze dragen allemaal bij aan de initiële opwarming. Wijzigingen in wolken, in het bijzonder, dragen aanzienlijk bij aan de onzekerheid over hoe gevoelig het klimaatsysteem is voor broeikasgassen.

Het laatste VN-klimaatrapport (IPCC, 2021) schat een meest waarschijnlijke klimaatgevoeligheid van 3°C. Het is zeer waarschijnlijk tussen 2 en 5°C, en waarschijnlijk tussen 2,5 en 4°C. Deze schattingen zijn gebaseerd op theoretisch begrip, reconstructies van eerdere klimaatomstandigheden (zoals ijstijden en warme periodes), en waarnemingen sinds 1850.

Satellietmetingen en Klimaatmodellen

De CERES-satelliet meet de energieonevenwichtigheid van de aarde—specifiek, hoeveel zonne-energie wordt geabsorbeerd in vergelijking met hoeveel warmte (lange golf) straling terug de ruimte in wordt uitgezonden. De gegevens tonen een significante toename van geabsorbeerde zonne-energie, deels door verminderde sneeuw- en ijsbedekking, maar ook door veranderingen in wolken. Tegelijkertijd straalt de aarde meer warmte uit, gedreven door stijgende oppervlaktetemperaturen.

De satellietmetingen zijn vergeleken met resultaten van 37 klimaatmodellen. De studie toont een duidelijke verbinding aan tussen klimaatgevoeligheid in de modellen en de verhouding tussen toegenomen geabsorbeerde zonne-energie en toegenomen thermische straling van de aarde. Klimaatmodellen met een lage klimaatgevoeligheid tonen kleine veranderingen in de energieonevenwichtigheid in de individuele bijdragen van geabsorbeerde zonne-energie en verhoogde aardstraling, en zijn minder in staat om te reproduceren wat wordt gemeten met satellietgegevens.

Dit geeft aan dat een klimaatgevoeligheid in de lagere helft van het IPCC-bereik minder waarschijnlijk is en een hogere klimaatgevoeligheid waarschijnlijker is. Dit zou suggereren dat zwakkere graden van globale opwarming als reactie op broeikasgassen kunnen worden uitgesloten, en dat schattingen van sterkere toekomstige opwarming, voor een gegeven verandering in broeikasgassen, waarschijnlijker worden.

Modellen met een klimaatgevoeligheid lager dan 2,9°C tonen aanzienlijk kleinere toename in geabsorbeerde zonne-energie dan wat door CERES wordt gemeten. Voor modellen met een klimaatgevoeligheid lager dan 2,5°C is het niet mogelijk om de satellietobservaties te repliceren—zelfs niet als rekening wordt gehouden met de mogelijkheid dat de modellen het effect van verminderde uitstoot van vervuilende deeltjes onderschatten. Dit toont aan hoe belangrijk satellietgegevens, met name CERES-gegevens, zijn voor het monitoren en begrijpen van de huidige klimaatverandering.