Plotse klimaatveranderingen waarschijnlijk door stijgende wereldtemperaturen

Klimaatsubsystemen, zoals het zomerzeewater in de Arctische Oceaan, kunnen abrupte verschuivingen ondergaan naarmate de temperaturen stijgen.

Naarmate de temperaturen, biodiversiteitsverlies en zeespiegel stijgen, zijn wetenschappers bezorgd over de kans op abrupte klimatologische verschuivingen, met name binnen gevoelige subsystemen van het klimaat, zoals het Amazone-regenwoud, het zeewater in de Antarctische regio en het Tibetaans Plateau. Abrupte verschuivingen kunnen zich manifesteren als grote en plotselinge veranderingen in de neerslag in een moesson systeem, het smelten van ijs in Antarctica of de dooi van permafrost op het noordelijk halfrond.

Terpstra en zijn team hebben geprobeerd abrupte verschuivingen te identificeren die in de toekomst kunnen optreden, met de focus op klimaatsubsystemen die besproken zijn in het 2023 Global Tipping Points Report. Gepubliceerd in het tijdschrift AGU Advances, onderzocht het team de gegevens van 57 modellen van het Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 (CMIP6). Al deze modellen simuleerden een klimaatveranderingsscenario over 150 jaar, waarbij de concentratie van kooldioxide jaarlijks met 1% toenam totdat deze vier keer de pre-industriële niveaus bereikte.

Vervolgens pasten ze een methode toe die Canny randdetectie wordt genoemd, oorspronkelijk ontwikkeld om randen in computerafbeeldingen te identificeren, op de gemodelleerde klimaatgegevens. In dit geval gebruikten ze het om randen, of tijd- en ruimtepunten, te detecteren waar abrupte veranderingen zich binnen een decennium voordeden over 82 variabelen, zoals de zoutgehalte van het zeeoppervlak, de bodemvochtigheid en de koolstofmassa in vegetatie en bodem. Eerder onderzoek gebruikte een vergelijkbare methode om randen in klimaatdata te scannen, maar niet op het niveau van subsystemen.

Hoewel de onderzoekers grote variaties observeerden tussen de modelscenario’s, toonden 48 van de 57 modellen een abrupte verschuiving in ten minste één subsysteem gedurende de gemodelleerde periode. Moessonsystemen waren de buitenbeentjes: Slechts één model gaf aan dat er een abrupte verschuiving was in de Indiase zomermoesson, en geen van de modellen gaf aan dat er abrupte verschuivingen waren in de Zuid-Amerikaanse en West-Afrikaanse moessons.

Tevens ontdekten ze dat naarmate de globale opwarming die een model simuleerde toenam, de kans op abrupte verschuivingen ook toenam. Bij een temperatuurstijging van 1,5°C boven de gemiddelde pre-industriële temperaturen, de doelgrens gesteld door de klimaatovereenkomst van Parijs, ontdekten de onderzoekers dat 6 van de 10 bestudeerde klimaatsubsystemen grote, abrupte verschuivingen vertoonden over meerdere modellen.