Verstoorde Prognoses: Waarom Veel Klimaatmodellen Fout Zitten over de Snelheid van de Opwarming in de Arctische Regio

De Arctische regio, een van de koudste plekken op aarde, verwarmt de afgelopen decennia snel, met een snelheid die drie tot vier keer hoger is dan het wereldwijde gemiddelde. Huidige klimaatscenario’s kunnen deze versnelde opwarming echter niet verklaren. Onderzoekers van de Kyushu Universiteit hebben in een studie, gepubliceerd op 29 april in Ocean-Land-Atmosphere Research, ontdekt dat wolken mogelijk de schuldige zijn.

De meest voorkomende wolken in de Arctische regio zijn gemengde fasewolken, die zowel ijskristallen als supergekoelde vloeibare waterdruppels bevatten. Tijdens de Arctische zomer, wanneer de zon 24 uur per dag schijnt, fungeren deze wolken als een parasol, die zonlicht terug de ruimte in reflecteren en zo een verkoelend effect bieden. Maar in de lange, donkere Arctische winter, wanneer er geen zonlicht is om te reflecteren, functioneren deze wolken meer als een deken, die de warmte van het aardoppervlak vasthouden en terugsturen naar de Arctische oppervlakte.

“Hoe goed deze gemengde fasewolken warmte vasthouden, hangt af van de verhouding tussen ijs en vloeistof,” legt Nakanishi uit. “Hoe meer vloeibaar water de wolken bevatten, hoe beter ze warmte vasthouden. Veel klimaatscenario’s hebben echter een grote bias in het weergeven van deze verhouding, wat leidt tot onjuiste voorspellingen.”

Nakanishi en Michibata analyseerden 30 klimaatscenario’s en vergeleken deze met satellietobservaties van wolken in de Arctische regio tijdens de winter van het afgelopen decennium. Ze ontdekten dat 21 van de 30 modellen de verhouding tussen ijs en vloeistof in winterse Arctische wolken aanzienlijk overschatten.

“Deze ijsgedomineerde modellen houden geen rekening met het huidige opwarmingspotentieel van de wolken tijdens de winter,” zegt Nakanishi. “Daarom kunnen ze de snelle opwarming die we momenteel zien, niet verklaren.”

In het huidige klimaat hebben gemengde fasewolken een iets grotere ijs-tovloeistofverhouding. Naarmate het klimaat opwarmt, verschuift meer ijs naar vloeistof, wat de hoeveelheid warmte die door de wolken wordt uitgestraald verhoogt, wat leidt tot een versterkt opwarmingseffect. Echter, in de toekomst zullen wolken genoeg vloeistof bevatten zodat de uitgestraalde warmte een maximum bereikt, wat het opwarmingseffect stabiliseert.

Er is echter een positieve kant. Terwijl klimaatscenario’s de snelheid van de huidige wereldwijde opwarming onderschatten, overschatten ze de snelheid van toekomstige opwarming. De fouten in toekomstige voorspellingen zijn te wijten aan een proces dat “wolkenemissiviteit feedback” wordt genoemd. In het kort, naarmate de Arctische regio opwarmt, verschuiven wolken van voornamelijk ijs naar meer vloeistof, wat hun vermogen om warmte vast te houden vergroot, wat de Arctische opwarming verder versterkt en een positieve feedbacklus creëert.

Deze feedbacklus heeft echter een tijdslimiet. Zodra wolken zo rijk aan vloeistof zijn dat ze zich als zwarte lichamen gedragen—volledig absorberend en heruitzendend warmte—heeft verdere opwarming minder effect. Veel klimaatscenario’s onderschatten echter hoeveel vloeistof al aanwezig is in de wolken van vandaag, waardoor ze aannemen dat er nog een grotere verschuiving voor de boeg ligt. Dit leidt ertoe dat ze overschatten hoeveel extra warmtevasthoudendheid er in de toekomst zal optreden en voorspellen ze dat het feedbackeffect langer zal aanhouden dan de werkelijkheid suggereert.

De bevindingen van deze studie kunnen helpen om klimaatscenario’s te verfijnen, zodat ze een nauwkeuriger beeld geven van de ijs-tovloeistofverhouding binnen wolken en betere voorspellingen van de huidige en toekomstige opwarmingspercentages in de Arctische regio. Aangezien het klimaat van de Arctische regio ook een sleutelrol speelt in het vormgeven van weerpatronen verder naar het zuiden, kunnen deze bevindingen ook leiden tot nauwkeurigere voorspellingen van extreem weer in gematigde breedtegraden.

“De grootste onzekerheid in onze voorspellingen is te wijten aan wolken,” concludeert Michibata. “Het verbeteren van deze modellen is essentieel, niet alleen voor de Arctische regio, maar ook voor het begrijpen van de impact op weer en klimaatverandering wereldwijd.”