Den klimatiske fremtid på Jorden er usikker, men verden er nødt til at forberede sig på forandringer.

Der er klimasimuleringer, som genskaber de fysiske interaktioner mellem land, hav og himmel ved hjælp af velkendte fysiske love og ligninger. Sådanne modeller kan se ind i fortiden og rekonstruere gamle istider eller drivhusverdener ved hjælp af data fra bjergarter og iskerner.

Men klimaforskere anvender også disse simuleringer til at forestille sig en række forskellige mulige fremtidsudsigter, især som reaktion på klimaændrende drivhusgasemissioner. Disse scenarier af typen “Vælg dit eget eventyr” har til formål at forudsige, hvad der kommer til at ske som følge af forskellige emissionsniveauer i løbet af de næste par årtier. Det betyder, at der skal sættes øvre og nedre grænser for svarene på spørgsmål som f.eks: Hvor varmt vil det blive? Hvor højt vil havene stige?

Den gode nyhed er, at klimasimuleringer bliver bedre til at genskabe selv de mest subtile aspekter af klimaændringerne, f.eks. den komplicerede fysik i forbindelse med skyer, virkningen af aerosoler og havets evne til at absorbere varme fra atmosfæren.

Men der er også dårlige nyheder: Mere information er ikke altid ensbetydende med mere klarhed. Og det giver nu anledning til usikkerhed om, hvor slemt det “værst tænkelige scenarie” kan være for Jordens klima.

For fem år siden var de sandsynlige værst tænkelige klimascenarier bekymrende nok. Under et såkaldt “business-as-usual”-scenarie, hvor menneskeheden ikke gør noget for at reducere udledningen af drivhusgasser, forventedes det, at kloden i 2100 ville blive mellem 2,6 og 4,8 grader celsius varmere i forhold til den gennemsnitlige temperatur på Jorden fra 1986 til 2005 (SN:4/13/14). Ifølge rapporten fra 2014 fra det mellemstatslige panel om klimaændringer (IPCC) ville det globale gennemsnitlige havniveau sandsynligvis stige med op til en meter i samme scenario.

Men den nyeste generation af klimamodeller tyder på, at Jordens klima kan være endnu mere følsomt over for meget høje niveauer af atmosfærisk kuldioxid end tidligere antaget. Og det øger til gengæld prognoserne for, hvor varmt det kan blive.

“Vi har diskussioner om, hvorvidt vi skal tro på disse modeller”, siger Andrew Gettelman, der er klimaforsker ved National Center for Atmospheric Research, NCAR, i Boulder, Colo.

Det skyldes, at simuleringerne bruger de samme ligninger til at se på tidligere og fremtidige klimaforhold. Og mange simuleringer har stadig svært ved nøjagtigt at genskabe klimaet i meget varme perioder i fortiden, såsom den eocæne epoke (SN: 11/3/15). Det viser sig, at usikkerhederne stiger i takt med, at verden bliver varmere. “Der er ingen, der diskuterer, om mindre end 2 grader,” siger Gettelman. “Vi diskuterer om den høje ende.”

Der skrues op for varmen

Det første fingerpeg om, at der foregik noget meget mærkeligt med de nyeste modeller, kom i marts på et møde i Barcelona mellem forskere og modeludviklere, der arbejder på næste generation af klimasimuleringer. Mange af simuleringerne er bestemt til at blive indarbejdet i den næste IPCC-vurderingsrapport, hvis første del efter planen skal offentliggøres i april 2021.

Alle simuleringer omfatter estimater af noget, der kaldes ligevægtsklimafølsomhed, eller ECS. Det betyder grundlæggende, hvordan Jordens fremtidige klima forventes at reagere på en ny normal situation – nærmere bestemt en atmosfære, der indeholder dobbelt så meget kuldioxid som i den præindustrielle tid.

En lignende tendens fremgår af flere velkendte simuleringer, der er udviklet af hold ved NCAR, det amerikanske energiministerium, det engelske Hadley Centre for Climate Prediction and Research i Exeter og det parisiske Institut PierreSimon Laplace, IPSL. I disse modeller var ECS højere, hvilket betyder, at Jorden var mere følsom over for kuldioxid, end i tidligere modelgenerationer. Hvis det er sandt, tyder det på, at gassen kan udøve endnu større indflydelse på Jordens atmosfære, end man troede. I sidste ende kan det betyde, at temperaturerne kan blive varmere end selv de højeste tidligere fremskrivninger har antydet.

I september offentliggjorde forskere fra IPSL og det franske National Center for Scientific Research (CNRS), også i Paris, deres simuleringer. På grundlag af fremskrivninger fra to separate klimamodeller rapporterede de to hold, at den gennemsnitlige globale opvarmning i 2100 kan stige så meget som 6-7 grader C (eller ca. 11-13 grader Fahrenheit) i forhold til førindustriel tid.

Som mange af de nye klimasimuleringer har de to franske modeller en finere opløsning og en bedre repræsentation af de virkelige forhold i verden end tidligere simuleringer. Når de nye simuleringer testes i forhold til nutidens klimaobservationer, er de også bedre til at gengive disse observationer, siger CNRS-klimatolog Olivier Boucher.

Men det høje ECS er stadig en overraskelse. “Vores er bedre” med hensyn til fysikken, siger Boucher. “Men det betyder ikke tautomatisk, at vi har mere tillid til de fremtidige fremskrivninger.”

Dette ECS-spørgsmål, som nogle af modellerne stadig viser, blev taget op igen den 21. november på et møde i National Academy of Sciences’ atmosfære- og klimavidenskabsråd i Washington, D.C. Den mest sandsynlige årsag til det høje ECS, sagde Gettelman på mødet, var i hvor meget modellerne anslår, at skyer vil øge opvarmningen (SN: 3/22/14). Blandt andre faktorer spiller det en rolle, hvor højt skyerne er i atmosfæren: Skyer i lavere højder kan reflektere sollyset tilbage til rummet, mens skyer i højere højder kan fange varme. Gettelman og hans kolleger diskuterede også betydningen af skyer i ECS-modellering i juli i Geophysical Research Letters.

“Skyer på høje breddegrader ser ud til at være ret vigtige,” siger Gettelman. Regionen over det sydlige ocean er af særlig interesse, men der er nu undersøgelser i gang for at undersøge virkningerne af skyer i høj højde i Arktis samt skyer i lavere højde i troperne.

Et nyt paradigme

Det vil sandsynligvis blive en hovedpine for forfatterne af den næste IPCC-rapport at finde ud af, hvordan de skal diskutere modellerne for høj-ECS. Landskabet af klimasimuleringer bliver også mere kompliceret på andre måder.

Med henblik på IPCC-rapporten fra 2014 deltog klimamodelleringsfolk også i den femte iteration af et projekt, der har til formål at fastsætte standarder og scenarier for klimafremskrivninger. Dette projekt kaldes WorldClimate Research Programme’s Coupled Model Intercomparison Project, forkortet CMIP5.

CMIP5’s fremtidige fremskrivninger blev organiseret ved hjælp af et koncept kaldet “repræsentative koncentrationsforløb” eller RCP’er. Hver vej skitserede en mulig klimafremtid baseret på de fysiske virkninger af drivhusgasser som f.eks. kuldioxid og metan, når de opholder sig i atmosfæren og fanger stråling fra solen. En verden, hvor drivhusgasemissionerne begrænses dramatisk og hurtigt, blev repræsenteret ved et scenarie kaldet RCP 2,6. Scenariet med et business-as-usual-scenarie blev kaldt RCP 8,5.

I IPCC’s kommende sjette evalueringsrapport vil være baseret på fremskrivninger fra CMIP6, de nye mere følsomme modeller. Og i dem er RCP’erne udelukket, og et nyt paradigme kaldet “sharedsocioeconomic pathways” eller SSP’er er blevet indført.

Mens RCP-projektionerne udelukkende er baseret på, hvordan forskellige koncentrationer af gasser opvarmer atmosfæren, omfatter SSP-projektionerne også samfundsmæssige ændringer, såsom ændringer i demografi, urbanisering, økonomisk vækst og teknologisk udvikling. Ved at følge, hvordan sådanne ændringer kan påvirke fremtidige klimaændringer, håber forskerne, at SSP’erne også kan hjælpe nationerne til bedre at vurdere, hvordan de kan opfylde deres egne emissionsmål, som de har forpligtet sig til i henhold til Parisaftalen (SN: 12/12/15).

Data drive

Menneskelig adfærd er ikke den eneste kilde til usikkerhed, når det gælder om at forestille sig de værst tænkelige scenarier. Forskerne kæmper også med at simulere de komplicerede fysiske interaktioner mellem is og hav og atmosfære, især i takt med at temperaturen fortsat stiger.

“De fleste oceaner har luft ovenpå sig, og oceaner har is ovenpå sig. Og isen bevæger sig, og isen interagerer. Det er en meget vanskelig ting”, siger Richard Alley, aglaciolog ved Penn State.

Klimamodellerne er først nu ved at nå det punkt, hvor de kan gengive mange af disse interaktioner ved at “koble” dem sammen i én simulering, siger Alley. Det er nøglen til en nøjagtig fremskrivning af den mulige fremtid: Sådanne koblede simuleringer afslører, hvordan disse vekselvirkninger påvirker hinanden, hvilket øger potentialet for endnu højere temperaturer eller endnu højere havtemperaturer.

Men der er stadig mange kilder til mulig usikkerhed, når det gælder om at forudse det såkaldte worst-casescenarie. For eksempel hænger det sammen med, hvor hurtigt havene vil stige, hvor hurtigt de store iskapper, der dækker Grønland og Antarktis, vil miste is til havet ved at smelte eller kollapse (SN: 25.9.19).

Klimasimuleringer gengiver stadig ikke denne afsmeltning godt, selv ikke i IPCC’s særlige rapport om klimaændringernes indvirkning på is og oceaner, der blev offentliggjort i oktober 2019. Det skyldes til dels, at forskerne ikke helt forstår, hvordan isen reagerer på klimaændringerne, siger glaciolog Eric Rignot fraUniversity of California, Irvine. “Vi gør fremskridt,” siger han, “men vi er ikke nået dertil.”

En af de største usikkerheder er, hvordan opvarmede oceaner kan interagere med de store underlag af gletsjere, der omkranser indlandsisen, og erodere dem, siger Rignot. For at identificere, hvordan en sådan erosion kan finde sted, er det nødvendigt med detaljerede bathymetri-kort, kort over bunden, der kan afsløre dybe kanaler, som tillader varmere havvand at snige sig ind i fjorde og æde gletsjerne op (SN: 4/3/18).Han og hans kolleger har udarbejdet nogle af disse kort for Grønland.

Forskerne forsøger også at få data fra jorden for at løse andre usikkerheder, f.eks. hvordan opvarmning kan ændre selve indlandsisens adfærd, når den strækker sig, bøjer og glider hen over jorden. I 2018 indledte et internationalt samarbejde af forskere et femårigt projekt for at studere bruddet på den Florida-store Thwaites-gletsjer i den vestantarktiske indlandsis i realtid. Varmt havvand er ved at tynde ud i gletsjeren, som støtter indlandsisen som en støttepille, hvilket bremser isens strømning mod havet. Thwaites gletsjerne vil sandsynligvis kollapse, muligvis inden for de næste par årtier.

Og der er andreprocesser, der endnu ikke er medtaget i CMIP-modellerne, som kan få isen til at vælte hurtigt ud i havet: Smeltevand siver gennem sprækker og sprækker til bunden af iskappen og smører dens glidning fra land til hav. Smeltevand kan også fryse til faste, uigennemtrængelige plader, der kan fremskynde strømmen af nyere smeltevand ind i havet (SN: 18/9-19). Det mest skræmmende er måske, at nogle forskere har foreslået, at fremtidig opvarmning kan få Antarktis gigantiske, stejle isklinter til pludselig at miste store stykker is til havet, hvilket hurtigt vil hæve havniveauet (SN: 2/6/19).

Der er en god grund til, at de nuværende klimamodeller ikke omfatter hypotesen om isklinterne klinter, siger Alley. “De bedste modeller, de modeller, hvor man kan have størst tillid til, at de rekonstruerer det, der er sket for nylig, bruger generelt ikke en masse kræfter på at bryde ting af,” siger han. Problemet ligger ikke i at simulere fysikken i at bryde isstykker af, men i at simulere præcis hvilke ishylder der vil bryde af – og hvornår. Det gør den potentielle fejl ved simulering af disse processer meget stor.

“Det er en stor del af spændingen i samfundet lige nu”, tilføjer Alley. “Det er stadig meget vanskeligt at finde ud af, hvordan man skal håndtere dette.”

I IPCC’s 2019 specialrapport bemærkede isklippehypotesen, men anså den for ekstremt usandsynlig. Men det betyder ikke, at det er umuligt, siger Alley – eller at det ikke er sket i fortiden. Beviser fra havets sedimenter afslører, at gigantiske isbjerge tidligere har løsrevet sig fra kontinentbaserede klipper og smeltet ud i havet. Hvis Thwaites-gletsjeren trækker sig helt tilbage til Antarktis’ indre, kan den fortsatte kælvning skabe massive klipper, der er dobbelt så høje og 10 gange så brede som dem, der er observeret i Grønland, bemærkede han i december på American Geophysical Unions årsmøde i San Francisco.

IPCC “antager, at vi vil være heldige, og at det ikke vil ske”, sagde Alley. Men dataene om havets sedimenter rejser “virkelig alvorlige spørgsmål om denne antagelse”.”

Gettelman advarer i mellemtiden om, at den vedvarende usikkerhed i fremtidige fremskrivninger ikke betyder, at verden skal vente på at se, hvad der sker, eller at forskerne skal finde ud af det. “Det betyder i virkeligheden, at vi er nødt til at gøre noget snart”, siger han. Uanset om de høje temperatur- eller havniveaustigningsprognoser viser sig at være reelle eller ej, “er det stadig ret slemt.”