Eksperter beregner fremtidigt istab og bidrag til havniveau i Grønland og Antarktis

Indlandsismodeller er et væsentligt værktøj til at forudsige fremtiden for Grønlands og Antarktiske Indlandsis. Alligevel, disse modeller har stadig en række svagheder. I en international model sammenligning, 14 forskergrupper fodrede deres indlandsismodeller med de samme atmosfæriske og havdata, og beregnet, hvilke yderligere mængder havstigning Grønland og Antarktis ville bidrage med i år 2100. For Grønland, resultaterne er konsistente:hvis drivhusgasemissionerne forbliver lige så høje, øen vil til sidst miste så meget is, at den vil tilføje 9 centimeter til den globale havstigning. Når det kommer til Antarktis, imidlertid, modellernes resultater varierer betydeligt. Nogle forudsiger en yderligere havstigning på op til 30 centimeter; andre opfordrer til, at stigningen skal være væsentligt mindre. Resultaterne af sammenligningen vil blive offentliggjort i dag i et særnummer af onlinetidsskriftet The Kryosfæren .

I dag, i mange videnskabelige og industrielle sektorer, computersimuleringer er et standardforskningsværktøj. Imidlertid, sammenlignet med væskemekaniske specialister eller maskiningeniører, Indlandsismodellere har særligt svært ved at udvikle realistiske computermodeller af deres forskningsemne, af to grunde. For én ting, hvis de skal måle eller bekræfte vigtige parametre ved hjælp af en faktisk indlandsis, de kan naturligvis ikke gengive nogen af ​​de processer, der er repræsenteret i deres computersimuleringer i laboratoriet. For en anden, visse nøgleparametre mangler stadig. For eksempel, vi ved stadig stort set ingenting om, hvordan landoverfladen i Grønland og Antarktis påvirker glidning og strømning af ismasser, eller hvor varmt vandet under de flydende istunger i Antarktis er. Hvis isplademodellerer har brug for at kontrollere kvaliteten af ​​deres model, deres eneste mulighed er at sammenligne det direkte med andre modeller.

For seks år siden, eksperter fra 36 forskningsinstitutter begyndte en omfattende sammenligning af deres simuleringer for de grønlandske og antarktiske indlandsis, og beregnet (for to forskellige klimascenarier) i hvilket omfang smeltning på arkene ville påvirke den globale havniveaustigning fra 2015 til 2100. Indlandsismodellerne blev forsynet med atmosfæriske og havdata produceret af udvalgte klimamodeller fra Coupled Model Indbyrdes sammenligningsprojekt fase 5 (CMIP5), nemlig, de klimamodeller, der bruges til at udarbejde IPCC's 5. vurderingsrapport.

Grønlandsmodeller undervurderer virkningerne af klimaændringer

Når det kommer til fremtiden for Grønlands Indlandsis, alle modeller er enige:Det vil blive ved med at tabe masse, bidrager til den globale havvandsstigning. Hvis verden vokser 4,3 grader Celsius varmere inden 2100 (RCP8.5 -scenario), disse islagsmodeller projekterer en yderligere stigning i havniveauet på ca. 9 centimeter. Hvis opvarmningen er mindre alvorlig (RCP2.6-scenarie), den ekstra stigning vil være ca. 3,2 centimeter.

"De 14 sammenlignede ismodeller matcher vores seneste observationer, hvilket indikerer, at Grønlands Indlandsis i stigende grad mister is, især i margenen, " siger Dr. Martin Rückamp, en glaciolog og indlandsismodeller fra Alfred Wegener Institute, Helmholtz Center for Polar- og havforskning (AWI) i Bremerhaven, der deltog i undersøgelsen. "Men set mere bredt, de massetab, som modellerne forudsiger for tidsrammen fra 2015 til i dag, ligger langt under de faktisk observerede tab. For at sige det enkelt:iskappemodellerne for Grønland undervurderer de aktuelle ændringer i indlandsisen på grund af klimaforandringer. "

I en varmere verden, ismasserne i det østlige Antarktis vil vokse

Med hensyn til Antarktis, modellernes resultater er meget mere varierede. Hvis drivhusgasemissionerne forbliver konstant høje (RCP8.5), de forudsiger, at Antarktis vil bidrage alt fra -7,8 til 30,0 centimeter til den globale havniveaustigning. Hvad angiver minussymbolet:nogle modeller forudsiger et betydeligt fald i Antarktis bidrag til havniveaustigningen, også selv om arealet og mængden af ​​is i Antarktis krymper. "Disse simuleringer viser, at i en varmere verden, der ville falde så meget sne i Østantarktis, at den nye is, der dannes dér, ville opveje den is, der er tabt til det opvarmende havvand i Vestantarktis, " forklarer AWI isplademodeller Dr. Thomas Kleiner, som også deltog i undersøgelsen.

For Vestantarktis, modellerne forudsiger istab, der ville give en yderligere havniveaustigning på op til 18,0 centimeter i 2100. hvis det lykkedes os at nå målene i Parisaftalen og begrænse den globale opvarmning til langt under 2 grader Celsius (RCP2.6), istabet i Antarktis ville være væsentligt mindre, hvilket giver en yderligere havniveaustigning på mellem -1,4 og 15,5 centimeter.

Hvordan skal disse resultater fortolkes? "I de sidste 40 år har vi har observeret en klar nedadgående tendens i Antarktis. Indlandsisen mister mere og mere is, især i det vestlige Antarktis, hvor vores modeller også forudsagde store tab af is. Når det er sagt, accelerationen af ​​de gletschere, der blev simuleret i modellerne, var meget mindre udtalt, end hvad vi faktisk observerede, "siger prof. Angelika Humbert, medforfatter af undersøgelsen og leder af AWI's Ice Modeling-gruppe. I øvrigt, eksperterne ser indikationer på, at modellerne overvurderer fremtidig isvækst i Østantarktis. "Hvis vores mistanke viser sig at være sand, det vil også betyde, at modellerne undervurderer, hvor meget Antarktis som helhed vil bidrage til fremtidig havniveaustigning, "understreger hun.

Mere tillid, men der er stadig usikkerhed

Sammenlignet med tidligere undersøgelser, ISMIP6 -projektet har gjort betydelige fremskridt. "Spektrum af resultater produceret af modellerne er nu mindre. Som følge heraf, vi kan have mere tillid til deres fremskrivninger, " siger Thomas Kleiner. Samtidig imidlertid, sammenligningen afslørede visse konceptuelle svagheder. Et eksempel:for de antarktiske simuleringer, havets indvirkning på ishylderne og gletsjerne blev ikke repræsenteret ved hjælp af komplekse tilgange for hver istunge. I stedet, modellerne var afhængige af massivt forenklede formler, hvilket medførte stor usikkerhed. "Som resultat, modellerne var ikke i stand til at afspejle de forskellige smeltehastigheder på undersiden af ​​ishylderne, eller for at simulere den faktisk observerede acceleration af gletsjerne, som jeg personligt synes er ganske bekymrende, ”siger Angelika Humbert.

En yderligere mangel fundet i de antarktiske simuleringer:hvordan nedbør var repræsenteret. For præcise projektioner, dette aspekt skulle have været beregnet ved hjælp af en højopløselig regional klimamodel. Men af ​​hensyn til gennemførligheden, atmosfæriske data med forholdsvis lav opløsning fra globale modeller blev brugt. I den næste sammenligningsrunde, alle disse svagheder skal slettes. Ifølge Angelika Humbert:"Vores mål vil da være at producere simuleringer af iskappernes udvikling, der er så realistiske som muligt. For at gøre det, simuleringstidsrammer skal vælges, som gør det muligt at sammenligne modellernes resultater med faktiske observationsdata." Under disse forhold, ismodellerne kunne derefter følge den samme tilgang som specialister i væskemekanik og bruge overvågningsdata fra den virkelige verden til at validere deres computersimuleringer.