Klimafølsomheten er et anslag over hvor mye varmere det vil bli her på jordoverflaten ved et gitt pådriv. To vanlig brukte mål er TCR (transient climate response), den foreløpige oppvarmingen frem til og med en CO2-dobling, og likevektsfølsomheten ECS (equilibrium climate sensitivity), den større oppvarmingen vi vil få tiår til århundrer senere, når jorden igjen er kommet i energibalanse med verdensrommet.

FNs klimapanel (IPCC) anslår TCR til 1,0–2,5 °C, og ECS til 1,5–4,5 °C. Dette anslaget er basert på flere forskjellige bevislinjer: klimamodellenes simuleringer av fremtidens klima, fortidens klimaendringer, og moderne observasjoner. IPCC hevet den nedre grensen i ECS-anslaget til 2,0 °C i 2007, men senket den til 1,5°C igjen i 2013.

Det var på grunn av ny forskning som typisk fant en TCR på under 1,5°C og en ECS i underkant av 2°C . [Tillegg 2016-06-30: Merk at Aldrins studie hadde en mer forseggjort metode, og ingen av artiklene jeg refererer her drøfter den.]  Hvis de var riktige, så det ut til at det store flertallet av klimamodeller hadde for høy klimafølsomhet. Anslagene var såpass vanskelige å forene at IPCC lot være å gi noe beste anslag.

Mens noen av oss har holdt på at man må ta utgangspunkt i alle bevislinjer og hele bredden i IPCC-anslaget, har andre holdt en knapp på disse lavere anslagene fordi de virker mer empirisk forankrede og er enkle å forstå.

Som Kyle Armour oppsummerer i Nature denne uken , er det imidlertid nå tre uavhengige bevislinjer som tyder på at at klimamodellene egentlig stemmer godt overens med observasjoner/energibalanse:

1. De observasjonsbaserte studiene undervurderer temperaturøkningen fordi observasjonene ikke speiler lufttemperaturen over hele jordoverflaten, slik modellene gjør.
2. De overvurderer pådrivet fordi de ikke tar hensyn til at forskjellige pådriv ikke er like virkningsfulle.
3. De forutsetter at klimafølsomheten bare er så stor som den ser ut til i denne fasen av oppvarmingen, men klimamodellene tyder på at den effektive klimafølsomheten øker over tid.

De nye studiene brukte den observerte temperaturøkningen i instrumentperioden (det siste drøye århundret med termometermålinger kloden rundt), sammen med anslag over pådrivet i samme periode, og satte dem inn i en enkel energibalansemodell (se boks).

En stor temperaturøkning ved et lite pådriv gir stor TCR/ECS, og omvendt. ECS avhenger også av varmeopptaket i havet, for jo større det har vært, jo mindre av pådrivet er gått til å varme jordoverflaten, og desto større oppvarming har vi ennå i vente før likevekt.

Ny forskning publisert denne uken bygger på tidligere arbeider av Kevin Cowtan og kolleger om forskjeller på overflatetemperaturen i modeller og observasjoner. I datamodellene leser man lett av lufttemperaturen et par meter over bakken over hele kloden. Globale temperaturserier blander derimot lufttemperaturen over land og vanntemperaturen i havoverflaten, som har økt langsommere . Dessuten har de tildels dårlig dekning bl.a. i Arktis, som er blitt hurtig varmere .

Når Richardson og kolleger beregner overflatetemperaturen i simuleringene på samme måte som i HadCRUT4-temperaturserien, ved å både blande hav/luft og maskere bort steder som HadCRUT ikke dekker, får de 24% lavere temperaturøkning over 1861–2009 enn når de tar lufttemperaturen i modellene. Sammenlignet med modellene får altså de observasjonsbaserte studiene en lavere ΔT over brøkstreken, og følgelig tilsvarende lavere klimafølsomhet, fordi de ikke måler hele temperaturøkningen. Når Richardson et al. justerer for dette, får de et beste anslag for TCR på 1,66°C, ganske nær modellsnittet på 1,8°C.

• Du kan lese mer om Richardson et al. på Climate Lab Book, med alle grafene.

Under brøkstreken bidrar et høyt pådriv fra menneskeskapte drivhusgasser til å trekke klimafølsomheten ned. Pådrivet motvirkes av den kjølende virkningen fra menneskeskapte og naturlige (vulkanske) aerosoler. Endringer i solstråling, oson og arealbruk spiller også inn. Alle disse pådrivene måles i samme enheten, watt per kvadratmeter (W/m²), og som et grovt overslag kan man gå ut fra at det samme pådrivet gir den samme temperaturendringen.

Skal man være mer nøyaktig, må man imidlertid ta hensyn til at forskjellige pådriv ikke er like virkningsfulle, fordi de fordeler seg ulikt geografisk, og kan gi forskjellige tilbakekoblinger (feedbacks). Mens CO2 fordeler seg jevnt over hele kloden, for eksempel, er menneskeskapte aerosoler konsentrert på den nordlig halvkule, og det gjør dem mer virkningsfulle. Tar man hensyn til det, får man mindre netto pådriv (mer kjøling), og følgelig større klimafølsomhet. Dette vet man mindre om enn man burde, blant annet fordi det ikke har vært vanlig å skille ut virkningen av hver enkelt klimafaktor i modellsimuleringene.

Det har man imidlertid gjort med NASAs GISS-modell. En nylig NASA-studie gjør om igjen beregningene til Otto et al. og Lewis & Curry slik at de tar hensyn til virkeevnen til hvert pådriv. Marvels beste anslag er en TCR på 1,8 °C, og en ECS på 2,9 °C, nokså nøyaktig midt i IPCCs gjeldende anslag.

• Du kan lese mer om Marvel et al. 2015 på RealClimate: om selve studien, medieresponsen, og svar på kritikk.

En tredje forskjell er at de observasjonsbaserte studiene bare beregner det man kaller en effektiv klimafølsomhet, basert på hvordan klimaet har reagert over et nokså kort tidsrom. Den enkle energibalanseligningen forutsetter at klimafølsomheten ikke endrer seg over tid. Flere studier har vist at denne forutsetningen ikke holder i modellsimuleringene (se referanser i Armours innlegg).

Den effektive klimafølsomheten øker over tid, eller sagt på en annen måte, klimafølsomheten ser mindre ut i begynnelsen av oppvarmingen enn den egentlig er. Dermed blir især likevektsfølsomheten ECS høyere enn den effektive følsomheten, og temperaturen på den simulerte jordkloden blir høyere til slutt enn man ville spådd underveis med slike beregninger. Det samme kan skje i det virkelige klimaet, der forskjellige tilbakekoblinger vil gjøre seg gjeldende i forskjellig grad over tid.

Videre forskning, f.eks. med andre klimamodeller enn den som ble brukt av Marvel et al., vil gi nærmere beskjed om hvor sterkt disse hensynene slår ut. Men de tre hensynene utelukker ikke hverandre, og hvis klimafølsomheten i lavfølsomhetsstudiene må justeres opp med 24% for å få riktig temperatur, ~ 30% for å få riktig virkning av pådrivene, og ~ 25% for å ta hensyn til tidsavhengige virkninger, slik Armour løselig antyder, kan det bli like hett på kloden som klimamodellene viser (jfr. den røde kurven i figur 1).

Det er i tilfelle ingen god nyhet, og det vil ikke gjøre det noe lettere å nå klimamålene fra Paris. Men det antyder i det minste at klimamodellene gir oss nyttig informasjon å handle ut fra.

PS

[Lagt til 2016-06-30] Jeg overså at Piers Forster, en av dem som fant opp denne metoden, gjør opp status for observasjons- og energibudsjettbasert klimafølsomhet i Annual Review of Earth and Planetary Sciences . Han tar opp de samme problemstillingene, uten å trekke så sterke konklusjoner som Armour. Som jeg skrev avslutningsvis, må resultatene til Marvel et al. sjekkes mot andre klimamodeller, og Forster nevner interessant nok at han har sett på et par som ikke viser samme oppførselen – men dette er foreløpig helt foreløpig.

[Lagt til 2016-07-04] CarbonBrief dekket det også.

[2016-07-05] Og Dana Nuccitelli på Guardians blogg.

Opphavsrett / Copyright