Klimaatmodellen 1

Op 21 januari  j.l. gaf John Christy een online college, daartoe uitgenodigd door het ICSF, het Irish Climate Science Forum. Christy is professor in de klimatologie aan de University of Alabama, Huntsville en directeur van het Earth System Science Center aldaar. Hij is  onder andere verantwoordelijk voor de samenstelling van de op satellietmetingen gebaseerde temperatuurreeks van UAH. Een bekende naam in de klimatologie en een kritische wetenschapper.

Voor degenen die graag de lezing willen zien en horen , die is hier toegankelijk met dit wachtwoord:   S+R$j6N%  . Christy was betrokken bij verschillende IPCC-rapporten en hij is expert reviewer van het aanstaande IPCC-rapport AR6 dat dit jaar zal verschijnen. Ik licht hier het deel over klimaatmodellen er uit om dat nader te bekijken.Maar de rest van zijn college is ook zeer de moeite waard om te zien en horen.

Christy sprak ook al in 2019 in Dublin, hij liet destijds zijn licht schijnen over de prestaties van de belangrijkste klimaatmodellen in CMIP5. Dat was gebaseerd op een publicatie uit 2018 over dit onderwerp. (McKitrick and Christy 2018).

In de lezing van afgelopen januari gaf hij een update van zijn lopende onderzoek naar de huidige generatie (CMIP6) klimaatmodellen.   CMIP (Coupled Model Intercomparison Project) coördineert onafhankelijke vergelijkingen tussen modellen.  Het zorgt voor een gemeenschappelijke infrastructuur voor het verzamelen, organiseren en distribueren van de output van modellen. CMIP bevindt zich nu in de zesde fase (CMIP6).

Fig. 1    Bron: Christy 2021

Figuur 1 toont de resultaten voor de CMIP5 modellen voor de periode 1979-2019. Vergeleken werden de uitkomsten van 32 CMIP5 modellen  als 5-jarig voortschrijdend gemiddelde temperatuur anomalieën en de gemeten 5-jarig voortschrijdend gemiddelde temperatuur anomalieën van meetgegevens in de tropen op 200-300 hPa vlak (ongeveer 10-12 km hoogte). Op deze hoogte, boven in de troposfeer, bevindt zich volgens de geldende broeikashypothese  de zogenaamde ‘tropische hotspot’. Vanuit fysisch oogpunt bezien een logisch gevolg van de enorme stijgende luchtmassa’s met veel waterdamp. Die latente energiestroom in de tropen zorgen dan hoger in de troposfeer (kouder) voor het vrijkomen van grote hoeveelheden warmte als de in de H2O moleculen opgeslagen energie bij faseverandering van gas (waterdamp) naar water of ijs vrijgegeven wordt.

Te zien is dat de gemiddelde trend (dikke rode lijn) van de modellen (+0,44 °C/decennium) bijna 3x zo groot is als de trend (dikke groene lijn) van de metingen (+ 0,16 °C/decennium).

Fig.2    Bron: Christy 2021

Figuur 2 toont hetzelfde als figuur 1, maar dan voor 36 CMIP6 modellen De gemiddelde trend van de CMIP6 modellen is iets minder slecht: +0,40 °C/decennium dan met de vorige generatie modellen, maar nog steeds overdrijven de modellen de temperatuur boven in de tropen enorm: 2,5x de gemeten temperatuur. Wel zijn de fluctuaties van vrijwel elk afzonderlijk model groter geworden, waardoor ook de afwijkingen van elk model ten opzichte van de gemeten temperatuur groter werd.

Fig. 3    Bron: Christy 2021

Figuur 3 toont de uitkomst van het Canadese model CanESM5. Te zien is dat dit model boven in de tropische troposfeer een temperatuurtoename berekent van 0,6 °C/decennium terwijl de metingen 0,16 °C/decennium tonen.

Fig. 4    Bron: Christy 20121

In figuur 4 is te zien dat het Canadese model de hoogste trendwaarde levert van alle 39 CMIP6 modellen. De gemiddelde trend van de 39 modellen is 0,4 °C/decennium, meer dan 2x de gemeten trend. Dat is een groot verschil en vooral hier belangrijk voor het gehele aardse systeem. Want juist in de tropen, boven in de troposfeer, ligt het belangrijkste afkoelingsmechanisme van de onderste luchtlagen. De warmte op de hoogte van 10-12 km kan hier vrijwel ongehinderd als langgolvige straling de atmosfeer verlaten richting ruimte. Betrouwbare modellen zijn vooral hier dus extra belangrijk!

REMSS, een organisatie die  net als UAH temperatuur tijdreeksen levert op basis van satellietdata, laat voor de tropen een vergelijkbaar beeld zien, maar dan vlak boven het aardoppervlak:

Fig. 5    Bron: REMSS

Fig. 6    Bron: REMSS

De temperatuur anomalie in figuur 5 betreft de TLT, de onderste laag van de troposfeer (zie figuur 6). Dus niet de bovenste laag van de troposfeer, de tropische hotspot, zoals hierboven beschreven. De zwarte lijn is de tijdreeks voor de RSS V4.0 MSU / AMSU atmosferische temperatuur dataset zoals verkregen door satellietmetingen. De gele band is het bereik van de output van CMIP5 klimaatmodellen. De gemiddelde waarde van elk tijdreeksgemiddelde van 1979-1984 wordt op nul gezet, zodat de veranderingen in de tijd gemakkelijker kunnen worden gezien. Te zien is dat ook voor het onderste deel van de tropische troposfeer geven de modellen vanaf eind jaren ’90 meer opwarming dan is waargenomen door de satellieten.

Fig. 7    Bron: REMSS

Figuur 7 laat zien dat voor een groot deel van de aarde (in dit geval tussen 70 ° ZB en 80 ° NB) vanaf eind jaren ’90 de modellen hogere temperaturen (TLT) produceren dan in werkelijkheid gemeten worden.

Conclusie: alle klimaatmodellen overdrijven de werkelijke temperatuurstijging behoorlijk. Dat is heel vervelend want op die modellen worden de klimaatscenario’s gebaseerd voor de periode tot 2100. De klimaatmodellen zijn nog steeds niet in staat om het aardse klimaat bruikbaar te simuleren. Daarmee worden ze de facto voor het beschrijven van toekomstscenario’s waardeloos, want wat heb je aan een voorspelling als je nu al bijna zeker weet dat die voorspelling niet deugt?

Maar beter dan de CMIP6 modellen hebben we nu niet, en de grafieken van CMIP5 en CMIP6 laten zien dat de verbeteringen in zeer kleine stapje gaan, als er al sprake is van verbetering. Het aardse klimaat is een uiterst complex systeem. Volgende keer waarschijnlijk meer over de klimaatmodellen.