Om klimasystemet og jordsystemmodeller

Transkript

1 Om klimasystemet og jordsystemmodeller

2 norclim.no

3 Aktivitet III IPCC AR5 Atmosfæreprosesser Havprosesser Kryosfæreprosesser Bio(geo)kjemi Modellforbedring Nasjonalt klimamodellsystem Jordsystemmodell; NorESM IPCC AR4

4 Vilhelm Bjerknes 1904 Værvarslingens problem kan løses ved hjelp av likninger

5 ENIAC Electronic Numerical Integrator And Computer,

6 Fra atmosfære- til jordsystemmodell Atmosphere Atmosphere Atmosphere Atmosphere Atmosphere Atmosphere Land surface Land surface Land surface Land surface Land surface Ocean & sea-ice Ocean & sea-ice Ocean & sea-ice Sulphate aerosol Sulphate aerosol Non-sulphate aerosol Sulphate aerosol Non-sulphate aerosol Carbon cycle Carbon cycle Operasjonell modell Ocean & sea-ice Sterkere farge betyr fordedret modellkomponenter Atmospheric chemistry & sea-ice Modell- Oceanmodel utvikling Sterkere farge betyr fordedret modellkomponenter Sulphur cycle model Land carbon cycle model Ocean carbon cycle model Atmospheric chemistry Hadley Centre, UK Geofysisk institutt Non-sulphate aerosols Carbon cycle model Atmospheric chemistry

7 Klimaprojeksjoner Tradisjonell tilnærming UTSLIPP Modeller for befolkningsøkning, energi, teknologi, økonomi KONSENTRASJON Modeller for karbonkretsløpet og kjemi CO2, metan, etc. STRÅLINGSPÅDRAG varme- og vannbudsjett Koplet klimamodell KLIMAENDRING Temp, nedbør, havnivå, etc. KLIMAEFFEKTER Flom, mattilgang, etc. Modeller for klimaeffekter

8 Klimaprojeksjoner Inkluderer biogeokjemiske tilbakekoplinger UTSLIPP Modeller for befolkningsøkning, energi, teknologi, økonomi KONSENTRASJON Modeller for karbonkretsløpet og kjemi CO2, metan, etc. STRÅLINGSPÅDRAG varme- og vannbudsjett Koplet klimamodell KLIMAENDRING Temp, nedbør, havnivå, etc. KLIMAEFFEKTER Flom, mattilgang, etc. Modeller for klimaeffekter

9 Klimaprojeksjoner Jordsystemmodell UTSLIPP Modeller for befolkningsøkning, energi, økonomi KONSENTRASJON CO2, metan, etc. Jordsystemmodell STRÅLINGSPÅDRAG Varme- og vannbudsjett KLIMAENDRING Temp, nedbør, havnivå, etc. KLIMAEFFEKTER Flom, mattilgang, etc. Vil være standard for IPCC AR5 (rapport i feb 2013) Modell for klimaeffekter

10 Interaktiv karbonsyklus Metan Stabilitet til iskappene Usikkerhet Særlige utfordringer

11 Fordeling av menneskeskapte CO2-utslipp ( ) Geophysical Institute University of Bergen

12 Mulig framtidig endring i havets og landjordens CO2-opptak med interaktivt CO2-kretsløp Business-as-usual scenario (SRES A2)

13 Mulig framtidig endring i havets og landjordens CO2-opptak med interaktivt CO2-kretsløp Sannsynlighet for forsterket global oppvarming grunnet redusert opptak av CO2 i naturen Vil inngå i klimamodellene som benyttes i IPCC AR5 Business-as-usual scenario (SRES A2) med interaktivt CO2-kretsløp Business-as-usual scenario (SRES A2)

14 Øvre skranke for utslipp, med interaktiv CO2 SP550 SP1000 Stabilisering på 550 ppm krever 24% reduksjon av akkumulerte utslipp grunnet forsterket CO2tilbakekoplinger (23% for 1000 ppm stabilisering) MIROC integrated Earth System Model (Kawamiya et al.)

15 Globale CO2-utslipp (fossile brensler+sement) : +0.9% / år : +3.5% / år Antatt 2009: -2.6% / år Data Source: G. Marland, T.A. Boden, R.J. Andres, and J. Gregg at CDIAC + IEA-2009

16 283 Gt C Havets opptak av menneskeskapt CO2 (for ) 58 % Opptak av CO2 i havet fører til redusert phverdi - i alle verdenshav - og i særlig grad for kaldt vann Dårlig kjente - men mulig omfattende - følger for de marine økosystemene, også i tropene Drange (korallrev,helge f.eks.) Forsurning vil vare ved i >1000 år Universitetet i Bergen 42 % Marland et al, 2003 og Sabine et al., 2004

17 Antatt ph i havet i løpet av de siste 20+ mill år Blackford and Gilton 2007 Helge Drange

18 Permafrost og metan Sammenhengende Delvis Sporadisk

19 Metan lagret i permafrost Temperaturen i jordsmonnet stiger og permafrost tiner Anslagsvis Gt-C er lagret i permafrost (tilsvarende ca. 100 år menneskeskapte CO2-utslipp) Ikke tydelig signal av raske CH4-utslipp i paleotidsserier Gammel ( år) is funnet i Alaska (mer stabil enn antatt?) For dårlig kunnskap til å bli inkludert i modellene i IPCC AR5 Kilde til usikkerhet

20 Globalt havnivå fra tidevannsmålere og satellitt Change in sea level (cm) ( ) Øker nå med vel 3 mm/år Økningen synes å akselerere Raskere økning enn i IPCC AR4 Church & White (2006) + AVISO

21 Observert globalt havnivå fra satellitt Endring (cm) (januar 1993 juni 2009) Geophysical Institute University of Bergen Cazenave et al (2008) + AVISO

22 Observert globalt havnivå fra satellitt Endring (cm) (januar 1993 juni 2009) Grønland Antarktis Breer Utvidelse Geophysical Institute University of Bergen Cazenave et al (2008) + AVISO

23 Observert globalt havnivå fra satellitt Endring (cm) (januar 1993 juni 2009) Grønland Antarktis Breer Utvidelse Cazenave et al (2008) + AVISO

24 (Dynamisk) Fortynning av brearmene på Grønland (m pr år) Tilsvarende for Vest-Antarktis 20 m pr år Geofysisk institutt Pritchard et al., Nature (2009)

25 Akselererende smelting av Grønlandsisen og Antarktis basert på gravitasjonsmålinger Dersom utviklingen fortsetter, vil summen av bidrag fra Grønland og Antarktis Grønland gi ca. 80 cm havnivåøkningantarktis i dette århundre Velicogna (2009)

26 Status havnivå I IPCC AR4 hadde havmodellene fast overflate (diagnostisert havnivå) I IPCC AR5 har havmodellene fri overflate (prognostisk havnivå) Dynamiske iskapper vil generelt ikke være del av IPCC AR5 (men for IPCC AR6 i 2020) Eget kapittel (?) i IPCC AR5

27 Fra Antarktis Estimert fordeling av tilførsel av vann tilsvarende 1 mm globalt havnivå Fra Grønland Fra breer

28 Fra Antarktis Estimert fordeling av tilførsel av vann tilsvarende 1 mm globalt havnivå Fra Grønland Fra breer

29 Fra Antarktis Estimert fordeling av tilførsel av vann tilsvarende 1 mm globalt havnivå Fra Grønland Fra breer

30 Utfordringer usikkerhet

31 96% av forskningen

32 96% av påvirkningen 96% av forskningen Mål: Bedre tallfeste og over tid redusere usikkerheten

33 Direkte og indirekte effekt av aerosol nedkjøling IPCC (2007)

34 Direkte og indirekte effekt av aerosol nedkjøling IPCC (2007)

35 Direkte og indirekte effekt av aerosol nedkjøling IPCC (2007)

36 climateprediction.net Users Worldwide >300,000 users total (90% MS Windows): ~60,000 active 29 million model-years simulated (as of January 08) ~200,000 completed simulations The world's largest climate modelling supercomputer! Department of Geophysics (NB: a black dot is one or more computers running climateprediction.net) University of Bergen

37 Climate sensitivities from climateprediction.net The frequency distribution of simulated climate sensitivity using all (2,578) model versions (black), all model versions except those with perturbations to the cloud-to-rain conversion threshold (red), and all model versions except those with perturbations to the entrainment coefficient (blue). Sensitivity is the equilibrium response of the global mean temperature of doubling atmospheric levels of carbon dioxide. Stainforth et al, Nature, 27 Jan 05 Department of Geophysics University of Bergen

38 Utfordringer påvirkning Verdens befolkning bor ikke i Norge, verdens matproduksjon foregår ikke i Norge Koplingen klima, matproduksjon, helse, fattigdom, Department of Geophysics University of Bergen

39 Antall somre i som forventes varmere enn varmeste sommer observert i perioden (SRES A1B) Prosent (%) Battisti og Naylor (2009)

40 Mulighet for permanent tørke Solomon et al. (2009)

41

42

43 Aktivitet I Myndigheter, industri, forskning, allmennhet For Norge og Arktis, fokus på ~2030 og ~2100: Dynamisk nedskalering Atmosfære Statistisk nedskalering Hav Kryosfære Kontakt med brukergrupper Formidling NorClim, RegClim, IPCC AR4,...

44 Aktivitet II Naturlig vs menneskeskapt pådrag + prediktabilitet For Norge og nordområdene: Atmosfære Hav Analyse Dynamisk tolkning Kryosfære Paleodata, instrumentelle obs., reanalyse, modellkjøringer

45 Mats Bentsen, Nansen/Bjerknes

46