Jordsystemmodellering muligheter og usikkerheter

Transkript

1 Jordsystemmodellering muligheter og usikkerheter Geofysisk institutt Universitetet i Bergen

2 Målt endring i global temperatur, jan-april måned Geofysisk institutt Universitetet i Bergen

3 Utfordring 90% av forskningen Department of Geophysics University of Bergen

4 Utfordring 90% av virkningen 90% av forskningen Department of Geophysics University of Bergen Mål: Å bedre tallfeste og over tid redusere usikkerheten

5 norclim.no

6 Aktivitet III IPCC AR5 (2013/14) Atmosfæreprosesser Havprosesser Kryosfæreprosesser Bio(geo)kjemi Modellforbedring Nasjonalt klimamodellsystem Jordsystemmodell; NorESM IPCC AR4 (2007)

7 Klimaprojeksjoner Tradisjonell tilnærming UTSLIPP KONSENTRASJON CO 2, metan, etc. Modeller for befolkningsøkning, energi, teknologi, økonomi Modeller for karbonkretsløpet og kjemi STRÅLINGSPÅDRAG varme- og vannbudsjett KLIMAENDRING Temp, nedbør, havnivå, etc. Koplet klimamodell KLIMAEFFEKTER Flom, mattilgang, etc. Geofysisk institutt Universitetet i Bergen Modeller for klimaeffekter

8 Klimaprojeksjoner Inkluderer biogeokjemiske tilbakekoplinger UTSLIPP KONSENTRASJON CO 2, metan, etc. Modeller for befolkningsøkning, energi, teknologi, økonomi Modeller for karbonkretsløpet og kjemi STRÅLINGSPÅDRAG varme- og vannbudsjett KLIMAENDRING Temp, nedbør, havnivå, etc. Koplet klimamodell KLIMAEFFEKTER Flom, mattilgang, etc. Geofysisk institutt Universitetet i Bergen Modeller for klimaeffekter

9 Klimaprojeksjoner Jordsystemmodell UTSLIPP KONSENTRASJON CO 2, metan, etc. STRÅLINGSPÅDRAG Varme- og vannbudsjett KLIMAENDRING Temp, nedbør, havnivå, etc. Modeller for befolkningsøkning, energi, økonomi Jordsystemmodell Vil være standard for IPCC AR5 (rapport i 2013/14) KLIMAEFFEKTER Flom, mattilgang, etc. Geofysisk institutt Universitetet i Bergen Modell for klimaeffekter

10 Eksempel Betydningen av naturens opptak og frigjøring av CO 2 (her inngår også nturens omsetning av nitrogen,...) Geofysisk institutt Universitetet i Bergen

11 Fordeling av menneskeskapte CO2-utslipp ( ) (1) (2) (2) 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 Stabilisering på 550 ppm 1000 ppm Stabilisering på 550 ppm krever 24% reduksjon av akkumulerte utslipp grunnet forsterket CO2tilbakekoplinger (23% for 1000 ppm stabilisering) Geofysisk institutt Universitetet i Bergen MIROC integrated Earth System Model (Kawamiya et al.)

15 Eksempel: Togradersmålet Department of Geophysics University of Bergen

16 Global temperatur og tilhørende CO2-utslipp (Scenario A1B and E1; Tjiputra et al., 2009) C Global temperatur Gt-C yr-1 Allowable emissions 2040 vs 2010: 65% reduction Time (yr)

17 Global temperatur og tilhørende CO2-utslipp (Scenario A1B and E1; Tjiputra et al., 2009) C Global temperatur Gt-C år-1 Tillatte CO2-utslipp 2040 vs 2010: 65% reduksjon Tid (år)

18 Konsekvenser av å vente med å kutte utslippene

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

20 Havets opptak av menneskeskapt CO2 283 Gt C (for ) 58 % Fører til redusert drivhuseffekt 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 Helge Drange for de marine økosystemene Geofysisk institutt Forsurning vil vare ved i >1000 år Universitetet i Bergen 42 % Marland et al, 2003 og Sabine et al., 2004

21 Antatt ph i havet i løpet av de siste 20+ mill år Blackford and Gilton 2007 Helge Drange Geofysisk institutt Universitetet i Bergen

22 Permafrost og metan Sammenhengende Delvis Sporadisk

23 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 Geofysisk institutt Universitetet i Bergen

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

25 Antall somre i som forventes varmere enn varmeste sommer observert i perioden (SRES A1B) Prosent (%) Battisti og Naylor (2009) Geofysisk institutt Universitetet i Bergen

26 Mulighet for permanent tørke Geofysisk institutt Universitetet i Bergen 3 Solomon et al. (2009)

27 Hovedutfordring: Klimautviklingen i framtid, i mindre grad nåtid Department of Geophysics University of Bergen

28 Hovedutfordring: Klimautviklingen i framtid, i mindre grad nåtid Dilemma: Framtidens klima avhenger av dagens utslipp Department of Geophysics University of Bergen

29 I dag (Ensemble Mean IPCC 4AR, Scenario A2) Department of Geophysics University of Bergen

30 I dag 3.2 mill år En mengde tilsvarende 20% av dagens CO2-utslipp blir værende i atmosfæren i mer enn 1000 år (Ensemble Mean IPCC 4AR, Scenario A2) Department of Geophysics University of Bergen

31 Geofysisk institutt Universitetet i Bergen

32 Geofysisk institutt Universitetet i Bergen

33 Utfordringer usikkerhet Geofysisk institutt Universitetet i Bergen

34 Direkte og indirekte effekt av aerosol nedkjøling IPCC (2007) Geofysisk institutt Universitetet i Bergen

35 Direkte og indirekte effekt av aerosol nedkjøling IPCC (2007) Geofysisk institutt Universitetet i Bergen

36 Direkte og indirekte effekt av aerosol nedkjøling IPCC (2007) Geofysisk institutt Universitetet i Bergen

37 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

38 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

39 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 Universitetet i Bergen Non-sulphate aerosols Carbon cycle model Atmospheric chemistry