De flesta jordsystemmodeller saknar nyckelbit i framtida klimatpussel, säger forskare

Karta som visar nuvarande omfattning av permafrost på norra halvklotet (ljusblå) och beräknad omfattning av permafrost år 2070 (mörkblå) enligt RCP 4.5-scenariot. Kredit: Greg Fiske / Woodwell klimatforskningscenter
Karta som visar nuvarande omfattning av permafrost på norra halvklotet (ljusblå) och beräknad omfattning av permafrost år 2070 (mörkblå) enligt RCP 4.5-scenariot. Kredit: Greg Fiske / Woodwell klimatforskningscenter

Det sätt på vilket vetenskap finansieras hindrar jordsystemmodeller och kan snedvrida viktiga klimatprognoser, enligt en ny kommentar som publicerats i Nature Climate Change av Woodwell Climate Research Center och ett internationellt team av modellexperter.

Utsläpp från tinande permafrost, frusen mark i norr som innehåller dubbelt så mycket kol som atmosfären gör och tinar på grund av mänskligt orsakad klimatuppvärmning, är en av de största osäkerhetsfaktorerna i framtida klimatprognoser. Men en korrekt representation av permafrostdynamiken saknas i de stora modeller som beräknar framtida koldioxidutsläpp.

Endast två av de elva jordsystemmodeller (ESM) som användes i den senaste rapporten från IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) inkluderar permafrostkolets kretslopp överhuvudtaget, och de som gör det använder för närvarande förenklade approximationer som inte fångar de fullständigt dynamiska sätt som permafrostkol kan släppas ut i atmosfären när klimatet värms upp. Processer som forskare har observerat i fält, till exempel hur plötslig upptining av permafrost kan skapa dammar och sjöar och förändra ytans hydrologi, strider mot dessa approximationer men har stora konsekvenser för permafrostkol och dess potentiella inverkan på det globala klimatet.

”Vad som händer med kolet i permafrosten är en av de största ovissheterna om vårt framtida klimat”, säger Christina Schaedel, senior forskare vid Woodwell Climate Research Center och huvudförfattare till rapporten. ”Jordsystemmodeller är avgörande för att förutsäga var, hur och när detta kol kommer att frigöras, men modelleringsteam har för närvarande inte de resurser de behöver för att avbilda permafrost korrekt. Om vi vill ha mer exakta klimatprognoser måste detta förändras.”

Jordsystemmodeller, de superdatorstyrda program som kan förutsäga framtida koldioxidutsläpp och klimatdynamik, kan bara förutsäga de processer som de representerar. Och eftersom forskarna lär sig mer om de komplexa fysiska och biogeokemiska interaktioner som utgör jordsystemet, har ESMs vuxit i komplexitet och omfattar fler och fler processer. I praktiken innebär det åratal av mycket teknisk kodutveckling, integrering av observationsdata samt parametrisering och testning av modellen.

Men den mesta finansieringen av vetenskaplig forskning sker enligt en treårig finansieringscykel och är strukturerad kring projekt som tar itu med nya vetenskapliga frågor. Denna relativt korta cykel är för kort tid för att träna upp modellutvecklare eller för att slutföra viktiga och komplexa modellutvecklingssteg innan lagen vänder, säger författarna.

”Eftersom dessa modelleringssystem blir alltmer komplexa är det svårt – och blir allt svårare – för en doktorand eller postdoc att ’komma upp i fart’ tillräckligt snabbt för att verkligen förstå hela omfattningen av modellutvecklingsbehoven och avsluta ett utvecklingsprojekt på den typiska treåriga tidslinjen för ett förslag”, säger David Lawrence, som leder Community Terrestrial Systems Model vid National Center for Atmospheric Research. ”Tyvärr lämnar det många projekt oavslutade.”

Lawrence, som var medförfattare till rapporten, sa att medan de samarbetsmodelleringsteam han arbetar med gör framsteg när det gäller att skildra komplexa permafrostprocesser, innebär begränsad finansiering att ”den takt i vilken förbättringar förs tillbaka till den centrala CTSM-kodbasen är relativt långsam.”

”Betydande finansiering, i storleksordningen flera miljoner dollar per ESM, behövs för att tillhandahålla den nödvändiga infrastrukturen och det stöd som behövs för modellutveckling”, skriver författarna. Sådan riktad finansiering och högkvalificerade mjukvaruutvecklare och programmerare, hävdar de, kan hjälpa till att påskynda den modellförbättring som är på gång.

”Under de senaste åren har den arktiska forskningen blivit mycket samarbetsinriktad och komplex – forskare studerar inte längre bara en växt på en plats”, säger Schaedel. ”Och medan behovet av långsiktiga data och komplex modellutveckling har blivit allt tydligare, har tillgången på finansiering inte hängt med. Vi skulle vilja se att finansieringsmöjligheterna matchar de klimatutmaningar som vi står inför.”

”Vår förståelse för hur permafrost tinar och släpper ut kol har förbättrats drastiskt under de senaste 15 åren”, säger Brendan Rogers, associerad forskare vid Woodwell Climate Research Center och medledare för Permafrost Pathways-projektet. ”Att finansiera jordsystemmodeller för att representera upptining av permafrost skulle säkerställa att dessa vinster realiseras i modellerna, och att kritiska klimatmål och koldioxidbudgetar baseras på den bästa vetenskap vi har.”

Ytterligare information: Earth system models must include permafrost carbon processes, Nature Climate Change (2024). DOI: 10.1038/s41558-023-01909-9. www.nature.com/articles/s41558-023-01909-9

Bli först med att kommentera

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte att publiceras.