Nowe narzędzia pozwalają lepiej zrozumieć ciągłą dynamikę między klimatem a obiegiem węgla
Sprzężenie zwrotne pomiędzy klimatem a obiegiem węgla, wynikające z interakcji pomiędzy tymi dwoma układami, może potęgować globalne ocieplenie. Spalanie paliw kopalnych zwiększa ilość dwutlenku węgla w atmosferze, przyczyniając się do wzrostu temperatur. Jednak zmiana klimatu również nie pozostaje bez wpływu na obieg węgla. Na przykład wyższe temperatury przyspieszają rozkład materii organicznej, co z kolei powoduje uwalnianie większej ilości CO2. Co więcej, w miarę ocieplania się klimatu Ziemi naturalne pochłaniacze dwutlenku węgla, takie jak lasy i oceany, mogą pochłaniać mniej tego związku, tworząc w ten sposób pętlę sprzężenia zwrotnego, która pogłębia zmianę klimatu.
Nowe narzędzia monitorowania zmienności i krótkookresowego szacowania CO2
Finansowany przez Unię Europejską projekt 4C był poświęcony pogłębieniu wiedzy w zakresie ilościowych badań interakcji między dwutlenkiem węgla a klimatem oraz sprzężeń zwrotnych. Prace oparte były na podejściu łączącym modelowanie z danymi obserwacyjnymi, na podstawie których opracowano nowe ograniczenia modelu zależności między obiegiem węgla i klimatem oraz prognoz klimatycznych. „Opracowaliśmy nowe narzędzia i metody, które po raz pierwszy pozwoliły nam przewidzieć ewolucję globalnej zmienności obiegu węgla w nadchodzącym dziesięcioleciu, w tym atmosferycznego CO2, lądowych i oceanicznych pochłaniaczy dwutlenku węgla oraz reakcji klimatu”, zauważa Kerry Hope, koordynatorka projektu 4C. Na potrzeby opracowania i ciągłego doskonalenia technik inicjalizacji modeli wykorzystane zostały trzy europejskie modele systemu ziemskiego (ang. Earth system model, ESM). Techniki te zostały zweryfikowane względem nowych produktów obserwacyjnych w celu opracowania krótkoterminowych prognoz dotyczących dwutlenku węgla. „Następnie najlepiej sprawdzającą się technikę inicjalizacji wykorzystaliśmy do przeprowadzenia krótkoterminowych prognoz. Prognozy te zakładają, że emisje antropogeniczne są zgodne z ustalonymi na poziomie krajowym wkładami określonymi w porozumieniu paryskim”, wyjaśnia Hope. „Pozwala nam to przewidzieć krótkoterminową ewolucję (od 2020 do 2030 roku) wzrostu stężenia dwutlenku węgla w atmosferze, a także reakcję pochłaniaczy lądowych i oceanicznych na zmianę i zmienność klimatu”. Nowe ograniczenia i możliwości oferowane przez model zostały połączone w celu odtworzenia historycznych danych dotyczących prognoz klimatycznych. Ta kombinacja zapewnia oryginalną metodę ważenia wielomodelowych i wieloskładnikowych prognoz dotyczących klimatu i obiegu węgla. „Nasze modele ESM oparte na projekcie Climate Model Intercomparison Project (CMIP6+) zostały wykorzystane do zbadania oryginalnych scenariuszy przystosowania. Scenariusze te wychodzą od punktu, który jest zgodny z ustalonymi na poziomie krajowym wkładami na pierwszą dekadę (2020–2030). Następnie wdrażamy mechanizm dostosowania: co pięć lat wykonujemy symulacje zmiany klimatu, aby na tej podstawie odpowiednio dostosować nasz plan redukcji emisji. Celem jest utrzymanie wzrostu globalnego ocieplenia poniżej 1,5 lub 2 stopni Celsjusza”, podkreśla Hope.
Rozpowszechnianie wyników badań zakrojone na szerszą skalę
Wyniki projektu 4C wniosły znaczący wkład w najważniejsze międzynarodowe oceny naukowe, takie jak szósty raport oceniający sporządzony przez Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu. Ponadto projekt wspiera platformę ScienceBrief, która oferuje przegląd szybko rozwijającej się nauki w dziedzinie globalnego obiegu węgla. Zespół projektu 4C był również mocno zaangażowany w prace nad sprawozdaniami włączonymi do projektu Global Carbon Budget. „Weryfikując ESM na podstawie nowych obserwacji i opracowując nowe ograniczenia i podejścia do ważenia modeli, staraliśmy się zwiększyć zaufanie do prognoz dotyczących zmiany klimatu”, zaznacza Hope. „Ogólnie rzecz biorąc, zapewniliśmy wartość dodaną osobom odpowiedzialnym za zarządzanie i wyznaczanie kierunków polityki, z myślą o tym, by Europa mogła utrzymać wiodącą pozycję w dziedzinie nauki o klimacie”.
Słowa kluczowe
4C, obieg węgla, CO2, model, zmiana klimatu, sprzężenie zwrotne, pochłaniacz dwutlenku węgla, ScienceBrief
