Undertecknandet av Parisavtalet 2015 kan ge intrycket av att de stora frågorna om klimatförändringar äntligen har besvarats och att klimatvetenskapen har mött sina utmaningar.

Men en ny perspektivartikel i Naturens klimatförändringar idag ber att skilja sig åt, definiera tre nyckelfrågor som är viktiga för samhället och kräver en internationell forskningsinsats för klimatförändringar i nivå med investeringen i det internationella partikelfysiklaboratoriet, CERN. Dessa frågor är:

• Vart tar kolet vägen?
• Hur förändras vädret med klimatet?
• Hur påverkar klimatet jordens och dess regioners bostad?

Att veta att den globala uppvärmningen orsakas av människor är bara början på viktig klimatforskning, enligt författarna. Att fokusera klimatvetenskapen på dessa tre frågor tar itu med nya gränser för klimatforskning och är nästa logiska steg för att tjäna samhället.

"Att veta att jordklotet värms upp genom mänsklig aktivitet är som att förstå att cancer orsakas av flyktig celldelning. Det är bara början på utmaningen, "sa en av författarna till artikeln prof. Christian Jakob från ARC Center of Excellence for Climate System Science.

"Medan global medeltemperatur ger duken, detaljerna om framtida förändringar kommer att dyka upp på regional nivå. Det är på dessa nivåer som vi kommer att känna och behöva anpassa oss till klimatförändringens påverkan, ekonomiskt och socialt.

"För att uttrycka det på ett särskilt australiskt sätt, vi planerar inte för en skogsbrandsäsong baserat på vad som händer med globala medeltemperaturer, vi tittar på temperatur och luftfuktighet i vårt område istället. "

Klimatforskare och deras modeller har varit mycket bra på att bestämma effekterna av mänsklig orsakad global uppvärmning på global och kontinental nivå. Dock, på regional och lokal nivå - som storstädernas storlek - är det fortfarande en lång väg kvar.

Frågan om var kolet tar vägen är lika utmanande. Om vi ​​ska veta i realtid vad som händer med kolet i vår atmosfär, hur olika delar av systemet kan ta upp det och exakt bestämma koldioxidutsläppen från varje land, det måste finnas en samordnad, internationella insatser.

Uppnå de ambitiösa mål som artikeln anger, kommer att kräva ett kvantsprång i vår förståelse och vår förmåga att observera och beräkna klimatet. Enorm datorkraft krävs för att fånga de detaljerade processer som går in i bildandet av moln, effekterna av landformer och vegetation och en mängd andra klimatprocesser som sker på regional nivå.

God kvalitet och långsiktiga observationer både globalt och i många delar av världen behövs för att reda ut de viktigaste processinteraktionerna som är involverade i att bestämma regionalt klimat.

"Tills vi fokuserar på regionala fenomen, på en plats som Australien kan vi kämpa för att veta exakt hur nederbörd, värmeböljor och havsnivåhöjningar kommer att förändras i olika delar av vårt land, särskilt våra städer, "sa medförfattaren Dr Sarah Perkins-Kirkpatrick.

"Vi måste avslöja dessa effekter så att vi kan skydda det regionala jordbruket, infrastruktur och de australiensiska miljöer som vi alla har lärt känna och älska - till exempel Great Barrier Reef. "

För att övervinna bristen på regional förståelse, författarna efterlyser nya och förbättrade internationellt samordnade forskningsinsatser som stöds av stor beräkningsinfrastruktur, ungefär som det internationella partikelfysiklaboratoriet CERN.

"Bättre information och förståelse på regional nivå gör att varje land kan reagera effektivt och ekonomiskt, som är avgörande för vårt framtida välstånd, "sade prof Jakob.

"Jobbet för klimatvetenskap är långt ifrån klart. Vi är ett av de mest samarbetsvilliga internationella vetenskapsområdena och vår framtid ligger i att stärka detta samarbete genom flaggskeppsprojekt som tar itu med de mest angelägna frågorna. Samhället beror på den grundvetenskap vi gör. Svarar de tre frågorna gör att vi kan vara redo för de utmaningar och överraskningar som väntar. "