Hur kan klimatförändringarna påverka försurningen av världshaven eller luftkvaliteten i Kina och Indien under de kommande decennierna, och vilken klimatpolitik kan vara effektiv för att minimera sådana effekter? För att svara på sådana frågor, beslutsfattare förlitar sig rutinmässigt på vetenskapsbaserade prognoser av fysiska och ekonomiska effekter av klimatförändringar på utvalda regioner och ekonomiska sektorer. Men prognoserna de får kanske inte är så tillförlitliga eller användbara som de ser ut:Dagens guldstandard för klimatkonsekvensbedömningar – modellinterjämförelseprojekt (MIP) – faller kort på många sätt.

MIPs, som använder detaljerade klimat- och påverkansmodeller för att bedöma miljömässiga och ekonomiska effekter av olika klimatförändringsscenarier, kräver internationell samordning mellan flera forskargrupper, och använda en stel modellstruktur med en fast uppsättning klimatförändringsscenarier. Detta mycket spridda, oflexibel modellering gör det svårt att ta fram konsekventa och aktuella klimatkonsekvensbedömningar under föränderlig ekonomisk politik och miljöpolitik. Dessutom, MIP fokuserar på en enskild ekonomisk sektor åt gången och representerar inte återkopplingar mellan sektorer, vilket försämrar deras förmåga att producera korrekta prognoser av klimatpåverkan och meningsfulla jämförelser av dessa effekter inom flera sektorer.

För att övervinna dessa nackdelar, forskare vid MIT Joint Program on the Science and Policy of Global Change föreslår en alternativ metod som bara en handfull andra grupper nu eftersträvar:ett självständigt modellramverk för att bedöma klimatpåverkan över flera regioner och sektorer. De beskriver det gemensamma programmets implementering av denna metod och ger illustrativa exempel i en ny studie publicerad i Naturkommunikation .

Joint Program-metoden är i huvudsak en nästa generations Integrated Assessment Model (IAM). IAMs kommer vanligtvis i två former – antingen som enkla klimatmodeller i kombination med algoritmer som översätter ökningar av den genomsnittliga globala yttemperaturen till miljömässiga och ekonomiska skador som kallas den sociala kostnaden för kol; eller som mer detaljerade jordsystemmodeller med ständigt förbättrad representation av fysisk påverkan, i kombination med ekonomiska modeller. Det gemensamma programmet IAM integrerar en geospatialt löst fysisk representation av klimatpåverkan i ett kopplat ramverk för modellering av mänskliga och jordiska system.

Utvecklat under de senaste 26 åren, ramverket MIT Integrated Global System Modeling (IGSM) tillåter forskare att skräddarsy scenarier för klimatförändringar och bedöma klimatpåverkan under dessa scenarier. För ett givet klimatförändringsscenario, de kan använda ramverket för att analysera kedjan av fysiska förändringar på regional och sektoriell nivå, och sedan uppskatta ekonomiska effekter på dessa nivåer.

"IGSM-ramverket gör det möjligt att göra multisektoriell klimatkonsekvensbedömning inom ett enda modelleringsramverk inom en enda grupp, " säger Erwan Monier, huvudförfattare till studien och huvudforskare vid det gemensamma programmet. "Det är lyhört för förändringar i miljöpolitiken, internt konsekvent, och mycket mer flexibel än internationella multimodellövningar."

I studien, Monier och hans medförfattare tillämpade IGSM-ramverket för att bedöma klimatpåverkan under olika klimatförändringsscenarier – "Paris Forever, "ett scenario där Parisavtalets löften genomförs till 2030, och sedan bibehålls på den nivån till 2100; och "2C, " ett scenario med en global koldioxidskattedriven politik för minskning av utsläppen utformad för att begränsa den globala uppvärmningen till 2 grader Celsius år 2100. Bedömningarna visar att "Paris Forever" skulle leda till ett brett spektrum av förväntade klimatpåverkan runt om i världen, bevisas av olika nivåer av havsförsurning, luftkvalitet, vattenbrist, och jordbrukets produktivitet i olika regioner. "2C"-scenariot, dock, skulle mildra en betydande del av dessa effekter. Forskarna undersökte också ytterligare scenarier utvecklade av Shell International angående den potentiella utvecklingen av energiteknik med låga koldioxidutsläpp.

"De här exemplen visar på lyhördheten, konsekvens och multisektoriell förmåga i vårt tillvägagångssätt, som vi tror representerar en lovande riktning för modelleringsgemenskapen för klimatpåverkan, " säger Sergey Paltsev, en medförfattare till studien och biträdande chef för MIT Joint Program, samt senior forskare vid MIT Energy Initiative och MIT Center for Energy and Environmental Policy Research. "Till skillnad från traditionella IAM och MIP, de förbättrade modellerna för kopplade mänskliga jordsystem som IGSM-ramverket gör det möjligt för forskare att utforma nya utsläppsscenarier inom några månader snarare än år, undvika inkonsekvenser mellan olika modellkomponenter och scenarier, och analysera flera sektorer samtidigt."

Den här historien återpubliceras med tillstånd av MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), en populär webbplats som täcker nyheter om MIT-forskning, innovation och undervisning.