En ny studie från University of Michigan klimatforskare drar slutsatsen att några av de senaste generationens klimatmodeller kan vara alltför känsliga för koldioxidökningar och därför projicera framtida uppvärmning som är orealistiskt hög.

I ett brev planerat att publiceras den 30 april i tidskriften Naturens klimatförändringar , forskarna säger att prognoser från en av de ledande modellerna, känd som CESM2, stöds inte av geologiska bevis från en tidigare uppvärmningsperiod för ungefär 50 miljoner år sedan.

Forskarna använde CESM2-modellen för att simulera temperaturer under den tidiga eocenen, en tid då regnskogar blomstrade i tropikerna i den nya världen, enligt fossila bevis.

Men CESM2-modellen projicerade tidiga eocena landtemperaturer över 55 grader Celsius (131 F) i tropikerna, som är mycket högre än temperaturtoleransen för växtfotosyntes - i konflikt med de fossila bevisen. I genomsnitt över hela världen, modellen projicerade yttemperaturer minst 6 C (11 F) varmare än uppskattningar baserade på geologiska bevis.

"Några av de nyaste modellerna som används för att göra framtida förutsägelser kan vara för känsliga för ökningar av koldioxid i atmosfären och därmed förutsäga för mycket uppvärmning, " sa UM:s Chris Poulsen, en professor vid U-M institutionen för geo- och miljövetenskap och en av studiens tre författare.

De andra författarna är UM postdoktor Jiang Zhu och Bette Otto-Bliesner från National Center for Atmospheric Research. De säger att deras studie visar hur geologiska bevis kan användas för att jämföra klimatmodeller och förutsägelser om framtida uppvärmning.

Den nya studien fokuserar på en viktig klimatparameter som kallas jämviktsklimatkänslighet, eller ECS. ECS hänvisar till den långsiktiga förändringen av den globala temperaturen som skulle bli resultatet av en varaktig fördubbling – som varar i hundratals till tusentals år – av värmefångande koldioxid över den förindustriella basnivån på 285 ppm.

Dagens CO2-nivå är cirka 410 ppm, och klimatforskare säger att atmosfäriska koncentrationer kan nå 1, 000 ppm till år 2100 om inget görs för att begränsa koldioxidutsläppen från förbränning av fossila bränslen.

I årtionden, de flesta av de bästa klimatmodellerna förutspådde en klimatkänslighet i jämvikt på cirka 3 grader Celsius (5,4 F), med ett intervall på 1,5 till 4,5 C (2,7 till 8,1 F).

Men det förändrades nyligen med några av de nyaste klimatmodellerna som deltog i CMIP6. Coupled Model Intercomparison Project (CMIP) är en internationellt koordinerad insats mellan klimatvetenskapliga institutioner, och det är nu i sin sjätte fas. Nästa utvärderingsrapport från den auktoritativa mellanstatliga panelen för klimatförändringar, som kommer nästa år, kommer att förlita sig på CMIP6 -modeller.

Tio av de 27 CMIP6-modellerna har en klimatkänslighet i jämvikt som är högre än 4,5 C (8,1 F), vilket innebär att de är mer känsliga för CO2-ökningar än de flesta tidigare generationers modeller. CESM2 -modellen (Community Earth System Model, version 2) som testats av det U-M-ledda forskarteamet är en av dessa CMIP6-modeller och har en klimatkänslighet i jämvikt på 5,3 C (9,5 F).

Föregångaren till CESM2, modellen CESM1.2, gjorde ett anmärkningsvärt bra jobb med att simulera temperaturer under tidig eocen, enligt forskarna. Den har en klimatkänslighet i jämvikt på 4,2 C (7,6 F).

"Vår studie antyder att CESM2:s klimatkänslighet på 5,3 C sannolikt är för hög. Detta innebär att dess förutsägelse om framtida uppvärmning under ett hög-CO2-scenario också skulle vara för hög, "sa Zhu, första författare till Naturens klimatförändringar brev.

"Att ta reda på om den höga klimatkänsligheten i CMIP6 -modeller är realistisk är av enorm betydelse för oss att förutse framtida uppvärmning och göra anpassningsplaner, " sa NCAR:s Otto-Bliesner.

Teamets simuleringar av den tidiga eocenen inkorporerade de senaste paleoklimatrekonstruktionerna och inkluderade data om paleogeografi, vegetationstäckning och markytans egenskaper. Rekonstruktioner av atmosfäriska koldioxidnivåer från den tiden går före iskärnrekord och förlitar sig på geokemiska och paleobotaniska proxies.

Den mellanstatliga panelen för klimatförändringars femte utvärderingsrapport, slutfördes 2014, sade att den globala yttemperaturökningen i slutet av 2000-talet sannolikt kommer att överstiga 1,5 C i förhållande till perioden 1850 till 1900 för de flesta utsläppsscenarier, och kommer sannolikt att överstiga 2,0 C för vissa utsläppsscenarier.

Prognoserna i den bedömningen baserades på den tidigare generationen CMIP -modeller, känd som CMIP5 -modeller. De nyare CMIP6-modellerna kommer sannolikt att leda till prognoser om ännu större uppvärmning. Parisklimatavtalets långsiktiga temperaturmål är att hålla ökningen av den globala medeltemperaturen till väl under 2 C över förindustriella nivåer och att fortsätta ansträngningarna för att begränsa ökningen till 1,5 C.