Den mest avancerade och omfattande analysen av klimatkänsligheten som gjorts har avslöjat med mer förtroende än någonsin tidigare hur känsligt jordens klimat är för koldioxid.

I mer än 40 år har det uppskattade troliga intervallet för det eventuella globala temperatursvaret för en fördubbling av atmosfärisk koldioxid jämfört med nivåerna före industrin har envist förblivit på 1,5 ° C-4,5 ° C.

Denna nya forskning, visade på 165 sidor, peer-reviewed journalartikel på uppdrag av World Climate Research Program (WCRP) skriven över fyra år, finner att den verkliga klimatkänsligheten osannolikt kommer att ligga i den lägsta delen av 1,5-4,5 ° C-intervallet. Analysen indikerar att om atmosfäriska koldioxidhalter fördubblas från deras preindustriella nivåer och bibehålls, världen skulle troligen uppleva en eventuell uppvärmning från 2,3-4,5 ° C. Forskarna fann att det skulle vara mindre än 5% chans att hålla sig under 2 ° C och en 6-18% chans att överstiga 4,5 ° C.

Med jordens temperatur redan cirka 1,2 ° C över preindustriella nivåer, om utsläppsbanorna för växthusgaser fortsätter oförminskat kan världen räkna med en fördubbling av koldioxid de närmaste 60-80 åren.

"Att begränsa klimatkänslighetens utbredning har varit en stor utmaning sedan US National Research Council-uppsatsen kom med ett intervall på 1,5-4,5 ° C 1979 (Charney et al). Samma intervall citerades fortfarande i den senaste IPCC-rapporten , "sa huvudförfattaren prof Steven Sherwood, en chefsutredare vid University of New South Wales med ARC Center of Excellence for Climate Extremes.

Forskningen möjliggjordes bara genom att samla ett internationellt team av forskare från ett brett spektrum av klimatdiscipliner. Med hjälp av temperaturrekord sedan den industriella revolutionen, paleoklimatrekord för att uppskatta förhistoriska temperaturer, satellitobservationer och detaljerade modeller som undersöker fysiken för interaktioner inom klimatsystemet teamet kunde kombinera mer oberoende bevislinjer än någon tidigare studie för att få sina resultat.

Dessa bevislinjer kombinerades sedan på ett statistiskt rigoröst sätt så att laget kunde hitta var resultaten överlappade. Detta gjorde det möjligt för dem att konvergera om den bästa uppskattningen av klimatkänslighet. Teamet fann att med ny utveckling, de olika bevislinjerna bekräftade varandra vilket ledde till mer förtroende för resultatet. Intervallet 2,3-4,5 ° C står försiktigt för alternativa synpunkter eller antaganden och "okända okända, "med en mer enkel beräkning som ger ett ännu smalare 2,6-3,9 ° C sannolikt intervall.

"Det här dokumentet sammanför det vi vet om klimatkänslighet från mätningar av atmosfäriska processer, den historiska uppvärmningen, och varma och kalla klimat från det förflutna. Statistiskt kombinerat, dessa uppskattningar gör det osannolikt att klimatkänsligheten ligger i den låga änden av IPCC -intervallet och bekräftar det övre intervallet. Detta ökar trovärdigheten för klimatmodelsimuleringar av framtida klimat, "sa medförfattaren Gabi Hegerl från University of Edinburgh.

"En viktig del av processen var att se till att bevislinjerna var mer eller mindre oberoende, "sade prof Sherwood." Du kan se det som den matematiska versionen av att försöka avgöra om ett rykte du hör separat från två personer kunde ha sprungit från samma källa; eller om ett av två ögonvittnen till ett brott har påverkats av att höra historien om det andra. "

Forskarna gick sedan ytterligare ett steg längre och identifierade de förutsättningar som skulle krävas för att klimatkänsligheten ska ligga utanför detta troligaste intervall.

Forskarna visar att låga klimatkänsligheter som man tidigare trodde var rimliga, runt 1,5-2 ° C, kan bara inträffa om det fanns flera oväntade och oanslutna fel i dataanalysen (till exempel oväntat molnbeteende och mönster för långvarig havsuppvärmning), bakom deras bedömning att dessa låga värden nu är extremt osannolika.

En annan uppsättning omständigheter gör det osannolikt att globala temperaturer skulle stiga mer än 4,5 ° C för en fördubbling av koldioxid från förindustriell tid, även om dessa svar på högre temperaturer fortfarande är mer sannolika än mycket låga känsligheter.

Även med denna kvalifikation, den tre år långa forskningsprocessen som initierats av WCRP med dubbelkontroll vid varje steg, en detaljerad undersökning av de fysiska processerna och en förståelse av de förutsättningar som krävs för uppskattningen har äntligen konsoliderat ett framsteg på 40-årsproblemet.

"Dessa resultat är ett bevis på vikten av tvärvetenskaplig forskning tillsammans med långsamma, noggrann vetenskap och framhäver perfekt hur internationellt samarbete kan avlägsna våra mest irriterande problem, "sa medförfattaren prof Eelco Rohling från Australian National University.

"Om internationella beslutsfattare kan hitta samma fokus och samarbetsanda som dessa forskare, kommer det att ge oss hopp om att vi kan undvika det värsta av den globala uppvärmningen."