Hur mycket vår värld kommer att värmas upp detta århundrade beror på de åtgärder vi vidtar under de kommande decennierna. För att hålla den globala temperaturökningen under 1,5°C och undvika farliga nivåer av uppvärmning, regeringar måste veta hur mycket kol de kan släppa ut, och under vilken tidsram.

Men nuvarande klimatmodeller är inte överens om var den tröskeln ligger. I ny forskning, vi upptäckte en av anledningarna till att det finns ett så stort antal uppskattningar för hur mycket kol som säkert kan släppas ut:molnens osäkra beteende. I vissa klimatmodeller, moln förstärker uppvärmningen kraftigt. I andra, de har en neutral effekt eller till och med dämpar uppvärmningen något. Så varför kommer moln sannolikt att spela en så avgörande roll när det gäller att avgöra vårt öde?

Prognoser från klimatmodeller visar vanligtvis att globala temperaturer stiger nästan i takt med den totala mängden kol som släpps ut över tiden. Detta representeras av den svarta linjen i grafen nedan. För att undvika att överskrida en viss nivå av uppvärmning, världen måste begränsa hur mycket kol som släpps ut så att det håller sig inom en viss kolbudget. I klimatmodeller där moln förstärker uppvärmningen, denna kolbudget är mindre (röd streckad linje och pil). Där moln har en nästan neutral eller dämpande effekt, kolbudgeten är större (blå streckad linje och pil).

Återstående koldioxidbudgetar i klimatmodellprognoser

Varför är moln så viktiga?

Moln kan fungera som ett parasoll, kyler jorden genom att reflektera solljus bort från planetens yta och tillbaka ut i rymden. Men de kan också fungera som en isolerande filt, värmer jorden genom att förhindra en del av värmen i vår atmosfär från att fly ut i rymden som infraröd strålning. Denna "filt"-effekt är särskilt märkbar under vintern, när molniga nätter vanligtvis är mycket varmare än molnfria.

Vilken av dessa två effekter som dominerar – parasoll eller filt – beror på höjden och tjockleken på molnen. Som en generell regel, ju högre ett moln är, desto effektivare är det för att förhindra värme från att fly ut i rymden. Ju tjockare ett moln är, desto bättre är den på att reflektera solljus bort från jordens yta.

Hög, tunna moln släpper igenom solljus samtidigt som de effektivt förhindrar värme från att fly till rymden som infraröd strålning, ger en nettouppvärmningseffekt. Låg, tjocka moln reflekterar starkt solljus, samtidigt som det har liten inverkan på infraröd strålning som strömmar ut i rymden, skapar en nettokylningseffekt.

Eftersom atmosfären innehåller mycket mer låg, tjocka moln än höga, tunna moln, parasolleffekten dominerar och vår planet skulle vara mycket varmare om moln inte fanns.

Molnen förändras

Global uppvärmning förväntas orsaka förändringar i mängden molntäcke, och höjden och tjockleken på dessa moln i framtiden, skiftar balansen mellan parasoll- och filteffekterna av moln. Den utslagseffekt som detta kommer att ha på temperaturen kallas molnfeedback. Klimatförändringsprognoser kan inte ignorera molnfeedback, eftersom även relativt små förändringar i molnegenskaper kan ha betydande konsekvenser för den globala temperaturen.

För att förutsäga hur molnen kommer att förändras i framtiden, vår forskning kombinerar bevis från observationer och klimatmodeller med teoretisk förståelse av molnfysik. Tagen tillsammans, detta säger oss att moln är mer benägna att förstärka den globala uppvärmningen än att de dämpar den av två skäl.

Först, täckningen av låga moln förväntas minska i tropikerna när den globala temperaturen stiger, minska deras parasolleffekt. Andra, det är väl förstått att höga moln kommer att flytta in i högre delar av atmosfären när den värms upp, gör dem mer effektiva filtar. Dessa uppvärmningseffekter kan mildras något av en ökning av tjockleken på molnen endast på höga breddgrader, särskilt över södra oceanen runt Antarktis, men detta tar inte bort den totala uppvärmningseffekten.

Även om vi vet att moln sannolikt kommer att förstärka den globala uppvärmningen, det råder fortfarande stor osäkerhet om hur stark denna effekt kommer att bli. Här är klimatmodeller till liten hjälp, eftersom de bara kan simulera atmosfärens bulkegenskaper över skalor på tiotals kilometer och flera timmar. Små molndroppar bildas och avdunstar på några minuter. Modeller saknar dessa småskaliga detaljer, men de behövs för korrekta förutsägelser.

Klimatmodeller måste tillgripa förenklingar för att representera moln, som introducerar fel. Eftersom olika modeller gör olika förenklingar i sin skildring av molnprocesser, de gör också olika förutsägelser om molnets feedback, vilket resulterar i en rad prognoser för global uppvärmning och skillnader i vår återstående koldioxidbudget. För ett givet framtida scenario för koldioxidutsläpp, moln är den enskilt viktigaste faktorn bakom skillnaderna i framtida uppvärmning som förutspås mellan modellerna.

Ska vi vara oroliga?

klimatkänslighet, mängden långsiktig global uppvärmning som förväntas om vi fördubblar mängden kol i atmosfären, beräknas för närvarande ligga mellan 1,5° och 4,5°C. Dessa konsekvenser av denna nivå av uppvärmning är redan störande, men flera nya klimatmodeller som för närvarande utvecklas av världsledande forskare förutspår en uppvärmning på över 5°C. Dessa nya modeller har också en förbättrad representation av molnprocesser, så detta verkar tyda på att den globala uppvärmningen kan bli ännu värre än vi trodde.

Tack och lov, det finns alternativa prognoser som pekar mot en mer måttlig uppvärmning. Samma modeller med den högsta långtidsuppvärmningen överskattade också uppvärmningstrender som redan har observerats. Sålänge, ytterligare forskningsinsatser pågår för att fastställa molnens roll i klimatkänsligheten.

Det är klart att vår planet kommer att fortsätta att värmas upp när vi fortsätter att släppa ut kol i atmosfären. Men hur mycket kommer att förbli skrivet i molnen.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.