Inlandsismodeller är ett viktigt verktyg för att göra förutsägelser om framtiden för Grönlands och Antarktiska istäcken. Ändå, dessa modeller har fortfarande ett antal svagheter. I en internationell modelljämförelse, 14 forskargrupper matade sina istäcksmodeller med samma atmosfäriska och havsdata, och beräknade vilka ytterligare mängder av havsnivåhöjningar som Grönland och Antarktis skulle bidra med till år 2100. För Grönland, resultaten är konsekventa:om växthusgasutsläppen förblir lika höga, ön kommer så småningom att förlora så mycket is att det kommer att lägga till 9 centimeter till den globala havsnivåhöjningen. När det kommer till Antarktis, dock, modellernas resultat varierar avsevärt. Vissa förutspår en ytterligare havsnivåhöjning på upp till 30 centimeter; andra kräver att ökningen ska bli betydligt mindre. Resultaten av jämförelsen kommer att publiceras idag i ett specialnummer av online -tidskriften The Kryosfär .

I dag, inom många vetenskapliga och industriella sektorer, datorsimuleringar är ett standardverktyg för forskning. Dock, jämfört med flödesmekanikspecialister eller maskiningenjörer, isarkmodeller har särskilt svårt att utveckla realistiska datormodeller av sitt forskningsämne, av två skäl. För en sak, om de behöver mäta eller bekräfta viktiga parametrar med hjälp av ett faktiskt inlandsis, de kan naturligtvis inte reproducera någon av processerna som representeras i deras datasimuleringar i labbet. För en annan, vissa nyckelparametrar saknas fortfarande. Till exempel, vi vet fortfarande nästan ingenting om hur landytan på Grönland och Antarktis påverkar glidningen och flödet av ismassor, eller hur varmt vattnet under de flytande istungorna i Antarktis är. Om inlandsmodellerare behöver kontrollera kvaliteten på sin modell, deras enda alternativ är att direkt jämföra den med andra modeller.

Sex år sedan, experter från 36 forskningsinstitut påbörjade en omfattande jämförelse av sina simuleringar för Grönlands och Antarktis istäcken, och beräknade (för två olika klimatscenarier) i vilken utsträckning smältning på arken skulle påverka den globala havsnivåhöjningen från 2015 till 2100. Inlandsismodellerna försågs med atmosfäriska och havsdata framtagna av utvalda klimatmodeller från Coupled Model Intercomparison Project Fas 5 (CMIP5), nämligen, de klimatmodeller som används för att utarbeta IPCC:s femte utvärderingsrapport.

Grönlandsmodeller underskattar effekterna av klimatförändringar

När det gäller framtiden för Grönlands inlandsis, alla modeller är överens:Den kommer att fortsätta att förlora massa, bidrar till den globala havsnivåhöjningen. Om världen blir 4,3 grader Celsius varmare år 2100 (RCP8.5-scenario), dessa inlandsismodeller projicerar en ytterligare havsnivåhöjning på ca. 9 centimeter. Om uppvärmningen är mindre allvarlig (RCP2.6 -scenario), den ytterligare höjningen blir ca. 3,2 centimeter.

"De 14 jämförda inlandsismodellerna matchar våra senaste observationer, som tyder på att Grönlands inlandsis alltmer tappar is, speciellt i marginalen, " säger Dr Martin Rückamp, en glaciolog och ismodell från Alfred Wegener Institute, Helmholtz Center for Polar and Marine Research (AWI) i Bremerhaven som deltog i studien. "Men sett bredare, massförlusterna som modellerna förutspår för tidsramen från 2015 till idag ligger långt under de faktiskt observerade förlusterna. För att uttrycka det enkelt:inlandsismodellerna för Grönland underskattar de nuvarande förändringarna i inlandsisen på grund av klimatförändringar."

I en varmare värld, ismassorna i östra Antarktis kommer att växa

När det gäller Antarktis, modellernas resultat är mycket mer varierande. Om utsläppen av växthusgaser förblir konsekvent höga (RCP8.5), de förutspår att Antarktis kommer att bidra med allt från -7,8 till 30,0 centimeter till den globala havsnivåhöjningen. Vad minussymbolen indikerar:vissa modeller förutspår en betydande minskning av Antarktis bidrag till havsnivåhöjningen, även om arean och volymen av is i Antarktis krymper. "Dessa simuleringar visar att i en varmare värld, det skulle falla så mycket snö i östra Antarktis att den nya isen som bildades där skulle uppväga den is som förlorats till det värmande havsvattnet i Västantarktis, " förklarar AWIs istäcksmodellerare Dr Thomas Kleiner, som också deltog i studien.

För Västantarktis, modellerna förutspår isförluster som skulle ge en ytterligare havsnivåhöjning på upp till 18,0 centimeter år 2100. om vi lyckades nå målen i Parisavtalet och begränsa den globala uppvärmningen till långt under 2 grader Celsius (RCP2.6), isförlusterna i Antarktis skulle vara betydligt mindre, ger en ytterligare havsnivåhöjning på mellan -1,4 och 15,5 centimeter.

Hur ska dessa resultat tolkas? "Under de senaste 40 åren, vi har observerat en tydlig nedåtgående trend i Antarktis. Inlandsisen tappar mer och mer is, speciellt i Västantarktis, där våra modeller också förutspådde stora förluster av is. Med det sagt, accelerationen av glaciärerna simulerade i modellerna var mycket mindre uttalad än vad vi faktiskt observerade, " säger prof Angelika Humbert, en medförfattare till studien och chef för AWI:s ismodelleringsgrupp. Dessutom, experterna ser indikationer på att modellerna överskattar framtida istillväxt i östra Antarktis. "Om våra misstankar visar sig vara sanna, det kommer också att innebära att modellerna underskattar hur mycket Antarktis som helhet kommer att bidra till framtida havsnivåhöjning, " understryker hon.

Mer självförtroende, men osäkerheten kvarstår

I jämförelse med tidigare studier, ISMIP6-projektet har gjort betydande framsteg. "Spektrumet av resultat som modellerna producerar är nu mindre. Som ett resultat, vi kan ha mer förtroende för deras prognoser, " säger Thomas Kleiner. Samtidigt, dock, jämförelsen avslöjade vissa begreppsmässiga svagheter. Ett exempel:för Antarktissimuleringarna, havets effekter på ishyllorna och glaciärerna var inte representerade med hjälp av komplexa metoder för varje istunga. Istället, modellerna förlitade sig på massivt förenklade formler, vilket skapade stor osäkerhet. "Som ett resultat, modellerna kunde inte återspegla de olika smälthastigheterna på ishyllornas undersida, eller för att simulera den faktiskt observerade accelerationen av glaciärerna, vilket jag personligen tycker är ganska bekymmersamt, säger Angelika Humbert.

En ytterligare brist som hittades i Antarktissimuleringarna:hur nederbörd representerades. För exakta projektioner, denna aspekt borde ha beräknats med hjälp av en högupplöst regional klimatmodell. Men för genomförbarhetens intresse, jämförelsevis lågupplösta atmosfäriska data från globala modeller användes. I nästa omgång av jämförelser, alla dessa svagheter ska avlägsnas. Enligt Angelika Humbert:"Vårt mål blir då att ta fram simuleringar av inlandsisens utveckling som är så realistiska som möjligt. För att göra det, Simuleringstidsramar måste väljas så att modellernas resultat kan jämföras med faktiska observationsdata. "Under dessa förhållanden, ismodellerarna kunde sedan följa samma tillvägagångssätt som vätskemekanikspecialister och använda verkliga övervakningsdata för att validera sina datorsimuleringar.