I en recensionsartikel publicerad i tidskriften Vetenskap , en grupp klimatexperter argumenterar för att ta med paleoklimatdata i utvecklingen av klimatmodeller. Sådana modeller används globalt för att bedöma effekterna av utsläpp av växthusgaser orsakade av människor, förutsäga scenarier för framtida klimat och föreslå strategier för begränsning.

Ett internationellt team av klimatforskare föreslår att forskningscentra runt om i världen som använder numeriska modeller för att förutsäga framtida klimatförändringar bör inkludera simuleringar av tidigare klimat i sin utvärdering och redogörelse för deras modellprestanda.

"Vi uppmanar klimatmodellutvecklare att uppmärksamma det förflutna och aktivt involvera det i att förutsäga framtiden, sa Jessica Tierney, tidningens huvudförfattare och docent vid University of Arizonas Department of Geosciences. "Om din modell kan simulera tidigare klimat exakt, det kommer sannolikt att göra ett mycket bättre jobb med att få framtida scenarier rätt."

När mer och bättre information blir tillgänglig om klimat i jordens avlägsna historia, sträckte sig många miljoner år tillbaka innan människan existerade, tidigare klimat blir allt mer relevanta för att förbättra vår förståelse för hur centrala delar av klimatsystemet påverkas av växthusgasnivåer, enligt studiens författare. Till skillnad från historiska klimatrekord, som vanligtvis bara går tillbaka ett århundrade eller två - bara ett ögonblick i planetens klimathistoria - paleoklimat täcker ett mycket bredare spektrum av klimatförhållanden som kan informera klimatmodeller på sätt som historiska data inte kan. Dessa perioder i jordens förflutna spänner över ett stort temperaturintervall, nederbördsmönster och inlandsisens fördelning.

"Tidigare klimat bör användas för att utvärdera och finjustera klimatmodeller, ", sade Tierney. "Att se till det förflutna för att informera om framtiden kan hjälpa till att minska osäkerheten kring prognoser av temperaturförändringar, isflak, och vattnets kretslopp."

Vanligtvis, klimatforskare utvärderar sina modeller med data från historiska väderrekord, såsom satellitmätningar, havsytans temperaturer, vindhastigheter, molntäcke och andra parametrar. Modellens algoritmer justeras och justeras sedan tills deras förutsägelser överensstämmer med de observerade klimatrekorden. Således, om en datorsimulering ger ett historiskt korrekt klimat baserat på de observationer som gjorts under den tiden, det anses lämpligt att förutsäga framtida klimat med rimlig noggrannhet.

"Vi finner att många modeller presterar mycket bra med historiska klimat, men inte så bra med klimat från jordens geologiska förflutna, " sa Tierney.

En anledning till avvikelserna är skillnader i hur modellerna beräknar effekterna av moln, vilket är en av de stora utmaningarna inom klimatmodellering, sa Tierney. Sådana skillnader gör att olika modeller avviker från varandra när det gäller vad klimatforskare kallar klimatkänslighet:ett mått på hur starkt jordens klimat reagerar på en fördubbling av utsläppen av växthusgaser.

Flera av den senaste generationens modeller som används för nästa rapport av den mellanstatliga panelen för klimatförändringar, eller IPCC, har en högre klimatkänslighet än tidigare iterationer, Tierney förklarade.

"Detta betyder att om man fördubblar koldioxidutsläppen, de producerar mer global uppvärmning än sina tidigare motsvarigheter, så frågan är:Hur stort förtroende har vi för dessa mycket känsliga nya modeller?"

Mellan IPCC-rapporter, som vanligtvis släpps vart åttonde år, klimatmodeller uppdateras baserat på senaste forskningsdata.

"Modeller blir mer komplexa, och i teorin, de blir bättre, men vad betyder det?" sa Tierney. "Du vill veta vad som händer i framtiden, så du vill kunna lita på modellen med avseende på vad som händer som svar på högre nivåer av koldioxid."

Även om det inte finns någon debatt i klimatvetenskapssamfundet om mänsklig konsumtion av fossila bränslen som driver jorden mot ett varmare tillstånd som det inte finns något historiskt prejudikat för, olika modeller genererar varierande förutsägelser. Vissa förutspår en ökning så stor som 6 grader Celsius i slutet av seklet.

Tierney sa att medan jordens atmosfär har upplevt koldioxidkoncentrationer som är mycket högre än dagens nivå på cirka 400 ppm, det finns ingen tid i det geologiska rekordet som matchar den hastighet med vilken människor bidrar till utsläpp av växthusgaser.

I tidningen, författarna tillämpade klimatmodeller på flera kända tidigare klimatextremer från geologiska rekord. Det senaste varma klimatet som ger en inblick i framtiden inträffade för cirka 50 miljoner år sedan under eocentiden, sa Tierney. Den globala koldioxidhalten låg på 1, 000 miljondelar på den tiden och det fanns inga stora inlandsisar.

"Om vi ​​inte minskar utsläppen, vi är på väg mot eocenliknande CO ₂ nivåer till 2100, " sa Tierney.

Författarna diskuterar klimatförändringar ända fram till kritaperioden, för cirka 90 miljoner år sedan, när dinosaurier fortfarande styrde jorden. Den perioden visar att klimatet kan bli ännu varmare, ett scenario som Tierney beskrev som "ännu läskigare, " med koldioxidhalter upp till 2, 000 miljondelar och haven varma som ett badkar.

"Nyckeln är CO ₂ , ", sa Tierney. "När vi ser bevis på varmt klimat i det geologiska rekordet, CO ₂ är också hög."

Vissa modeller är mycket bättre än andra på att producera klimatet som ses i det geologiska rekordet, vilket understryker behovet av att testa klimatmodeller mot paleoklimat, sa författarna. Särskilt, tidigare varma klimat som eocen belyser den roll som moln spelar för att bidra till varmare temperaturer under ökade koldioxidnivåer.

"Vi uppmanar klimatgemenskapen att tidigt testa modeller på paleoklimat, medan modellerna utvecklas, snarare än efteråt, vilket tenderar att vara den nuvarande praxis, "Tyerney sa. "Tyckes små saker som moln påverkar jordens energibalans på stora sätt och kan påverka temperaturerna din modell producerar för år 2100."