Den efterlängtade nya rapporten från Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) kommer senare i dag. Inför releasen, debatt har brutit ut om datormodellerna i själva hjärtat av globala klimatprognoser.

Klimatmodeller är ett av många verktyg som forskare använder för att förstå hur klimatet förändrades i det förflutna och vad det kommer att göra i framtiden.

En ny artikel i den framstående amerikanska tidskriften Science ifrågasatte hur IPCC kommer att hantera vissa klimatmodeller som "går heta". Vissa modeller, det stod, har projicerat globala uppvärmningshastigheter "som de flesta forskare, inklusive modelltillverkarna själva, tror är osannolikt snabba."

Några kommentatorer, inklusive i Australien, tolkade artikeln som ett bevis på att klimatmodellering hade misslyckats.

Så borde vi använda klimatmodeller? Vi är klimatforskare från Australiens Center of Excellence for Climate Extremes, och vi tror att svaret är ett bestämt ja.

Vår forskning använder och förbättrar klimatmodeller så att vi kan hjälpa Australien att hantera extrema händelser, nu och i framtiden. Vi vet när klimatmodeller går varma eller kalla. Och att identifiera ett fel i vissa klimatmodeller betyder inte att vetenskapen har misslyckats – faktiskt, det betyder att vår förståelse av klimatsystemet har utvecklats.

Så låt oss titta på vad du bör veta om klimatmodeller inför IPCC-resultaten.

Vad är klimatmodeller?

Klimatmodeller omfattar miljontals rader med datorkod som representerar fysiken och kemin i de processer som utgör vårt klimatsystem. Modellerna körs på kraftfulla superdatorer och har simulerat och förutspått den globala uppvärmningen med enastående noggrannhet.

De visar otvetydigt att uppvärmningen av planeten sedan den industriella revolutionen beror på utsläpp av växthusgaser orsakade av människor. Detta bekräftar vår förståelse av växthuseffekten, känd sedan 1850-talet.

Modeller visar också att intensiteten av många senaste extrema väderhändelser runt om i världen skulle vara i princip omöjlig utan detta mänskliga inflytande.

Forskare använder inte klimatmodeller isolerat, eller utan att ta hänsyn till deras begränsningar.

Sedan några år tillbaka, forskare har känt till att vissa nya generationens klimatmodeller förmodligen överskattar den globala uppvärmningen, och andra underskattar det.

Denna insikt är baserad på vår förståelse av jordens klimatkänslighet – hur mycket klimatet kommer att värmas när koldioxidnivåerna (CO₂) i atmosfären fördubblas.

Innan industriell tid, CO₂-nivåerna i atmosfären var 280 ppm. Så en fördubbling av CO₂ kommer att ske vid 560 delar per miljon. (För sammanhanget, vi ligger för närvarande på cirka 415 delar per miljon).

De senaste vetenskapliga bevisen, med observerad uppvärmning, paleoklimatdata och vår fysiska förståelse av klimatsystemet, antyder att den globala medeltemperaturen med stor sannolikhet kommer att öka med mellan 2,2 ℃ och 4,9 ℃ om CO₂-nivåerna fördubblas.

De allra flesta klimatmodeller körs inom detta klimatkänslighetsområde. Men vissa gör det inte – istället föreslår en temperaturhöjning så låg som 1,8 ℃ eller hög som 5,6 ℃.

Man tror att fördomarna i vissa modeller härrör från representationerna av moln och deras interaktioner med aerosolpartiklar. Forskare börjar förstå dessa fördomar, bygga upp vår förståelse för klimatsystemet och hur vi kan förbättra modellerna i framtiden.

Med allt detta i åtanke, forskare använder klimatmodeller försiktigt, ge större vikt åt prognoser från klimatmodeller som överensstämmer med andra vetenskapliga bevis.

Följande graf visar hur de flesta modeller ligger inom det förväntade klimatkänslighetsintervallet – och att ha några som går lite varmt eller kallt förändrar inte den övergripande bilden av framtida uppvärmning. Och när vi jämför modellresultat med den uppvärmning vi redan har observerat över Australien, Det finns inget som tyder på att modellerna kokar för mycket.

Hur ser framtiden ut?

Framtida klimatprognoser tas fram genom att ge modeller olika möjligheter för koncentrationer av växthusgaser i vår atmosfär.

De senaste IPCC-modellerna använder en uppsättning möjligheter som kallas "Shared Socioeconomic Pathways" (SSP). Dessa vägar matchar förväntad befolkningstillväxt, och var och hur människor kommer att bo, med rimliga nivåer av atmosfäriska växthusgaser som skulle bli resultatet av dessa socioekonomiska val.

Vägarna sträcker sig från scenarier med låga utsläpp som också kräver avsevärd borttagning av CO₂ från atmosfären – vilket ger världen en rimlig chans att uppfylla Parisavtalets mål – till scenarier med höga utsläpp där temperaturmålen överskrids långt.

Inför IPCC-rapporten, vissa säger att scenarierna med höga utsläpp är för pessimistiska. Men likaså, man kan hävda bristen på klimatåtgärder under det senaste decenniet, och avsaknad av teknik för att avlägsna stora volymer CO₂ från atmosfären, innebär att scenarier med låga utsläpp är för optimistiska.

Om länder uppfyller sina befintliga utsläppsminskningsåtaganden enligt Parisavtalet, vi kan förvänta oss att landa någonstans mitt i scenarierna. Men framtiden beror på våra val, och vi bör inte avfärda någon väg som osannolik.

Det finns ett stort värde i att känna till både framtida risker att undvika, och vad som är möjligt under ambitiösa klimatåtgärder.

Vart härifrån?

Vi kan förvänta oss att IPCC-rapporten kommer att vara djupt oroande. Och tyvärr, 30 år av IPCC:s historia säger oss att fynden är mer sannolikt att vara för konservativa än för alarmistiska.

En enorm global ansträngning – både vetenskapligt och när det gäller datorresurser – behövs för att säkerställa att klimatmodeller kan ge ännu bättre information.

Klimatmodeller är redan fenomenala verktyg i stor skala. Men alltmer, vi kommer att behöva dem för att producera finskaliga prognoser för att hjälpa till att svara på frågor som:var ska man plantera skog för att minska koldioxidutsläppen? Var ska man bygga översvämningsskydd? Var kan grödor bäst odlas? Var skulle förnybara energiresurser vara bäst placerade?

Klimatmodeller kommer att fortsätta att vara ett viktigt verktyg för IPCC, politiska beslutsfattare och samhället när vi försöker hantera de oundvikliga riskerna som ligger framför oss.

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