Globala klimatscenarier och modellutveckling

Klimatet är ett globalt system; för att förstå det och eventuellt förutspå dess utveckling och förändring måste vi bygga på ett flertal rumsliga skalor, inklusive den globala dimensionen.

Bakgrund

Globala klimatmodeller utvecklas med den grundläggande principen att sammankopplade beskrivningar av klimatrelevanta processer kan beskriva de kombinerade effekter som det övergripande klimatsystemet består av. Modellutveckling  fokuserad på enskilda processer och deras samspel inom klimatsystemet bidrar till generell förbättring av resultaten. SMHI leder utvecklingen av den globala klimatmodellen och jordsystemmodellen EC-Earth, vilken baseras på den världsledande väderprognosmodellen från ECMWF (European Centre for Medium Range Weather Forecasts) i dess konfiguration för säsongsprognoser.

Fokus

Huvuduppgifter inom forskningsområdet är:

  • att utveckla en jordsystemmodell med ett flertal konfigurationer att användas för långsiktiga klimatförändringsscenarier, 1-10 åriga klimatprognoser och för processtudier
  • att generera klimatförändringsscenarier i samband med ett flertal modelljämförelseprojekt (MIP) som en del av den 6:e fasen i jämförelseprojektet CMIP6 för klimatmodeller.
  • att tillhandahålla information om globala klimatförändringar för regional nedskalning och för forskning om klimateffekter.

Klimatscenarier  utgör grunden för en beskrivning av eventuella framtida klimatförändringar och till klimattjänster för anpassning till nya klimatförhållanden, liksom  för uppskattning av  konsekvenserna av åtgärder för begränsning av växthusgaser (”mitigation”). 

Forskningsfrågor

SMHI prioriterar följande forskningsfrågor:

  • Hur svarar jordsystemet på olika utsläppsscenarier och förändrad markanvändning?
  • Hur kan vi bäst beskriva framtida klimatförändringar givet en rad av osäkerhetsfaktorer?
  • Hur kan vi på bästa sätt utvärdera och förbättra jordsystemmodeller utifrån ett klimatvetenskapligt och ett IT perspektiv?
  • Vilka är konsekvenserna av de förutspådda klimatförändringarna?

För att hantera dessa uppgifter och frågor på bästa sätt och med största nytta bidrar SMHI med nya klimatscenarier till CMIP6. De utsläppsscenarier som används är konstruerade i enlighet med ramverket för Shared Socio-economic Pathways (SSP), där fem alternativa former för globala samhällen beskrivs tillsammans med olika typer av energianvändning och med olika ambitioner för utsläppsbegränsade åtgärdar. De resulterande klimatscenarierna förväntas illustrera konsekvenserna av olika globalpolitiska val, däribland det politiskt överenskomna scenariet enligt Parisavtalet och andra scenarier med temperatur överskridande av framtida överenskomna gränser (”overshoot” scenarier).

Verktyg

Det viktigaste verktyget för global klimatmodellering är EC-Earth-modellen i dess olika konfigurationer. För bättre utvärdering av modellerna deltar SMHI i utvecklingen av en standardiserad analysmetodik och analysprogram som täcker olika klimatrelaterade processer. För bättre teknisk hållbarhet hos modellen deltar SMHI i infrastruktursatsningar för klimatmodeller.

SMHI utvecklar jordsystemmodellen EC-Earth i samarbete med svenska och europeiska partners och samarbetar med CMIP6-ScenarioMIP och andra relaterade MIP för att utföra simuleringar.

Fig 1 - sea ice extent
Figure 1. March (dashed) and September (solid) sea ice extent in m2 in the northern hemisphere in the twentieth century simulations (black), RCP4.5 (blue), RCP8.5 (red), RCP2.6 (green) with EC-Earth and in satellite observations (stars). (Koenigk et al. 2013.)

Figur 1. Havsisens utbredning i m2 i mars (streckad) och september (heldragen) på norra halvklotet för simuleringar av nittonhundratalet (svart), RCP4,5 (blått), RCP8,5 (rött), RCP2,6 (grönt) med EC-Earth och för satellitobservationer (stjärnor). (Koenigk m.fl. 2013.)

Senaste publikationer

Berg, P., R. Döscher, T. Koenigk, 2016. On the effects of constraining atmospheric circulation in a coupled atmosphere-ocean Arctic regional climate model. Clim Dyn 46: 3499, doi:10.1007/s00382-015-2783-y.

Brodeau, L., & Koenigk, T. (2016). Extinction of the northern oceanic deep convection in an ensemble of climate model simulations of the 20th and 21st centuries. Climate Dynamics, 46(9-10), 2863-2882. Clim Dyn (2016) 46: 2863. doi:10.1007/s00382-015-2736-5.

Caian, M., Koenigk, T., Döscher, R., Devasthale, A., accepted: An inter-annual link between Arctic sea-ice cover and North Atlantic Oscillation. Climate Dynamics.

Döscher, R., Vihma, T., & Maksimovich, E. (2014). Recent advances in understanding the Arctic climate system state and change from a sea ice perspective: a review. Atmospheric Chemistry and Physics, 14(24), 13571-13600. doi:10.5194/acp-14-13571-2014.

Döscher, R. and Koenigk, T. (2013): Arctic rapid sea ice loss events in regional coupled climate scenario experiments, Ocean Sci., 9, 217-248, doi:10.5194/os-9-217-2013.

van den Hurk, B. J., Bouwer, L. M., Buontempo, C., Döscher, R., Ercin, E., Hananel, C., ... & Pappenberger, F. (2016). Improving predictions and management of hydrological extremes through climate services: www. imprex. eu. Climate Services, 1, 6-11. doi:10.1016/j.cliser.2016.01.001.

Koenigk, T., Brodeau, L., Graversen, R. G., Karlsson, J., Svensson, G., Tjernström, M., ... & Wyser, K. (2013). Arctic climate change in 21st century CMIP5 simulations with EC-Earth. Climate Dynamics, 40(11-12), 2719-2743. doi:10.1007/s00382-012-1505-y