Supermodellen

Inmiddels hebben 172 van de 197 deelnemende landen de afspraken van Parijs officieel goedgekeurd om de opwarming van het klimaat tot twee graden te beperken. Wat dit betekent voor de benodigde reductie in de uitstoot van broeikasgassen wordt vastgesteld aan de hand van berekeningen met klimaatmodellen. Nieuw onderzoek laat zien dat klimaatberekeningen nauwkeuriger gemaakt kunnen worden door verschillende klimaatmodellen tot één supermodel te combineren.

Spreiding in uitkomsten

Klimaatmodellen bestaan doorgaans uit miljoenen regels computercode. Op een rekenrooster dat de hele aarde omvat berekenen ze de ontwikkeling in de tijd van ondermeer temperatuur, wind, wolken en neerslag. De berekeningen zijn gebaseerd op fundamentele natuurwetten, maar vanwege de complexiteit van het klimaatsysteem zijn benaderingen noodzakelijk. Modellen verschillen in deze benaderingen, waardoor de berekende opwarming veroorzaakt door stijgende CO2-concentraties uiteenlopen (Figuur 1).

Synchronisatie

In een supermodel wordt de berekening van elk individueel model iedere tijdstap een tikje opgeschoven in de richting van de berekening van ieder ander model. Het resultaat is dat alle modellen dezelfde ontwikkeling gaan volgen. Dit verschijnsel wordt synchronisatie genoemd. Huygens ontdekte synchronisatie al in 1665. Hij beschrijft hoe klokken aan dezelfde muur via trillingen elkaars toestand beïnvloeden en uiteindelijk gelijk gaan lopen. Een supermodel wordt getraind door de mate van opschuiving tussen de individuele modellen zo te kiezen dat de gesynchroniseerde ontwikkeling zo goed mogelijk het waargenomen, voorbije klimaat volgt.

Supermodel nauwkeuriger

Dat deze methode echt werkt blijkt uit recent KNMI-onderzoek in samenwerking met de universiteit van Bergen (Noorwegen). Hier worden twee klimaatmodellen gecombineerd tot een supermodel. Na training blijkt de gesynchroniseerde oplossing van het supermodel veel beter de klimaatontwikkeling na te bootsen van een derde model, dat in dit onderzoek als werkelijkheid dient (Figuur 2).

Nieuwste ontwikkeling

Momenteel werken we aan een supermodel gebaseerd op klimaatmodellen uit Nederland, Noorwegen en Duitsland. Dit supermodel wordt getraind op basis van historische waarnemingen van het klimaat. Het doel is om met dit internationale supermodel nauwkeurigere verwachtingen te maken van toekomstige klimaatverandering. 

KNMI-klimaatbericht door Frank Selten