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The need for carbon-emissions-driven climate projections in CMIP7

Sanderson, Benjamin M. und Booth, Ben B. B. und Dunne, John und Eyring, Veronika und Fisher, Rosie A. und Friedlingstein, Pierre und Gidden, Matthew J. und Hajima, Tomohiro und Jones, Chris D. und Jones, Colin G. und King, Andrew und Koven, Charles D. und Lawrence, David M. und Lowe, Jason und Mengis, Nadine und Peters, Glen P. und Rogelj, Joeri und Smith, Chris und Snyder, Abigail C. und Simpson, Isla R. und Swann, Abigail L. S. und Tebaldi, Claudia und Ilyina, Tatiana und Schleussner, Carl-Friedrich und Séférian, Roland und Samset, Bjørn H. und van Vuuren, Detlef und Zaehle, Sönke (2024) The need for carbon-emissions-driven climate projections in CMIP7. Geoscientific Model Development, 17 (22), Seiten 8141-8172. Copernicus Publications. doi: 10.5194/gmd-17-8141-2024. ISSN 1991-959X.

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Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.5194/gmd-17-8141-2024

Kurzfassung

Previous phases of the Coupled Model Intercomparison Project (CMIP) have primarily focused on simulations driven by atmospheric concentrations of greenhouse gases (GHGs), for both idealized model experiments and climate projections of different emissions scenarios. We argue that although this approach was practical to allow parallel development of Earth system model simulations and detailed socioeconomic futures, carbon cycle uncertainty as represented by diverse, process-resolving Earth system models (ESMs) is not manifested in the scenario outcomes, thus omitting a dominant source of uncertainty in meeting the Paris Agreement. Mitigation policy is defined in terms of human activity (including emissions), with strategies varying in their timing of net-zero emissions, the balance of mitigation effort between short-lived and long-lived climate forcers, their reliance on land use strategy, and the extent and timing of carbon removals. To explore the response to these drivers, ESMs need to explicitly represent complete cycles of major GHGs, including natural processes and anthropogenic influences. Carbon removal and sequestration strategies, which rely on proposed human management of natural systems, are currently calculated in integrated assessment models (IAMs) during scenario development with only the net carbon emissions passed to the ESM. However, proper accounting of the coupled system impacts of and feedback on such interventions requires explicit process representation in ESMs to build self-consistent physical representations of their potential effectiveness and risks under climate change. We propose that CMIP7 efforts prioritize simulations driven by CO2 emissions from fossil fuel use and projected deployment of carbon dioxide removal technologies, as well as land use and management, using the process resolution allowed by state-of-the-art ESMs to resolve carbon–climate feedbacks. Post-CMIP7 ambitions should aim to incorporate modeling of non-CO2 GHGs (in particular, sources and sinks of methane and nitrous oxide) and process-based representation of carbon removal options. These developments will allow three primary benefits: (1) resources to be allocated to policy-relevant climate projections and better real-time information related to the detectability and verification of emissions reductions and their relationship to expected near-term climate impacts, (2) scenario modeling of the range of possible future climate states including Earth system processes and feedbacks that are increasingly well-represented in ESMs, and (3) optimal utilization of the strengths of ESMs in the wider context of climate modeling infrastructure (which includes simple climate models, machine learning approaches and kilometer-scale climate models).

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/209029/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:The need for carbon-emissions-driven climate projections in CMIP7
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Sanderson, Benjamin M.CICERO, Oslo, Norwayhttps://orcid.org/0000-0001-8635-4624NICHT SPEZIFIZIERT
Booth, Ben B. B.Met Office Hadley Centre, Exeter, UKhttps://orcid.org/0000-0002-0715-2141NICHT SPEZIFIZIERT
Dunne, JohnNOAA/OAR, Princeton, USNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Eyring, VeronikaDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-6887-4885NICHT SPEZIFIZIERT
Fisher, Rosie A.CICERO, Oslo, NorwayNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Friedlingstein, PierreUniversity of Exeter, Exeter, UKhttps://orcid.org/0000-0003-3309-4739NICHT SPEZIFIZIERT
Gidden, Matthew J.IIASA, Laxenburg, Austriahttps://orcid.org/0000-0003-0687-414XNICHT SPEZIFIZIERT
Hajima, TomohiroJapan Agency for Marine–Earth Science Technology, Yokohama, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jones, Chris D.Met Office Hadley Centre, Exeter, UKhttps://orcid.org/0000-0002-7141-9285NICHT SPEZIFIZIERT
Jones, Colin G.University of Leeds, Leeds, UKhttps://orcid.org/0000-0002-7221-8127NICHT SPEZIFIZIERT
King, AndrewUniversity of Melbourne, Melbourne, Australiahttps://orcid.org/0000-0001-9006-5745NICHT SPEZIFIZIERT
Koven, Charles D.Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA, USAhttps://orcid.org/0000-0002-3367-0065NICHT SPEZIFIZIERT
Lawrence, David M.NCAR, Boulder, CO, USAhttps://orcid.org/0000-0002-2968-3023NICHT SPEZIFIZIERT
Lowe, JasonMet Office Hadley Centre, Exeter, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mengis, NadineGEOMAR, Kiel, Germanyhttps://orcid.org/0000-0003-0312-7069NICHT SPEZIFIZIERT
Peters, Glen P.CICERO, Oslo, Norwayhttps://orcid.org/0000-0001-7889-8568NICHT SPEZIFIZIERT
Rogelj, JoeriIIASA, Laxenburg, Austriahttps://orcid.org/0000-0003-2056-9061NICHT SPEZIFIZIERT
Smith, ChrisMet Office Hadley Centre, Exeter, UKhttps://orcid.org/0000-0003-0599-4633NICHT SPEZIFIZIERT
Snyder, Abigail C.JGCRI, College Park, MD, USNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Simpson, Isla R.NCAR, Boulder, CO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Swann, Abigail L. S.University of Washington, Seattle, WA, UShttps://orcid.org/0000-0001-8513-1074NICHT SPEZIFIZIERT
Tebaldi, ClaudiaJGCRI, College Park, MD, UShttps://orcid.org/0000-0001-9233-8903NICHT SPEZIFIZIERT
Ilyina, TatianaUniversität Hamburg, Hamburg, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-3475-4842NICHT SPEZIFIZIERT
Schleussner, Carl-FriedrichHumboldt Universität Berlin, Berlin, Germanyhttps://orcid.org/0000-0001-8471-848XNICHT SPEZIFIZIERT
Séférian, RolandUniversité de Toulouse, Météo-France, CNRS, Toulouse, Francehttps://orcid.org/0000-0002-2571-2114NICHT SPEZIFIZIERT
Samset, Bjørn H.CICERO, Oslo, Norwayhttps://orcid.org/0000-0001-8013-1833NICHT SPEZIFIZIERT
van Vuuren, DetlefPBL Netherlands Environmental Assessment Agency, The Hague, NLNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zaehle, SönkeMPI für Chemie, Jena, Germanyhttps://orcid.org/0000-0001-5602-7956NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:19 November 2024
Erschienen in:Geoscientific Model Development
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:17
DOI:10.5194/gmd-17-8141-2024
Seitenbereich:Seiten 8141-8172
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1991-959X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Earth system models, climate modeling, machine learning
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Atmosphären- und Klimaforschung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Erdsystemmodell -Evaluation und -Analyse
Hinterlegt von: Bastin, Melanie
Hinterlegt am:22 Nov 2024 09:34
Letzte Änderung:22 Nov 2024 09:34

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