Australië bouwt dynamisch model van Antarctica in klimaatsysteem

Het Antarctische en Groenlandse ijs zijn niet alleen enorme bevroren vlakten. Ze bepalen mee hoe snel de zeespiegel stijgt, hoeveel zonlicht de aarde terugkaatst en hoe oceaanstromingen lopen. Toch behandelden klimaatmodellen dit ijs tot nu toe vaak als een vast, onveranderlijk gegeven. De Australische onderzoeksorganisatie ACCESS-NRI heeft daar verandering in gebracht met de release van vier nieuwe onderdelen voor het aardsysteemmodel ACCESS, waarmee voor het eerst een dynamisch ijskapmodel wordt meegenomen.

Van statische proxy naar levend ijs

"Dit is de eerste poging om een dynamisch ijskapmodel te integreren in de ACCESS-klimaatsuite. Tot nu toe gebruikten onderzoekers een statische proxy om de impact van ijskappen te benaderen, en richtte het werk zich vooral op individuele regio's in plaats van heel Antarctica", zegt Mike Tetley, teamleider IJskapmodellering bij ACCESS-NRI. Een dynamisch model legt de wisselwerking vast tussen ijs, oceaan en atmosfeer: ijskappen voeren zoet water af naar de oceaan, wat temperatuur, zoutgehalte en stromingen beïnvloedt, terwijl het reflecterende ijsoppervlak (de albedo) weer invloed heeft op de atmosfeer. Andersom werken veranderingen in oceaan en atmosfeer ook door in het ijs zelf. Volgens Nerilie Abram, hoofdwetenschapper bij de Australian Antarctic Division, is die twee-richtingsinteractie essentieel om te begrijpen hoe het klimaat de komende eeuwen verandert.

Vier bouwstenen voor de onderzoeksgemeenschap

De nieuwe workflow is opgebouwd uit vier onderdelen. ACCESS-ISSM is een stabiele, door ACCESS-NRI onderhouden versie van het Ice Sheet and Sea-level System Model (ISSM), die draait op de Australische supercomputer Gadi van de National Computational Infrastructure (NCI). Daarnaast is er pyISSM, een Python-omgeving waarmee onderzoekers hun modellen kunnen instellen en aansturen. De Cryosphere Community Data Pool (CCD) is een gedeeld datasysteem, ontwikkeld samen met de internationale cryosfeer-onderzoeksgemeenschap, en ccdtools is het bijbehorende Python-pakket om die data op te vragen en te verwerken. Felicity McCormack van Monash University benadrukt dat alle onderzoekers nu op dezelfde infrastructuur werken: "Omdat het draait op Australische infrastructuur zoals Gadi, kan de hele modelleergemeenschap dezelfde modellen en datasets gebruiken. Dat vereenvoudigt het hele proces."

Vervolgstappen richting heel Antarctica

ACCESS-NRI wil de komende tijd meer Australische onderzoekers laten werken met ISSM, onder meer via trainingen en workshops. Tetley: "We willen dat de Australische cryosfeer-gemeenschap groeit, met toegankelijkere en betrouwbaardere tools, zodat mensen meer tijd aan wetenschap kunnen besteden in plaats van aan het vechten met code." Het team werkt inmiddels ook aan modellering van regionale zeespiegeleffecten en aan ACCESS-AIS3, een toekomstige complete modelconfiguratie van het hele Antarctische ijs. Dat moet uiteindelijk preciezere voorspellingen opleveren over hoeveel de zeespiegel de komende decennia en eeuwen stijgt.