Kunnen AI-modellen wel voorspellen hoe klimaatzones opschuiven?

Stel je voor: het weer waar jij woont, verandert langzaam in het weer van een gebied honderden kilometers zuidelijker. Dat is precies wat wetenschappers bedoelen als ze praten over verschuivende klimaatzones. Door opwarming van de aarde kunnen droge gebieden natter worden, of gematigde streken juist warmer en droger. Nieuw onderzoek laat zien dat de nieuwste generatie AI-klimaatmodellen dit proces vaak niet goed doorgronden.

Klimaatwetenschappers gebruiken computermodellen om te voorspellen hoe het klimaat verandert. Traditioneel zijn dat modellen die gebaseerd zijn op natuurwetten, zoals hoe warmte en vocht zich door de lucht verplaatsen. De laatste jaren komen daar steeds meer AI-modellen bij. Die leren van bestaande weergegevens en kunnen daardoor razendsnel voorspellingen doen. Maar leren ze ook de onderliggende natuurwetten begrijpen, of herkennen ze alleen patronen uit het verleden?

Om dat te testen, gebruikte een onderzoeksteam een indeling die klimaatzones opdeelt in categorieën, zoals woestijn, tropisch regenwoud of gematigd klimaat. Deze indeling heet de Köppen-Geiger-classificatie, een systeem dat al meer dan honderd jaar gebruikt wordt om klimaten in te delen op basis van temperatuur en neerslag. De onderzoekers lieten verschillende AI-modellen en traditionele modellen reageren op een flinke opwarming van 4 graden Celsius aan het zeeoppervlak. Daarna vergeleken ze hoe de klimaatzones daarop verschoven.

Het resultaat: alle onderzochte AI-modellen konden het huidige klimaat (gemeten tussen 1979 en 2014) prima nabouwen. Ze zaten binnen de bandbreedte die de traditionele, natuurkundige modellen ook laten zien. Maar bij een opwarmingsscenario ging het mis. Slechts één model, een hybride tussen natuurkunde en AI genaamd NeuralGCM-HRD, liet de klimaatzones verschuiven op een manier die klopt met bekende natuurwetten over warmte en vocht. De overige AI-modellen vertoonden afwijkende patronen. Deze fouten hingen vaak samen met de manier waarop de modellen omgaan met land, in tegenstelling tot oceanen.

Dit betekent dat veel AI-modellen dus wel goed zijn in het nabouwen van het klimaat zoals het nu is, maar minder betrouwbaar zijn in het voorspellen hoe dat klimaat verandert onder opwarming. Voor beleidsmakers en wetenschappers die AI-modellen willen gebruiken om toekomstige klimaatscenario's te maken, is dat belangrijke informatie.

Wat betekent dit (nog) niet: Dit onderzoek betekent niet dat AI-klimaatmodellen waardeloos zijn. Het gaat om één specifieke test, met één opwarmingsscenario van 4 graden. Ook zegt het niets over de traditionele modellen zelf: die worden hier als referentiepunt gebruikt, niet apart getoetst. Verder onderzoek moet uitwijzen of andere AI-modellen, of aanpassingen aan bestaande modellen, dit probleem kunnen oplossen.

Bron: How Do AI Climate Models Respond to Warming Across Climate Zones?