IPCC WG1 AR5: Key FindingsRelevant to Future Air Quality
Fiona M. O’Connor, Atmospheric Composition & Climate Team,Met Office Hadley Centre
IPCC AR5 WG1 Report
WG1 Summary for Policy Makers released 27 Sept 2013
WG1 Full Report published 30 Sept 2013
WG1 provides the latest assessment of the physical science withrespect to climate change
Observed changes are unprecedented and have been seen throughoutthe climate system
It is now possible to link observed changes in many climate componentsto human influence
Climate models have been improved, and can reproduce main featuresof observed multi-decadal warming
WG2 and WG3 on impacts and mitigation to be released in 2014
Outline of Presentation
Observed Changes in the Climate
What’s Causing these Changes?
Future Projections of Climate Change
Future Projections of Air Quality
Main Conclusions and Key Uncertainties
Part 1: Observed changes to theclimate
Atmospheric CO2 levels areunprecedented for 800,000 yrs
Atmospheric CO2 concentrations have
increased by about 40% since 1750, due to human activity
exceed values recorded in ice cores for the last 800,000 years
http://scrippsco2.ucsd.edu/images/graphics_gallery/originalpng/mlo_ff.png
co2_800k
2000s: warmest decade onrecord
Last 3 decadeswarmest ininstrumental record.
From palaeoclimaterecords, in the NH,last 30 years likely(66-100%) thewarmest period of thepast 1400 years.
Very likely (90-100%)that number of warmdays has increasedand cold nightsdecreased globally
Almost the whole globe is warming
Most global land areas analysed have experienced significant warmingincluding of both maximum and minimum temperature extremes since1950
Despite robust multi-decadal warming since 1901, there is substantialdecadal variability in the rate of warming with several periods exhibitingalmost no linear trend.
Annual mean temperature (1901-2012)
Part 2: What are the causes of thechanging climate?
Changes to Earth’s EnergyBudget
The AR5 estimate for 2011 is 44% greater than theAR4 estimate for 2005 because of:
Increased forcing from greenhouse gases
Revised estimate of aerosol forcing
Attribution of RadiativeForcing to Emissions
Screenshot-5
Screenshot-5
Radiative Forcing fromAerosols
Screenshot-7
Time Evolution and SpatialHeterogeneity in RF
Screenshot-8
Part 3: Future projections
Scenarios for future change
AR4: Special Report onEmission Scenarios (SRES)are four major families of GHGemission scenarios each makingdifferent assumptions for futuregreenhouse gas pollution, land-use and other driving forces
AR5: RepresentativeConcentration Pathways(RCPs) are four GHGconcentration trajectories, eachdescribing a different futurevalue of radiative forcing in2100. RCPs aim to provide arange of climate modelresponses, rather than beingderived from socio-economicstorylines.
Projections of global averagewarming
By the end of the century, the increase of global mean surface temperatureabove 1986-2005 levels is projected to be:
0.3-1.7˚C for RCP2.6
2.6-4.8˚C for RCP8.5
Global warming >2˚C is likely (66-100%) for RCP6.0 and RCP8.5
Global warming >4˚C is unlikely (0-33%) except for RCP8.5
Warming will not be the sameeverywhere
There is very high confidence that long-term warming will be largerover land than over the ocean, and that the Arctic region will warmmost rapidly.
Ocean warming will continue for centuries, even if greenhouse gasemissions are decreased.
There will be large geographicalvariations in precipitation change
For the next few decades, changes in regional-scale precipitationwill be strongly influenced by natural variability.
Contrast between wet and dry regions and seasons will increaseover most of the globe, though there are regional exceptions.
Monsoon precipitation is likely to intensify, along with alengthening of the monsoon season.
Projections of temperatureover Europe
Screenshot-6
Figure 11.18
Rajczak et al. (2013)
2016–2035 vs 1986–2005
ensemble mean results from
the ENSEMBLES project
Part 4: Future Projections of AirQuality (O3 and PM2.5)
AQ Statements in Summary forPolicy Makers
 Range in projections of near-term AQ (surface O3 and PM2.5)
  is driven primarily by emissions rather than by climate change
 Globally, warming decreases background surface O3 but
  high CH4 (RCP8.5) can offset this decrease
 Higher surface temperatures in polluted regions will trigger
  feedbacks in local chemistry and emissions, increasing peak
  levels of O3 and PM2.5
 For PM2.5,climate change may alter natural aerosol sources
  and wet removal, but no confidence level is attached to the
  overall impact
Future Anthropogenic Emissions
Screenshot
SRES
vs
RCPs
Figure 8.2 AR5
Changes in Trop. O3 Burden
Atmospheric
Composition andClimate Model
Intercomparison
Project (ACCMIP)
Young et al., ACP,2013
Changes in Near-Term Surface O3
Screenshot-1
Figure 11.21 (adapted from Fiore et al., 2012)
Global and Regional Changes inSurface O3
Figure 11.23a
Time series
of O3
Screenshot-2
Changes in OH/Reactivity
Results from
ACCMIP time
slice experiments
Voulgarakis et al.,
ACP, 2013.
Changes in Aerosol OpticalDepth relative to Yr- 2000
2030
2100
RCP2.6
-14%
-26%
RCP4.5
-4%
-18%
RCP6.0
-12%
-23%
RCP8.5
-4%
-14%
Table AII.5.3
Changes in Surface PM2.5
Screenshot-3
Figure 11.23b
Time series
of PM2.5
Extreme Weather and AQ
 Extreme AP episodes are associated with changing weather
  patterns, such as heat waves and stagnation episodes
 Climate change has increased the near-term risk of heat waves
 Projected changes in the frequency of regional air stagnation
  events remain difficult to assess -> regional AP extremes
 Projections show increases in extreme O3 pollution events over
  US/Europe but lack of agreement at regional level
Longer-Term Feedbacks onNatural CH4 Emissions
Screenshot-4
Figure 6.36
O’Connor et al., 2010
Summary on AQ
 Lower background AP levels are projected following
  the RCPs compared to SRES (high confidence)
 Range in near-term projections of AQ is driven
  primarily by emissions rather than by climate change
  (medium confidence)
 The total range in emissions — including the CLE and
  MFR scenarios—is larger than spanned by the RCPs
 Peak O3 and PM2.5 will increase with climate change
Key Gaps and Uncertainties
 Uncertainties in Future Anthropogenic Emissions
 Uncertainties in BVOC chemistry
 Impact of climate change on BVOC emissions
 Impact of climate change on natural CH4 emissions
 Impact of climate change on transport pathways
 Future Projections of Stagnation Events
 Future Projections of Regional AQ
 Future Projections of Regional OH
 Recent and Future Trends in surface O3
Questions and answers