Huidige klimaatmodellen komen voort uit grootschalige samenwerking
Klimaatmodellen hebben in de afgelopen decennia een enorme ontwikkeling doorgemaakt. De modellen zijn daardoor in staat om de vele componenten van het klimaatsysteem goed weer te geven, en ook de interacties daartussen. Denk hierbij bijvoorbeeld aan de atmosfeer, de oceaan, het landoppervlak en ijs, maar ook de biosfeer, chemische en geologische processen. Met deze vooruitgang is ook de complexiteit en omvang van de modellen sterk gegroeid. Ze zijn daardoor enerzijds nauwkeuriger geworden, maar ook minder transparant. Een hedendaags ‘volwassen’ klimaatmodel bestaat daardoor al snel uit een miljoen regels aan computercode, wat het haast onmogelijk maakt om als enkeling alle componenten volledig te begrijpen. Dit voedt wellicht het beeld dat een klimaatmodel een soort ongrijpbaar geheel wordt.
Een geruststellende gedachte daarbij is dat de klimaatmodellen vaak een lange geschiedenis van ontwikkeling hebben, waarbij ze op allerlei manieren getest zijn. De verschillende componenten van een klimaatmodel worden daarbij door mensen met specifieke expertise ontwikkeld, die dat specifieke deel van het model juist erg goed kennen en begrijpen. In sterk contrast met de grote complexiteit van de meeste klimaatmodellen staat de eenvoud van de cruciale fysische processen en de vergelijkingen die deze beschrijven. Ondanks de vele verschillende methoden die worden toegepast om deze vergelijkingen zo goed en compleet mogelijk toe te passen, blijft de fysische basis in sterke mate consistent en betrouwbaar.
De oorsprong van klimaatmodellen ligt bij weermodellen, vaak ontwikkeld op meteorologische instituten. Waar een weermodel typisch gebruikt wordt om een verwachting te maken voor enkele dagen tot weken, is dat bij een klimaatmodel vele jaren tot eeuwen. Een klimaatmodel moet daarom heel wat processen beschrijven die plaatsvinden op langere tijdschalen, denk daarbij aan de temperatuur van de diepzee of het veranderen van ijskappen. In die zin is een klimaatmodel vaak een stuk uitgebreider en dus complexer dan een weermodel (zie het antwoord van Karin van der Wiel over hoe klimaatmodellen werken).
Weermodellen worden continu geverifieerd door de verwachtingen te vergelijken met observaties. Zo worden ze snel verder ontwikkeld, omdat ze vaak van groot belang zijn voor de maatschappij. Bij klimaatmodellen is dit lastiger, omdat het niet erg praktisch is om bijvoorbeeld enkele decennia te wachten op een verwachte verandering van het klimaat en dan te kijken hoe goed het model deze van tevoren goed had ingeschat. Daarvoor worden vaak historische observaties gebruikt, om te kijken of het model in staat is om het huidige klimaat goed weer te geven. De observaties zelf vormen daarbij vaak een grotere beperking dan het model, omdat we verre van elk aspect van het klimaat kunnen meten op elk moment en op elke plek. Niettemin zijn ook de beschikbare hoeveelheid en kwaliteit van de observaties enorm toegenomen en daarmee ook de mogelijkheid om klimaatmodellen te testen. Van grote toegevoegde waarde is het reconstrueren van het paleoklimaat: het klimaat van het verre verleden, denk daarbij aan duizenden tot miljoenen jaren geleden. De beschikbare data is in dat geval zeer beperkt, maar het stelt wetenschappers in staat om klimaatmodellen te testen in een situatie die sterk anders is dan die van het heden (denk daarbij aan ijstijden, of warmere periodes langer geleden).

De complexe klimaatmodellen van tegenwoordige vereisen veel rekenkracht.