Abstract Uncertainties of climate projections are routinely assessed by considering simulations from different models. Observations are used to evaluate models, yet there is a debate about whether and how to explicitly weight model projections by agreement with observations. Here we present a straightforward weighting scheme that accounts both for the large differences in model performance and for model interdependencies, and we test reliability in a perfect model setup. We provide weighted multimodel projections of Arctic sea ice and temperature as a case study to demonstrate that, for some questions at least, it is meaningless to treat all models equally. The constrained ensemble shows reduced spread and a more rapid sea ice decline than the unweighted ensemble. We argue that the growing number of models with different characteristics and considerable interdependence finally justifies abandoning strict model democracy, and we provide guidance on when and how this can be achieved robustly.

Abstract Ozone changes and associated climate impacts in the Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5) simulations are analyzed over the historical (1960–2005) and future (2006–2100) period under four Representative Concentration Pathways (RCP). In contrast to CMIP3, where half of the models prescribed constant stratospheric ozone, CMIP5 models all consider past ozone depletion and future ozone recovery. Multimodel mean climatologies and long‐term changes in total and tropospheric column ozone calculated from CMIP5 models with either interactive or prescribed ozone are in reasonable agreement with observations. However, some large deviations from observations exist for individual models with interactive chemistry, and these models are excluded in the projections. Stratospheric ozone projections forced with a single halogen, but four greenhouse gas (GHG) scenarios show largest differences in the northern midlatitudes and in the Arctic in spring (~20 and 40 Dobson units (DU) by 2100, respectively). By 2050, these differences are much smaller and negligible over Antarctica in austral spring. Differences in future tropospheric column ozone are mainly caused by differences in methane concentrations and stratospheric input, leading to ~10 DU increases compared to 2000 in RCP 8.5. Large variations in stratospheric ozone particularly in CMIP5 models with interactive chemistry drive correspondingly large variations in lower stratospheric temperature trends. The results also illustrate that future Southern Hemisphere summertime circulation changes are controlled by both the ozone recovery rate and the rate of GHG increases, emphasizing the importance of simulating and taking into account ozone forcings when examining future climate projections.

Many governments agreed to limit global mean temperature change to below 2 °C, yet this level has not been assessed scientifically. A synthesis of the literature suggests that temperature is the best available target quantity, but a safe level is uncertain. The world's governments agreed to limit global mean temperature change to below 2 °C compared with pre-industrial levels in the years following the 2009 climate conference in Copenhagen. This 2 °C warming target is perceived by the public as a universally accepted goal, identified by scientists as a safe limit that avoids dangerous climate change. This perception is incorrect: no scientific assessment has clearly justified or defended the 2 °C target as a safe level of warming, and indeed, this is not a problem that science alone can address. We argue that global temperature is the best climate target quantity, but it is unclear what level can be considered safe. The 2 °C target is useful for anchoring discussions, but has been ineffective in triggering the required emission reductions; debates on considering a lower target are strongly at odds with the current real-world level of action. These debates are moot, however, as the decisions that need to be taken now to limit warming to 1.5 or 2 °C are very similar. We need to agree how to start, not where to end mitigation.

The evolution of the Atlantic Meridional Overturning Circulation (MOC) in 30 models of varying complexity is examined under four distinct Representative Concentration Pathways. The models include 25 Atmosphere‐Ocean General Circulation Models (AOGCMs) or Earth System Models (ESMs) that submitted simulations in support of the 5th phase of the Coupled Model Intercomparison Project (CMIP5) and 5 Earth System Models of Intermediate Complexity (EMICs). While none of the models incorporated the additional effects of ice sheet melting, they all projected very similar behaviour during the 21st century. Over this period the strength of MOC reduced by a best estimate of 22% (18%–25%; 5%–95% confidence limits) for RCP2.6, 26% (23%–30%) for RCP4.5, 29% (23%–35%) for RCP6.0 and 40% (36%–44%) for RCP8.5. Two of the models eventually realized a slow shutdown of the MOC under RCP8.5, although no model exhibited an abrupt change of the MOC. Through analysis of the freshwater flux across 30°–32°S into the Atlantic, it was found that 56% of the CMIP5 models were in a bistable regime of the MOC for at least part of their RCP integrations. The results support previous assessments that it is very unlikely that the MOC will undergo an abrupt change to an off state as a consequence of global warming.

Abstract Model projections of heavy precipitation and temperature extremes include large uncertainties. We demonstrate that the disagreement between individual simulations primarily arises from internal variability, whereas models agree remarkably well on the forced signal, the change in the absence of internal variability. Agreement is high on the spatial pattern of the forced heavy precipitation response showing an intensification over most land regions, in particular Eurasia and North America. The forced response of heavy precipitation is even more robust than that of annual mean precipitation. Likewise, models agree on the forced response pattern of hot extremes showing the greatest intensification over midlatitudinal land regions. Thus, confidence in the forced changes of temperature and precipitation extremes in response to a certain warming is high. Although in reality internal variability will be superimposed on that pattern, it is the forced response that determines the changes in temperature and precipitation extremes in a risk perspective.