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Hat der Klimawandel schon begonnen? (6)

Das Klima der Erde passt sich bereits an die Treibhausgasemissionen der Vergangenheit

an. Das Klimasystem musz sich auf die vernderten Treibhausgaskonzentrationen einstellen, um

den globalen Energiehaushalt im Gleichgewicht zu halten. Das bedeutet, da sich das Klima

aendert und sich auch in Zukunft aendern wird, solange die Treibhausgaskonzentrationen weiter

ansteigen. Doch diese Erkenntnis hilft uns nicht weiter. Viel wichtiger ist es zu wissen, wie

einschneidend die Klimanderungen im Vergleich zu den natuerlichen Klimaschwankungen sein

werden, an die der Mensch und die natuerlichen Oekosysteme sich anzupassen gelernt haben.

u Historische Meszdaten zeigen, da die mittlere Temperatur seit 1860 weltweit um

0,3C bis 0,6C gestiegen ist. Das stimmt mit den Modellprojektionen ber die bisher

stattgefundene Erwaermung ueberein, vor allem dann, wenn der Khlungseffekt der Schwefelemissionen

mitbercksichtigt wird. Vor 1900 gab es jedoch nur sprliche Beobachtungen, und

die Erwrmung fand groesztenteils zwischen 1910 und 1940 statt, also noch vor dem sprunghaften

Anstieg der Treibhausgasemissionen. Das ist ein eindeutiger Hinweis darauf, da das

Klimageschehen nicht ausschlielich eine unmittelbare Reaktion auf die Emissionen ist . eine

Tatsache, die nicht berrascht, da das Klima ein kompliziertes und chaotisches System ist.

u Der mittlere Meeresspiegel ist um 10 bis 25 Zentimeter gestiegen und die Berggletscher

weichen zurck. Mit der Erwrmung der oberen Ozeanschichten dehnt sich das Wasser

aus und der Meeresspiegel steigt. Auch anhand von Modellen lt sich feststellen, da eine

Erwrmung um 0,3C bis 0,6C einen Anstieg des Meeresspiegels um 10 bis 25 Zentimeter

bewirken mte. Aber der tatschliche und sichtbare Meeresspiegel wird auch durch andere

nderungen beeinflut, die schwerer vorherzusagen sind, insbesondere durch Schneefall und

Eisschmelze in Grnland und der Antarktis und die langsame .Hebung. der nrdlichen Kontinente,

die vom Gewicht der Gletscher aus der Eiszeit befreit werden. Fast alle bekannten Berggletscher

sind im letzten Jahrhundert zurckgegangen, doch wie beim Meeresspiegel erklrt sich dieses

Phnomen sicherlich nicht allein durch die nderung der Treibhausgaskonzentrationen.

u Der beobachtete Trend der globalen Erwrmung ist strker als alle Trends, die aufgrund

von Modellen ausschlielich auf natrliche Klimaschwankungen zurckgefhrt werden

knnten. Ein grundlegendes Problem in der Erforschung des Klimawandels besteht darin, da

die Wissenschaftler keine Mglichkeit haben, direkte Beobachtungen darber anzustellen, was

geschehen wre, wenn die Menschen nicht in das Klima eingegriffen htten. Es gibt also keine

direkte Mglichkeit, die .Signale. des Treibhauseffekts vom .Hintergrundrauschen. der natrlichen

Klimaschwankungen zu unterscheiden. Statt dessen versucht man anhand von Computermodellen

ber den Klimawandel, denen konstante Treibhausgasemissionen zugrundegelegt

werden, die natrlichen Klimaschwankungen zu schtzen. Die Ergebnisse lassen den Schlu zu,

da es sich bei dem Erwrmungstrend von 0,3C bis 0,6C pro Jahrhundert eher nicht um

zufllige Schwankungen handelt. Allerdings lt die Auswertung der Klimaverhltnisse der Vergangenheit

vermuten, da die Modelle das Ausma der natrlichen Klimaschwankungen untersch

tzen und die Bedeutung der Signale mglicherweise berbewerten.

u Klimamodelle lassen viele Ursachen von Schwankungen unbercksichtigt, die ebenfalls

sichtbare langfristige Trends bewirken knnen. Derzeit vorliegende Modell-Schtzungen in bezug

auf natrliche Schwankungen lassen die Auswirkungen von Vulkanausbrchen auer acht, die das

globale Klima vorbergehend um mehrere Zehntel Grad abkhlen knnen. Auerdem beginnen sie

erst jetzt, die Auswirkungen langfristiger nderungen in der Sonneneinstrahlung miteinzubeziehen.

Die Sonne knnte fr die relativ khlen Perioden im 16., 17. und 19. Jahrhundert (der sogenannten

.Kleinen Eiszeit.) verantwortlich gewesen sein, als die nrdliche Halbkugel vermutlich um rund

Gedruckt im Oktober 1999 auf Umweltschutzpapier

Herausgegeben von der Informationsstelle fr bereinkommen (IUC), UNEP, C.P. 356, 1219 Chtelaine, Schweiz

Tel: (+41 22) 917-1234 u Fax: (+41 22) 797-3464 u E-Mail: iuc@unep.ch u Internet: http://www.unep.ch/iuc/

0,5C klter war als heute. Die . nach jngsten Modellergebnissen etwa 20- bis 30prozentige . Erwrmung im

vergangenen Jahrhundert knnte unter anderem noch immer Teil des darauffolgenden Erholungsprozesses sein.

u Modelle knnen auch dazu dienen, den allgemeinen Ablauf des Klimawandels vorherzusagen. Da die

globale Durchschnittstemperatur von so vielen unbekannten Faktoren beeinflut wird, zgern die Wissenschaftler,

die Erwrmung ausschlielich auf die Treibhausgase zurckzufhren. Deshalb suchen sie nach hnlichkeiten

zwischen beobachteten nderungsmustern und den von Klimamodellen ermittelten Mustern.

u Mehrere Untersuchungen haben ergeben, da Modellvorhersagen ber Temperaturvernderungsmuster

immer besser mit den diesbezglichen Beobachtungen bereinstimmen. Untersuchungen ber die

Oberflchentemperaturen anhand vorhandener Aufzeichnungen lassen darauf schlieen, da sich die Landmassen

rascher erwrmen als die Ozeane. Sie weisen auch eine geringere Erwrmung in Gebieten mit Sulfataerosol-

Belastung und in den Meeresabschnitten nach, in denen eine Wasserdurchmischung bis in groe Meerestiefen

stattfindet und die Wrme besser verteilt wird. Zu denselben Feststellungen gelangen auch Modelle. Es gibt

jedoch noch unerforschte Regionen, und die Beobachtungen erfolgen nicht berall auf dieselbe Weise (z. B.

werden auf dem Land andere Methoden angewendet als im Meer). Systematischere, aber viel weniger weit

zurckreichende Aufzeichnungen liefern Wetterstationen ber die Lufttemperatur. Sie zeigen eine Abkhlung

in der Stratosphre (in etwa ber 10 Kilometer Hhe) und eine Erwrmung in der Troposphre (der erdnahen

Atmosphreschicht), was ebenfalls den Vorhersagen von Klimamodellen entspricht (siehe Abbildung).

u Satellitenaufzeichnungen gibt es erst seit zu kurzer Zeit, um signifikante Trends erkennen zu lassen.

Das Klima mu mehrere Jahrzehnte lang beobachtet werden, bevor es mglich ist, zwischen Anzeichen fr

einen Klimawandel und natrlichen Klimaschwankungen zu unterscheiden. Die ltesten Satellitenaufzeichnungen

reichen knapp 20 Jahre zurck. Modelle haben jedoch ergeben, da Daten ber eine so kurze Zeitspanne nicht

aussagekrftig sind; zu den Satellitendaten ist daher zum gegenwrtigen Zeitpunkt nur zu sagen, da sie mit

Klimamodell-Entwrfen und mit Erkenntnissen aus konventionellen Beobachtungen bereinstimmen. Diese Daten

haben allerdings den Vorteil, da sie die ganze Erde erfassen und somit zur besseren Verifikation von Modellen

wie auch zur Reduktion von Unsicherheitsfaktoren beitragen.

u Die bisher vorliegenden Erkenntnisse deuten darauf hin, da nderungen der jngsten Zeit wahrscheinlich nicht

ausschlielich auf bekannte Ursachen fr natrliche Schwankungen zurckzufhren sind. Das Muster der Vernderungen

scheint auf einen gewissen Einflu des Menschen hinzuweisen, der dem von Klimamodellen vorausgesagten durchaus

hnlich und in seinen Auswirkungen strker ist, als es natrliche Klimaschwankungen erwarten lassen. Die Frage ist jedoch

noch nicht endgltig geklrt, da vor allem nicht feststeht, inwieweit die derzeitigen Modelle in der Lage sind, natrliche

Schwankungen realistisch zu simulieren. Dennoch ist es fr viele Modellforscher beruhigend zu wissen, da die Modelle

ungefhr in die richtige Richtung weisen.

Ein wesentliches Problem ist und bleibt die ungeklrte Frage, inwieweit Modelle fhig sind,natrliche Klimaschwankungen zu simulieren. Wie bei der Ermittlung von Trends in der weltweiten Durchschnittstemperatur sind die Wissenschaftler auf Klimamodell-Simulationen angewiesen, um herauszufinden, wie gro die Wahrscheinlichkeit ist, da eingewisses Ma an bereinstimmung zwischen dem Modell und den beobachteten nderungsmustern nur dem Zufall zu verdanken ist. Es gibt eine ganze Reihe von Ursachen fr natrliche Schwankungen, die von diesen Modellen nur schlecht oder gar nicht simuliert werden knnen, und eine davon knnte einem Muster zuzuordnen sein, das dem der treibhausgasbedingten Erwrmung gleicht. Es besteht also nach wie vor groe Unsicherheit in bezug auf Umfang und Ursache der gegenwrtigen Indizien und ber das Ausma zuknftiger Vernderungen.

Rückschlüsse aus Klimamodellen (7)

 Das Klimasystem ist auszerordentlich komplex. Es gibt daher keine einfache Methode,

die Aufschlusz darber geben koennte, in welchem Ausmasz sich das Klima als Reaktion auf die

steigenden Treibhausgaskonzentrationen aendern wird. Wuerden sich nur die Luft- und die

Oberflchentemperatur aendern, waere es leicht, eine Erwrmung um 1C bis 1,5C bis zum

Jahr 2100 vorherzusagen, wenn man davon ausgeht, da sich die derzeitigen

Emissionstrends fortsetzen. Aber dieser Wert fuer die direkte Reaktion. (der unter der

gegenwaertig besten Schaetzung fuer die zuknftige Erwaermung liegt) ist mehr oder weniger

bedeutungslos, da sich das Klimasystem unmoeglich um mehr als 1C erwaermen kann, ohne

gleichzeitig andere Veraenderungen zu bewirken.

u Deshalb sind zum besseren Verstndnis des Klimawandels komplexe Computer-

Simulationen unerllich. Wissenschaftler knnen anhand von Computern die zahlreichen

Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Komponenten des Klimasystems darstellen.

Die detailliertesten Entwrfe beruhen auf kombinierten allgemeinen Kreislaufmodellen der

Atmosphre und der Ozeane (AOGCM). Sie sind den Modellen zur Wettervorhersage nicht

unhnlich, in denen die physikalischen Gesetzmigkeiten der Bewegungen in der Atmosphre

auf ein System von Gleichungen zurckgefhrt werden, die von Supercomputern gelst

werden. Klimamodelle mssen jedoch auch Gleichungen fr das Verhalten der Ozeane, der

Landvegetation und der Kryosphre (Treibeis, Gletscher und Eiskappen) enthalten.

u .Positive Feedbacks. durch Verdunstung, Schnee und Eis knnen die direkte

Reaktion auf Treibhausgasemissionen um den Faktor zwei bis drei verstrken. Schnee

und Eis reflektieren das Sonnenlicht sehr stark. Wenn durch eine leichte Erwrmung die

Schneeschmelze frher im Jahr eintritt, nimmt der darunterliegende Boden mehr Energie

auf, was zu einer weiteren Erwrmung fhrt. Das ist der Hauptgrund, warum angenommen

wird, da sich die Erwrmung vornehmlich in den Wintertemperaturen der nrdlichen Regionen

bemerkbar machen wird. Das .Feedback. durch Wasserdampf bt einen noch greren

Einflu aus: Wasserdampf ist an sich ein starkes Treibhausgas, und Modelle sagen voraus,

da sich durch die globale Erwrmung die Wasserdampfkonzentrationen in der unteren

Atmosphre erhhen werden.

u Vernderungen in der Bewlkung, den Meeresstrmungen sowie in chemischen und

biologischen Vorgngen knnen die Reaktion verstrken oder abschwchen. Die Modelle

sagen bereinstimmend voraus, da sich die Bewlkung in einer wrmeren Welt ndern

wird, was abhngig von Art und Ort der Wolken unterschiedliche Auswirkungen haben kann.

Wolken reflektieren das Sonnenlicht, woraus zu schlieen wre, da mehr Wolken eine Abk

hlung bedeuten. Die meisten Wolken, vor allem die in groen Hhen, ben aber auch eine

isolierende Wirkung aus: Sie sind sehr kalt und geben daher Energie relativ ineffektiv an den

Weltraum ab, wodurch sie mithelfen, den Planeten warm zu halten. Das Netto-Feedback

der Wolken kann sich also in beide Richtungen auswirken. Die Wolken sind einer der groen

Unsicherheitsfaktoren, die es so schwierig machen, sich ein Bild vom Ausma der Erwrmung

bei einem gegebenen Emissionsszenario zu machen.

u Geschwindigkeit und zeitlicher Ablauf des Klimawandels hngen weitgehend von

der Reaktion der Meere ab. Die obersten Wasserschichten der Ozeane interagieren jedes

Jahr mit der Atmosphre und werden sich daher ebenso erwrmen wie die Erdoberflche.

Damit sich die Temperatur der obersten 100 Meter des Ozeans im selben Mae erhht wie

die Temperatur der gesamten Atmosphre, wird allerdings das 40fache der Energie bentigt.

Da die Meere eine Tiefe von mehreren Kilometern erreichen knnen, werden sie die Er

wrmung der Atmosphre verlangsamen. Wie stark sie dies tun, hngt davon ab, wie tief die Erwrmung in die

Wassermassen eindringt. Klimamodelle beginnen sich erst jetzt mit den Prozessen zu befassen, die den

Energieaustausch zwischen der Atmosphre und der Meerestiefe regeln, daher besteht auch in dieser Frage

groe Unsicherheit.

u Klimaprognosen mssen mit einer stabilen und realistischen Simulation des heutigen Klimas beginnen.

Dies ist aber sehr schwierig. Am liebsten wre es den Wissenschaftlern, wenn sie ihren Modellen die

vorindustriellen Treibhausgaskonzentrationen zugrundelegen und dann die Treibhausgasemission steigern

knnten, um zu sehen, was geschieht. Da notwendigerweise mit Nherungswerten gearbeitet werden mu,

entfernt sich das Modell im allgemeinen nach und nach vom gegenwrtigen Klima, wobei die Abweichungen

ebenso gro oder grer sind als die erwartete Erwrmung durch erhhte Treibhausgaskonzentrationen. Es

gibt verschiedene Methoden, um dieses .Abdriften. vom Ist-Zustand zu korrigieren und ein stabiles Klimamodell

als Ausgangspunkt fr das Klimawandel-Experiment zu erhalten. Keine dieser Korrekturformeln ist jedoch

wirklich zufriedenstellend, da sie Modellmngel verdecken, die fr den Klimawandel von Bedeutung sein knnten.

Mit der Verbesserung der Modelle sind jedoch auch weniger umfangreiche Korrekturen notwendig, und es

besteht die Hoffnung, da sich derartige Korrekturen in relativ naher Zukunft berhaupt erbrigen.

u Die Fhigkeit der Wissenschaftler, Modellergebnisse zu verifizieren, wird oft durch unvollstndiges

Wissen ber das tatschliche Klima eingeschrnkt. Die Prozesse, die fr den Klimawandel von Bedeutung

sind, erstrecken sich ber einen Zeithorizont von Jahrzehnten und mehr. Genaue Beobachtungen existieren

zwar erst seit wenigen Jahrzehnten, doch kann die Wissenschaft versuchen, anhand indirekter Indizien Aufschlu

ber weiter zurckliegende Perioden zu erhalten. Die auf diese Weise gewonnenen Erkenntnisse zeigen, da die

Modellsimulationen frherer Witterungsverhltnisse und jhrlicher natrlicher Klimaschwankungen schon

verbessert wurden, obwohl sie noch immer mit erheblichen Mngeln behaftet sind.

u Klimamodelle sind Werkzeuge der Wissenschaft und keine Kristallkugeln. Umfangreiche Klimamodell-

Experimente verlangen enorme Computer-Kapazitten und sind so teuer, da jedes Jahr weltweit nur einige

Experimente dieser Art durchgefhrt werden knnen. Dazu kommt, da die Auswertung der Ergebnisse einer

Computer-Simulation oft arbeitsintensiver ist als das Experiment selbst. Dieser riesige Aufwand verleitet

dazu, die Modellergebnisse fr Realitt zu halten. Doch sind auch die besten Modelle nichts anderes als eine

annhernde Darstellung eines uerst komplizierten Systems; sie sind daher in keinem Fall

 ein verllicher Fhrer in die Zukunft. Gleichzeitig sollten aber die Unsicherheitsfaktoren in

Klimamodellen nicht berbewertet werden. Sie sind nicht grer als die Unsicherheitsfaktoren

von Wirtschaftsmodellen, auf deren Basis viele w e i t r e i c h e n d e Entscheidungen

 getroffen werden. Betrachten Sie also die Klimamodelle als ein hochentwickeltes

Werkzeug zur Projektion unseres Wissens ber das Klima der Gegenwart

und Vergangenheit in eine unerforschte Zukunft hinein. Da der Klimawandel

nur einmal stattfinden wird, sind sie das beste Werkzeug, das wir haben.

Quelle: Vereinte Nationen ( UNO),  Informationsblätter zum Klimawandel

HG.: Informationsstelle für Übereinkommen (IUC), UNEP