Die globale Durchschnittstemperatur der letzten 150 Jahren

Seit es verlässliche instrumentelle Messungen gibt, um daraus globale Mittelwerte zu rekonstruieren, d.h. seit Mitte des 19. Jahrhunderts, waren die bodennahen globalen Durchschnittstemperaturen der Erde nie so hoch wie in den Jahren seit der Wende zum neuen Jahrhundert.

Durchschnittstemperatur

Die globale Erwärmung seit dem 19. Jahrhundert

Die globale Mitteltemperatur hat sich seit Beginn des 20. Jahrhunderts in zwei Phasen erhöht. In Abb. 1 tritt deutlich eine Erwärmung von 1910 bis 1940 und seit 1976 hervor. Dazwischen gab es eine leichte Abkühlung um 0,1 oC. Von den zehn wärmsten Jahren der gesamten Periode liegen alle mit Ausnahme des Jahres 1998 bereits im 21. Jahrhundert (sogar von den 16 wärmsten Jahren liegen 15 nach 2000). 2016, 2015, 2017, 2018, 2014, 2010, 2013, 2005, 2009 und 1998 waren die bisher wärmsten Jahre der Messreihe. 2016, 2015, 2017 und 2018 sind mit deutlichem Abstand die vier wärmsten Jahren seit Beginn der Messungen. Die fünf Jahre 2014-2018 waren um 1 °C wärmer als die vorindustriellen Temperaturen. Dabei hat das Tempo der Erwärmung deutlich zugenommen.2 Und es gibt zahlreiche Regionen mit einem stärkeren Temperaturanstieg als dem globalen Mittel, so dass 20-40 % der menschlichen Bevölkerung bereits einen Anstieg von 1,5 °C erfahren haben.9

[1] IPCC (2018): Global Warming of 1.5 °C, 1.1,  https://www.ipcc.ch/sr15/

Aktuelle Temperaturveränderung

 Abb.1: Veränderung der globalen Mitteltemperatur 1860-20183

Temperaturanstieg nach verschiedenen Datenreihen

Abb. 2: Änderung der globalen Mitteltemperatur im Vergleich zur Basisperiode 1951-1980 nach verschiedenen Datenreihen.4

2016 war noch etwas wärmer als 2017, 2015 war ähnlich warm. 2015 und 2016 waren aber durch einen starken El Niño, eine periodisch auftretende ungewöhnliche Erwärmung im tropischen Pazifik, beeinflusst, während im Jahr 2017 eine schwache La Niña, die kühle Gegenphase zum warmen El  Niño, herrschte. 2017 war somit das wärmste Jahr seit Beginn der Messungen ohne den Einfluss durch einen El Niño und zeigt damit deutlich die Auswirkungen der Erwärmung durch anthropogene Treibhausgase. Das folgende Jahr 2018 stand weiterhin unter La-Niña-Einfluss und wurde dennoch zu dem bisher viertwärmsten Jahr seit Beginn der Messungen. Zwischen den wichtigsten Temperaturreihen der NASA, NOA und des MetOffice gibt es in dieser Hinsicht weitgehende Übereinstimmung.

Veränderung der globalen Mitteltemperatur seit Beginn der instrumentellen Messungen und die Trends in verschiedenen Zeitabschnitten

Abb. 3: Die Abbildung zeigt die Veränderung der globalen Mitteltemperatur seit Beginn der instrumentellen Messungen sowie die Trends in verschiedenen Zeitabschnitten. Links sind die Temperaturänderungen im Vergleich zum Mittel der Jahre 1960-1991 angegeben, rechts die absoluten Werte. Die farbigen Trendbalken beziehen sich auf die letzten 150, 100, 50 und 25 Jahre. Erkennbar ist eine deutliche Zunahme der Rate der Temperaturerhöhung von 0,045 oC pro Jahrzehnt über den gesamten Zeitraum auf 0,177 oC pro Jahrzehnt in den letzten 25 Jahren.7

Bei einem Vergleich zwischen Tages- und Nachttemperaturen zeigt sich,, dass die Minimumtemperaturen stärker als die Maximumtemperaturen zunahmen. Das hat zu der Vermutung geführt, dass dafür eventuell die zunehmende Verstädterung verantwortlich sein könnte, da die urbanen Wärmeinseln die Nachttemperaturen stärker als die Tageswerte beeinflussen. Untersuchungen haben jedoch gezeigt, dass der urbane Anteil an der weltweiten Zunahme der Landtemperaturen seit 1900 nicht mehr als 0,06 oC beträgt, bei der globalen Temperatur (unter Berücksichtigung der siedlungsfreien Ozeanflächen) sogar nur 0,02 oC.7 Bei der Berechnung der globalen Temperatur sind die Effekte der städtischen Wärmeinseln berücksichtigt, die aber auf die Messstationen in den meisten Fällen keinen nennenswerten Einfluss haben, da diese oft in Parks und Gärten liegen und nicht gerade in Straßenschluchten.

Bei Betrachtung der gesamten Energie, die durch menschliche Aktivitäten in das Klimasystem gelangt, sollte man jedoch nicht nur die Atmosphäre berücksichtigen. Der allergrößte Teil der zusätzlichen Energie, die zwischen 1971 und 2010 das Erdsystem erwärmt hat, nämlich über 90 %, wurde vom Ozean aufgenommen.10 Die Erwärmung des Ozeans zeigt sich vor allem in den oberen 700 m Wasserschicht, aber auch zwischen 700 und 2000 m Tiefe. Der Ozean ist insofern in mancher Hinsicht ein besserer Indikator für die globale Erwärmung des Klimasystems durch den Menschen als die globale Oberflächentemperatur. Er nimmt nicht nur die mit Abstand größte Menge an zusätzliche Wärme auf, sondern zeigt auch weniger Schwankungen von Jahr zu Jahr und spiegelt damit besser die stetige Zunahme von anthropogenen Treibhausgasen wider als die stärkeren Variabilität unterliegenden atmosphärischen Temperaturen. Diese entsteht auch dadurch, dass der Wärmeaustausch zwischen Atmosphäre und Ozean starken Schwankungen unterliegt. Bei Berücksichtigung des Ozeans hat es daher auch die viel diskutierte „Erwärmungspause“ in den 2000er Jahren gar nicht gegeben.11 Die ‚Erde‘ hat sich weiterhin erwärmt; nur ist ein größerer Teil der Wärmemenge in den Ozean gegangen. Durch seine großes Volumen und seine hohe Wärmekapazität ist der Ozean mit Abstand das größte Wärme-Reservoir im Klimasystem. Die Wärmeaufnahme durch den Ozean stellt daher einen Puffer bei Klimaänderungen dar und verlangsamt im gegenwärtigen Klimawandel deutlich die Erwärmungsrate der Atmosphäre.

Einige kalte Winter

Die kalten Winter, die 2009/10 und 2010/11 in Deutschland herrschten, haben dagegen nichts mit dem globalen Trend zu tun. Sie waren ein regional begrenztes Phänomen und auf Teile von Europa, Russland und der USA beschränkt.8 Hier lagen die Temperaturen um einige Grad Celsius unter den Wintertemperaturen der Periode 1951-1980. Global gesehen waren die Winter 2009/10 und 2010/11 keineswegs ungewöhnlich kalt. Und auch eine Betrachtung nur der Nordhalbkugel zeigt, dass die ungewöhnlich warmen Bedingungen überwogen. Besonders hohe Temperaturen hatten etwa Nordwest-Kanada und die Arktis zu verzeichnen, mit 4 °C und mehr über dem angegebenen Mittel. Die ungewöhnlich warmen Ereignisse in den beiden Wintern 2009/10 und 2010/11 waren insgesamt sogar dominierender als die kalten Ereignisse. Räumlich gesehen gab es mit 25-30 % der gesamten Festlandfläche der Nordhemisphäre größere Gebiete mit ungewöhnlich warmen Bedingungen als mit ungewöhnlich kalten Verhältnissen, die nur auf etwa 10 % der Fläche dominierten. Hauptursache für die Kältewellen in Europa, Sibirien und den USA war eine sehr schwach ausgebildete Nordatlantische Oszillation. Der Gegensatz der Druckverhältnisse dem Azorenhoch und dem Islandtief war niedriger als gewöhnlich. Das führte zu stabilen Luftdruck-Mustern, die arktische Luft in die östliche USA und in das nördliche Eurasien lenkte. Die Temperaturverteilung entspricht ziemlich genau den Wetterlagen bei einer negativen NAO-Phase. Die NAO selbst unterliegt starken natürlichen Schwankungen von Jahr zu Jahr sowie einer Dekadenschwankung. Die schwache NAO allein hätte allerdings noch kältere Bedingungen erwarten lassen, so dass davon auszugehen ist, dass die globale Erwärmung die Kältewellen abgemildert hat.

Anmerkungen:
1. Met Office (2018): 2017: warmest year on record without El Niño
2. WMO (2019): WMO Statement on the State of the Global Climate
3. Eigene Darstellung; Daten nach IPCC (2001): Climate Change 2001: The Scientific Basis. Contribution of the Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental on Climate Change (Houghton, J.T. et al., eds.), Cambridge and New York 2001; ergänzt durch: National Oceanic and Atmospheric Administration: Global Time Series
4. Schmidt, G.A., & T.R. Karl (NOAA/NASA, 2016): Global analysis for 2015. The warmst year in the record.
Copyright: Freie Nutzung für Bildungs- und Informationszwecke
5. IPCC (2013): Climate Change 2013, Working Group I: The Science of Climate Change, 2.4.3
6. verändert nach IPCC (2007): Climate Change 2007, Working Group I: The Science of Climate Change, Technical Summary, Figure TS-6
7. IPCC (2007): Climate Change 2007, Working Group I: The Science of Climate Change, 3.2.2.2
8. Guirguis,K., A. Gershunov, R. Schwartz, and S. Bennett (2011): Recent warm and cold daily winter temperature extremes in the Northern Hemisphere, Geophysical Research Letters 38, doi:10.1029/2011GL048762, 2011
9. IPCC (2018): Global Warming of 1.5 °C, 1.1 

10. IPCC (2013): Climate Change 2013, Working Group I: The Science of Climate Change, Box 3.1

11. Vgl. Dazu: MetOffice (2013): The recent pause in global warming (1): What do observations of the climate system tell us?; MetOffice (2013): The recent pause in global warming (2): What are the potential causes?

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