Welche Klimamodelle gibt es

Je nach Entwicklungsstand und Verwendungszweck gibt es Klimamodelle unterschiedlicher Komplexität.

Welche Klimamodelle gibt es

Unser Klima wird im Wesentlichen durch die Energiebilanz von Strahlungsflüssen und den turbulenten Flüssen von fühlbarer und latenter Wärme beschrieben, denn diese Energiebilanz bestimmt die Höhe der Temperatur im Lebensraum des Menschen (oder: „in Bodennähe“).

Einfache Energiebilanzmodelle wurden in den 1960er Jahren genutzt, als noch keine Computer zur Verfügung standen. Aufgrund fehlender Rechenkapazitäten wurde die Atmosphäre damals nicht vollständig beschrieben, sondern es wurde nur die Änderung der solaren und terrestrischen Strahlungsbilanz untersucht. Die Transportprozesse in der Atmosphäre (Transport von warmer Luft nach Norden und kalter Luft nach Süden) wurden zunächst also nicht berücksichtigt. Auch so konnten schon wesentliche Aussagen gemacht werden, z.B. welchen Temperaturanstieg eine Verdoppelung des CO2 bewirken würde. Solche Aussagen werden heutzutage auch mit komplexen, hochauflösenden Klimamodellen getroffen.

Auch damals war dank dieser konzeptionellen Modelle bereits bekannt, dass es wichtige Rückkopplungsmechanismen und selbstverstärkende Prozesse im Klimasystem gibt. Hierzu gehört z.B. die Schnee-/Eisalbedo-Rückkopplung: Durch das Abschmelzen von Gletschern Eisschilden oder das Abtauen von Schneeflächen werden dunklere Flächen der Erde freigelegt. Dadurch reduziert sich das Rückstrahlvermögen der Erdoberfläche, die sogenannte Albedo. Mehr Sonnenstrahlung erwärmt den Boden, und dieser gibt Wärmestrahlen an die Atmosphäre ab. Die Folge ist eine Erwärmung der unteren Luftschicht, was wiederum das Abtauen verstärkt. Durch die Eis-Albedo-Rückkopplung kann es zu Kipp-Punkten im Klimasystem kommen, d. h. zu einem sich selbst verstärkenden, irreversiblen Prozess.

Unsere heutigen Klimamodelle geben ein sehr viel differenzierteres Bild der globalen und regionalen Temperaturänderung und der Änderung weiterer Größen (wie z.B. Niederschlag, Wind, Wolkenbedeckung etc.) wieder, das mit einfachen Energiebilanzmodellen nicht erzeugt werden kann. Mit komplexen Modellen wurden auch weitere Kipp-Punkte entdeckt (z B. die Versauerung der Ozeane oder das Auftauen der Permafrostböden). Dank der großen Rechnerkapazitäten werden mit den heutigen gekoppelten komplexen Klimamodellen sehr lange Klimasimulationen durchgeführt (bis zu mehreren Hundert Jahren). Damit ist es möglich, die statistischen Eigenschaften des Klimasystems zu beschreiben und damit auch Schwankungen des natürlichen Klimas zu analysieren. So können Aussagen über Phänomene wie die NAO (Nordatlantische Oszillation), ENSO (El Nino-Southern Oscillation), blockierende Wetterlagen u.a. gewonnen werden. Auch die Fragen nach möglichen zukünftigen Klimaänderungen als Folge der Änderung der Treibhausgaskonzentrationen werden mittels komplexer Klimamodelle beantwortet, die in jüngster Zeit durch sog. Erdsystemmodelle mit interaktiven biogeochemischen Kreisläufen ergänzt wurden.