Klimawandel

Klimamodelle werden auch dafür angewendet, Klimaverhältnisse in der Vergangenheit zu berechnen. Das kann verschiedenen Zwecken dienen. Zum einen kann auf diese Weise ein geschlossenes Bild klimatischer Verhältnisse von Zeiten gewonnen werden, von denen keine Messdaten oder nur lückenhafte Proxydaten existieren. Direkte Messungen von Klimaparametern reichen kaum mehr als 150 Jahre zurück. Für die Zeit davor ist man auf Proxydaten angewiesen, die z.B. aus Baumringen, Pollen oder Eisbohrkernen gewonnen werden. Proxydaten sind jedoch zumeist weder räumlich noch zeitlich konsistent und erlauben nur begrenzt, Klimazustände und –entwicklungen von größeren Regionen oder gar global nachzuzeichnen. Klimamodelle können helfen, im Abgleich mit Proxydaten klimatische Veränderungen über große Zeit- und geographische Räume konsistent darzustellen. Dabei geht es zum einen darum, die zugrunde liegenden Prozesse und Rückkopplungen für klimatische Änderungen zu verstehen. Zum anderen kann auf diese Weise auch die Fähigkeit der Modelle verbessert werden, das künftige Klima zu simulieren.

Abb. 1:  Beobachtete Temperaturentwicklung 1880-2019 im Vergleich mit Simulationen der Modellprojekte CMIP5 (für den 5. Bericht des Weltklimarates IPCC) und CMIP6 (für den 6. Bericht des Weltklimarates IPCC)^B1

Gegenwärtig werden im Rahmen von Modelluntersuchungen für den neuen Bericht des Weltklimarates IPCC Modellsimulationen vergangenen Klimaperioden durchgeführt, um Klimaänderungen und ihre zugrundeliegenden Prozesse und Rückkopplungen besser zu verstehen, die auch für zukünftige Klimaänderungen relevant sind.  Dabei handelt es sich um das Jahrtausend vor Beginn der Industrialisierung (850 bis 1850), das mittlere Holozän (vor ca. 6000 Jahren), das letzte Glaziale Maximum (vor ca. 21 000 Jahren), das letzte Interglazial (vor ca. 127 000 Jahren) und das Mittlere Pliozän (vor ca. 3,2 Mio. Jahren).¹ In diesem Zusammenhang wird davon ausgegangen, dass das zukünftige Klima außerhalb der klimatischen Verhältnisse liegen wird, die das historische Klima der letzten Jahrhunderte kennzeichneten. An den bis in die geologische Vergangenheit zurückreichenden Klimaperioden lassen sich dagegen bestimmte Prozesse studieren, die eher den zukünftigen und, was den CO₂-Gehalt der Atmosphäre betrifft, sogar den gegenwärtigen Verhältnissen gleichen. So muss man schon rund 3 Mio. Jahre zurückgehen, um eine so hohe atmosphärische CO₂-Konzentration wie die gegenwärtig von über 400 ppm zu finden. Oder man muss bis auf die letzte Zwischeneiszeit, das Eem, zurückgehen, um auf einen Meeresspiegel von 5 m über dem gegenwärtigen zu stoßen, der auch für die nächsten Jahrhunderte für möglich gehalten wird. Modellsimulationen von geologischen Klimaänderungen können herausfinden, welche längerfristigen Folgen 400 ppm CO₂ haben oder welche Prozesse etwa beim Zerfall von Eisschilden zu einem Meeresspiegelanstieg von 5 m führen. Sie können die Fähigkeiten, solche Prozesse zu simulieren, auch in Simulationen der Zukunft einbringen, zumal  für beide Modellrechnungen weitgehend die gleichen Modelle genutzt werden.

Anmerkungen:
1. Kageyama, M., Braconnot, P., Harrison, S. P., Haywood, A. M., Jungclaus, J. H., Otto-Bliesner, B. L., Peterschmitt, J.-Y., Abe-Ouchi, A., Albani, S., Bartlein, P. J., Brierley, C., Crucifix, M., Dolan, A., Fernandez-Donado, L., Fischer, H., Hopcroft, P. O., Ivanovic, R. F., Lambert, F., Lunt, D. J., Mahowald, N. M., Peltier, W. R., Phipps, S. J., Roche, D. M., Schmidt, G. A., Tarasov, L., Valdes, P. J., Zhang, Q., and Zhou, T. (2018): The PMIP4 contribution to CMIP6 – Part 1: Overview and over-arching analysis plan, Geosci. Model Dev., 11, 1033–1057, https://doi.org/10.5194/gmd-11-1033-2018

Bildquellen:
B1. Hausfather, Z. – CarbonBrief (2019): CMIP6: the next generation of climate models explained; Lizenz: CC BY-NC-ND