Unsicherheiten bei Klimaprojektionen

Klimaprojektionen sind keine Vorhersage der Zukunft, sondern zeigen mögliche Zukünfte auf.

Unsicherheiten bei Klimaprojektionen

Neben der Frage nach den Ursachen der beobachteten globalen Erwärmung sind die Versuche einer Abschätzung des künftigen Klimas der Bereich der Klimaforschung, der in der Öffentlichkeit höchste Aufmerksamkeit erhält. Vielen Menschen ist es nicht vorstellbar, dass man über das Klima in 100 Jahren eine Prognose wagen kann, wo doch jedermann weiß, dass man Wettervorhersagen nicht einmal über den dritten Tag hinaus trauen kann. Zwischen einer Wettervorhersage und Klima"prognosen" bzw., in Anlehnung an den englischen Sprachgebrauch, Klimaprojektionen bestehen jedoch erhebliche Unterschiede. Wetterabläufe sind chaotisch, d.h. sie folgen zwar den physikalischen Gesetzen von Ursachen und Wirkung, die Ursachen und Wechselwirkungen sind jedoch so unübersehbar viele, so dass bestimmte Folgen nur über einen sehr begrenzten Zeitraum vorhergesagt werden können. Auch Klimaprojektionen haben es mit unübersehbar vielen Ursachen und Wechselwirkungen zu tun. Sie beanspruchen jedoch nicht wie Wettervorhersagen, einen bestimmten Zustand der Atmosphäre an einem beliebigen Ort der Erde vorherzusagen, z.B. die Temperatur am 4. Januar 2058 in Berlin, sondern zielen auf statistische Durchschnittswerte über größere Räume und Zeitabschnitte, z.B. die globale Durchschnittstemperatur oder den mittleren Niederschlag einer ganzen Klimazone über ein oder mehrere Jahrzehnte.

Die Erwärmung der Atmosphäre wird weitergehen.
Abb. 1:
Die Erwärmung der Atmosphäre wird sich fortsetzen.1

Dennoch sind auch solche Projektionen mit zahlreichen und gravierenden Unsicherheiten behaftet. Diese Unsicherheiten lassen sich grob in drei Gruppen teilen: 1. Unsicherheiten, die die externen Einflussfaktoren auf das Klima betreffen, 2. Unsicherheiten, die aus der begrenzten Kenntnis über das Klimasystem resultieren und 3. solche, die in den Defiziten von Klimamodellen begründet sind.

Externe Einflussfaktoren: Klimaprojektionen über die nächsten 100 Jahre gehen aufgrund der Beobachtung der Vergangenheit davon aus, dass in diesem relativ kurzen Zeitraum die natürlichen externen Einflussfaktoren keine wesentlichen Veränderungen des globalen Klimas bewirken werden, auch wenn solche Möglichkeiten, z.B. eine Serie von starken Vulkanausbrüchen oder bisher nicht beobachtete Veränderungen in der Sonnenaktivität, nicht völlig ausgeschlossen werden können. Der größte Unsicherheitsfaktor wird vielmehr in der Wirkung des Menschen auf das Klima gesehen. Niemand kennt die Entwicklung der Weltgesellschaft über die nächsten Jahrzehnte bzw. kann die Bevölkerungsentwicklung einigermaßen korrekt bestimmen, die Veränderung des Konsumverhaltens, den Energieverbrauch, die Nutzung von Energiequellen, die technologische Entwicklung, das Ausbrechen von Kriegen usw. vorhersagen. Diese Unsicherheit findet darin ihren Ausdruck, dass der IPCC ein ganzes Spektrum von Emissionsszenarien für Treibhausgase entwickelt hat, die auf die unterschiedlichen Entwicklungsmöglichkeiten der Weltgesellschaft zu reagieren versuchen. Klimaprojektionen sind daher immer Wenn-dann-Aussagen, sie haben nicht den Anspruch, die Zukunft zu zeigen, sondern zeigen mögliche Zukünfte.

Kenntnis über das Klimasystem: Die zweite Unsicherheit liegt darin begründet, dass trotz aller sich beeindruckend entwickelnden Forschung die Kenntnis über das Klimasystem und seine Dynamik immer noch begrenzt ist. Das betrifft besonders Fälle, in denen Rückkopplungsprozesse, kleinräumige Vorgänge oder beide zusammen eine Rolle spielen. So ist zumindest quantitativ ungewiss, wie sich ein wärmeres Klima zusammen mit einem höheren Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre auf die Vegetation auswirken und deren Veränderung wiederum das Klima und den CO2-Gehalt beeinflussen wird. Noch nicht hinreichend erfasst sind außerdem viele Aspekte der Atmosphärenchemie und -physik mit ihrem Einfluss auf die Wolkenbildung und deren Einfluss auf den atmosphärischen Strahlenhaushalt. Auch kann nicht mit Sicherheit gesagt werden, ob und wann das Klima bei Überschreitung gewisser Grenzzustände "Sprünge" machen wird, d. h. plötzlich in einen anderen Zustand umkippt, wie es z.B. durch ein Aussetzen der thermohalinen Zirkulation am Ende der letzten Kaltzeit tatsächlich vorgekommen ist.

Klimamodelle: Drittens ist die Klimaforschung bei der Berechnungen des zukünftigen Klimas auf Computermodellsimulationen angewiesen, die in einer Art Ersatzrealität das hochkomplexe Klimasystem, seine interne Dynamik und den Einfluss von externen Faktoren, insbesondere des Menschen, darzustellen versuchen. Auch hier gab es eine nahezu schwindelerregende Entwicklung zu immer mehr Computerleistung. Trotzdem ist die Leistungsfähigkeit weiterhin begrenzt, was sich anschaulich in der räumlichen Auflösung von globalen Atmosphärenmodellen zeigt, die gegenwärtig bei einem Gitternetz von über 100 km Breite liegt, wodurch viele kleinräumige Prozesse wie etwa die Wolkenbildung oder die Dynamik der großen Eisschilde immer noch nicht erfasst werden können. Die Erfolge, die mit Klimamodellen bei der Simulation des vergangenen und gegenwärtigen Klimas erzielt werden konnten, verleihen den Modellprojektionen dennoch ein erhebliches Gewicht. Ihre Aussagen nicht ernst zu nehmen wäre angesichts der weitreichenden Folgen einer fortgesetzten Klimaänderung und der Eintrittswahrscheinlichkeit, die die Modelle zeigen, höchst unverantwortlich.

Klimaprojektionen als Vorhersage von Möglichkeiten
Abb. 2:
Klimaprojektionen als Vorhersage von Möglichkeiten: Aus einer Reihe von möglichen gesellschaftlichen Entwicklungen von der Gegenwart bis in die Zukunft folgen verschiedene Szenarien der Treibhausgas-Emissionen, aus denen wiederum verschiedene Möglichkeiten der Treibhausgas-Konzentration und der Klimaentwicklung resultieren.

Anmerkungen:
1. Quelle: DKRZ

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