Stärken

Beweis für vom Menschen verursachten Klimawandel

Die Zuverlässigkeit der Ergebnisse von Klimamodellen ist eine viel diskutierte Frage. Während zeitliche Änderung und räumliche Verteilung der globalen Mitteltemperatur gut getroffen werden, herrscht in anderen Bereichen noch Unsicherheit und Forschungsbedarf. Viel hängt also von der richtigen Interpretation der Modellergebnisse ab.

Um die Zuverlässigkeit von Klimamodellen zu testen, werden laufend Evaluierungsanalysen durchgeführt. In diesen Studien wird untersucht, inwiefern ein Klimamodell das beobachtete Klima in der Vergangenheit wiedergeben kann. Aufgrund so genannter Sensitivitätsstudien wird angenommen, dass moderne globale Klimamodelle in der Lage sind, das Mittel der globalen Temperatur wiederzugeben.

Der Verlauf der globalen Temperatur...

Sensitivität heißt in diesem Zusammenhang die Reaktion des Modells auf veränderte externe Antriebe. In Abbildung 1 wird die beobachtete globale Mitteltemperatur (schwarze Linie) zwei Mal einer Vielzahl an Modellsimulationen gegenübergestellt. Dabei zeigt sich, dass der Erwärmungstrend der letzten 50 Jahre nicht allein durch natürliche Klimaantriebe erklärt werden kann (links), weil der derart simulierte Temperaturverlauf (blaue Linie) keinen Anstieg zeigt. Erst wenn der anthropogene Klimaantrieb hinzugenommen wird (rechts), stimmt die simulierte Temperatur der Erde (rote Linie) mit den Beobachtungsdaten weitgehend übereinstimmt. Auch erste Versuche mit deutlich länger zurückreichenden Modellläufen sind in dieser Hinsicht erfolgreich. Als Vergleich müssen dabei allerdings indirekte Klimarekonstruktionen herangezogen werden.

1-4-4_1_Sensitivitaet
Abb. 1: Verlauf der globalen Mitteltemperatur (als Abweichung zum Zeitraum 1901–1950) aus Beobachtungsdaten (schwarz) im Vergleich zu einem Ensemble von rein natürlich angetriebenen Modellsimulationen (blau, links) sowie natürlich und anthropogen angetriebenen Modellsimulationen (gelb/rot, rechts). Die vertikalen Linien kennzeichnen klimawirksame Vulkanausbrüche mit Abkühlungseffekt (Solomon u.a. 2007)

... und deren Verteilung

Daneben simulieren globale Klimamodelle auch die großräumigen Muster der globalen Temperaturverteilung relativ gut, allerdings mit regionalen Unterschieden in der Güte der Simulationen. Vergleicht man etwa die Landoberflächentemperaturen in den Nordwintermonaten (Dezember, Jänner, Februar) aus dem Klimamodell CCSM3 (Community Climate System Model Version 3) mit einem Beobachtungsdatensatz, so werden regional große Unterschiede in der Modellgüte sichtbar (Abb. 2). Bereiche in hohen Breiten wie Alaska und Sibirien werden zu warm wiedergegeben, wogegen Gebiete in niederen Breiten wie die Sahara, die Arabische Halbinsel oder das Hochland von Tibet zu kalt sind. Im Gegensatz dazu sind auch ausgedehnte Gebiete erkennbar, wo sich die Abweichungen in Grenzen von –2 bis +2° C halten, beispielsweise in den Tropen, den Subtropen (v.a. Australien), weiten Teilen Nord- und Südamerikas und Europa.

1-4-4_2_Temperaturabweichung
Abb. 2: Abweichung der Wintertemperaturen (Dezember, Jänner, Februar) zwischen Klimamodell (CCSM3) und Beobachtungen (Willmott und Matsuura 2000) für den Zeitraum 1950–1999 (Bader u.a. 2008, bearbeitet).

 

Literatur:

Bader D.C., Covey C., Gutowski W.J., Held I.M., Kunkel K.E., Miller R.L., Tokmakian R.T., Zhang M.H. (2008): Climate models: An assessment of strengths and limitations. Washington: Department of Energy, Office of Biological and Environmental Research, 124 Seiten (PDF-Datei; 4,64 MB)

Hegerl G.C., Zwiers F.W., Braconnot P., Gillett N.P., Luo Y., Marengo Orsini J.A., Nicholls N., Penner J.E., Stott P.A. (2007): Understanding and attributing climate change. In: Solomon S., Qin D., Manning M., Chen Z., Marquis M., Averyt K.B., Tignor M., Miller H.L. (Hg.): Climate change 2007: The physical science basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, New York: Cambridge University Press, ISBN 9780521705967, 663–745

McGuffie K., Henderson-Sellers A. (2005): A Climate Modelling Primer. 3. Aufl. Chichester: Wiley, 296 Seiten, ISBN 978-0-470-85751-9

Randall D.A., Wood R.A., Bony S., Colman R., Fichefet T., Fyfe J., Kattsov V., Pitman A., Shukla J., Srinivasan J., Stouffer R.J., Sumi A., Taylor K.E. (2007): Climate models and their evaluation. In: Solomon S., Qin D., Manning M., Chen Z., Marquis M., Averyt K.B., Tignor M., Miller H.L. (Hg.): Climate change 2007: The physical science basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, New York: Cambridge University Press, ISBN 9780521705967, 589–662

Solomon S., Qin D., Manning M., Chen Z., Marquis M.,  Averyt K.B., Tignor M., Miller H.L. (Hg.) (2007): Climate change 2007. The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, New York: Cambridge University Press, 996 Seiten, ISBN 9780521705967

von Storch H., Güss S., Heimann M. (1999): Das Klimasystem und seine Modellierung. Eine Einführung. Berlin: Springer, 255 Seiten, ISBN 978-3-540-65830-6

Washington W.M., Parkinson C.L. (2005): Introduction to three-dimensional climate modeling. 2. Aufl. Mill Valley: University Science Books, 380 Seiten, ISBN 978-1-891389-35-1

Sonnblick-Observatorium
zur Sonnblick-Website (© ZAMG)
Phänologie-PhenoWatch
zum Phänologie-Portal (© ZAMG)
HISTALP
zur HISTALP-Website (© ZAMG)