Keine Abkürzungen bei der Berechnung von Temperaturanstiegen in Klimamodellen

Fachleute halten die Gleichgewichtsklimasensitivität für eine wesentliche Zahl, um Klimamodelle zu vergleichen. Als Maß für die Erwärmung der Erdoberfläche nach einer Verdoppelung des CO2-Gehalts in der Atmosphäre wird diese Kennzahl seit Jahrzehnten auf einen Wert zwischen 1,5 ℃ und 4,5 ℃ geschätzt. Einer neue Studie zufolge, die im Rahmen des EU-finanzierten Projekts TiPES durchgeführt wurde, könnte es immer noch recht schwierig sein, die Klimasensitivität in komplexen Klimamodellen genau zu veranschlagen.Die begrenzten Daten und relativ kurzen Simulationen, die für die Schätzung der Gleichgewichtsklimasensitivität erforderlich sind, könnten laut Studienautorenschaft dazu führen, die langfristige Erwärmung erheblich zu unterschätzen. Das liegt daran, dass bei den gängigen Methoden davon ausgegangen wird, dass die Reaktion des Klimas, d. h. die Veränderung der globalen mittleren Oberflächentemperatur, linear verläuft. In der Realität kann die Reaktion jedoch nicht linear sein und manchmal sofort nach einer großen Störung sichtbar werden, während sie manchmal erst nach einem langen Zeitraum zu spüren ist.

Die Komplexität des Klimasystems der Erde bedeutet, dass es Tausende Jahre dauern kann, bis eine Gleichgewichtstemperatur erreicht ist. Klimamodellsimulationen, die auf den heutigen Supercomputern durchgeführt werden, benötigen jedoch einige Monate, um Ergebnisse für 150 Jahre Klimawandel zu errechnen. Wir müssten das Modell also jahrelang berechnen lassen, um Tausende Jahre des Klimawandels zu simulieren und die Gleichgewichtsklimasensitivität eines Klimamodells zu finden.

Aufgrund der fehlenden Umsetzbarkeit hat das wissenschaftliche Team eine einfachere Methode angewandt, die in einer Pressemitteilung auf „AZoCleantech“ erläutert wird. „Sobald ein Modell ein paar hundert Jahre Klimaentwicklung simuliert hat, werden die Daten gesammelt und eingesetzt, um zu bewerten, um wie viel die durchschnittliche globale Temperatur ansteigt, wenn man das Modell so lange laufen lässt, bis die Gleichgewichtstemperatur erreicht ist.“

Bei diesem vereinfachten Ansatz – der auf Berechnungen und nicht auf Simulationen beruht – könnte jedoch den Anstieg der Oberflächentemperatur unterschätzt werden. Das ist darauf zurückzuführen, dass bei den Berechnungen nicht berücksichtigt wird, wie späte Klimaereignisse, z. B. eine plötzliche Wüstenbildung nach Tausenden Jahren, die globalen Durchschnittstemperaturen abrupt verändern können.

Daher wird der Standardansatz zum Vergleich von Klimamodellen durch die Kippelemente im Erdklimasystem unzuverlässig. Da diese Methode bei einfachen Klimamodellen versagen kann, ist sie wahrscheinlich auch für fortschrittlichere Modelle unzureichend.

„Wir belegen also, dass es keine Abkürzungen gibt, um umfangreiche Simulationen durchzuführen, wenn man sich des langfristigen Verhaltens eines modernen globalen Klimamodells sicher sein will“, bemerken Dr. Robbin Bastiaansen und Anna von der Heydt, die beim Projektpartner von TiPES (Tipping Points in the Earth System), der Universität Utrecht, Niederlande, an der Studie gearbeitet haben. „Wenn man herausfinden will, wie die Reaktion/Temperatur bei einer bestimmten Menge an zugesetztem CO2 letztendlich aussieht, gibt es keine einfache, unkomplizierte und solide Möglichkeit, sie sicher zu bestimmen – auch nicht in Modellen.“

Weitere Informationen:

TiPES-Projektwebsite