Klimamodelle: Wie können wir den Klimawandel vorhersagen?

8 Minuten

Aktualisiert am: 03 Mar 2021

Vielleicht hast du schon oft davon gehört, wie die weltweiten Temperaturen aufgrund des Klimawandels in naher Zukunft ansteigen werden. Aber woher wissen wir das?

Sorry an alle Autoliebhaber:innen, aber in diesem Kapitel beschäftigen wir uns mit der Simulation des Klimas der Erde . Trotzdem ist es doch ziemlich cool Vorhersagen über die Zukunft zu treffen, oder?

Image of Von Vorhersagen zu politischen Maßnahmen — Von Vorhersagen zu politischen Maßnahmen

Wodurch erlauben uns Klimamodelle diese Vorhersagen?

Unser Klima ist ein System das die Atmosphäre, Ozeane, Eisflächen, Landflächen und alle Lebewesen auf der Erde beinhaltet . Deren Wechselwirkungen untereinander führen dazu, dass sich das Klimasystem ständig verändert . Zum Beispiel stammt ein Großteil unseres Regenwasser von der Verdunstung der Meeresoberfläche .

Das Klima kann außerdem durch Ereignisse beeinflusst werden, die nicht Teil des natürlichen Klimasystems sind. Beispiele hierfür sind Vulkanausbrüche oder erhöhte CO₂-Emissionen . Sie werden als Klimafaktoren bezeichnet .

Image of Das Klimasystem — Das Klimasystem

Klimamodelle treffen Vorhersagen durch eine Simulation der Wechselwirkungen zwischen Teilen des Klimasystems und externen Klimafaktoren . Hierfür müssen Wissenschaftler:innen diese Wechselwirkungen durch komplexe mathematische Gleichungen ausdrücken . Zum Beispiel stellen einige Gleichungen sicher, dass die gesamte von der Sonne auf die Erde treffende Energie gleich der Energie ist, die durch die Erdoberfläche und Wolken in der Atmosphäre absorbiert und reflektiert wird .

Image of Energiebilanz der Atmosphäre — Energiebilanz der Atmosphäre

Allerdings sind einige Zusammenhänge sehr komplex und mit einer großen Unsicherheit behaftet (zum Beispiel in welchem Umfang ein wachsender Baum das Klima beeinflusst , oder wie sich Wolken bilden ), sodass sie durch entsprechende Gleichungen angenähert werden müssen . Aufzeichnungen vergangener Klimate werden dann genutzt, um diese angenäherten Gleichungen zu verbessern .

Wenn ein Modell das Klima der Vergangenheit simulieren kann, kann es wahrscheinlich auch das zukünftige Klima korrekt simulieren .

Klimawissenschaftler:innen erstellen Prognosen über das zukünftige Klima, indem sie mögliche Szenarien für Treibhausgasemissionen und andere Variablen in ihre Gleichungen mit einbeziehen .

Woher erhalten die Wissenschaftler:innen ihre Daten?

Es gibt viele verschiedene Methoden , um abzuschätzen wie das Klima vor Millionen von Jahren war . Zum Beispiel können sich Wissenschaftler den Querschnitt eines Baumstammes ansehen, um abzuschätzen wie das Klima vor Tausenden von Jahren war .

Image of Wetterabschätzungen durch die Ringbreite — Wetterabschätzungen durch die Ringbreite

Es bringt uns viele Vorteile etwas über das Klima herauszufinden, das vor 1850 auf unserer Erde herrschte. Zum Beispiel gab es Zeitabschnitte in denen sich das Klima viel stärker und schneller als in den vergangenen 170 Jahren verändert hat. Daten von solch plötzlichen und dramatischen Veränderungen im Klima der Vergangenheit können Prognosen für unsere aktuelle Situation verbessern, in welcher wir vor einem ungewöhnlichen und extremen Klimawandel stehen .

Wie verwenden Wissenschaftler:innen diese Daten?

Wissenschaftler:innen verwenden Messdaten der Vergangenheit, um ihre Modelle zu testen . Denk daran, wenn ein Modell vergangene Klimate korrekt simulieren kann, ist es wahrscheinlicher, dass auch zukünftige Klimate true vorhergesagt werden können . Allerdings müssen die Wissenschaftler:innen dabei auch einige Herausforderungen bewältigen, weil nicht direkt gemessene Daten (vor 500 Jahren hatte die Wissenschaft noch keine Thermometer zur Verfügung, um die Lufttemperaturen zu bestimmen) immer mit einer gewissen Unsicherheit behaftet sind .

Und selbst wenn die historischen Messdaten korrekt wären, gäbe es immer noch eine gewisse Unsicherheit über das was in der Zukunft passieren wird. Nur weil ein Modell Vorhersagen machen kann, die mit der Vergangenheit übereinstimmen, heißt das nicht automatisch, dass auch zukünftige Vorhersagen korrekt sein müssen !

Des Weiteren gibt es das Problem, dass Vorhersagen und Simulationen von Teilen des Klimasystems weniger verlässlich sind, wenn es nicht genug Messdaten gibt oder der Prozess schlichtweg zu komplex ist, um ihn akkurat darstellen zu können . Das ist zum Beispiel der Fall für Vorhersagen über Niederschlag, Schneefall, Temperaturen der Tiefsee oder das antarktische Meereis .

Wissenschaftler:innen arbeiten permanent daran, ihre Modelle zu überprüfen und zu verbessern . Hauptsächlich basiert dies darauf, wie gut die Modelle das Klima von 1980 bis heute vorhergesagt hätten, wenn man sie 1980 hätte laufen lassen.

Sind die Klimamodelle genau?

Klimamodelle werden seit 50 Jahren verwendet , um präzise Vorhersagen zu treffen und haben sich in dieser Zeit signifikant verbessert . Zum Beispiel konnten Modelle, welche in einer wissenschaftlichen Veröffentlichung von Tausenden Wissenschaftler aus dem Jahr 2013 verwendet wurden, die globale Oberflächentemperatur mit einer 99-prozentigen Übereinstimmung nachbilden !

Image of 99 % Übereinstimmung — 99 % Übereinstimmung

Modelle können niemals 100 % akkurat sein . Um dies zu erreichen, müssten Wissenschaftler jeden Askpekt des Klimasystem verstehen und simulieren können , und wissen wie sich jeder einzelne von uns in Zukunft verhalten wird. Ohne Kristallkugel dürfte das recht schwierig werden !

Wenn Klimamodelle nicht hundertprozentig genau sind, warum verwenden wir sie?

Trotz einiger Unsicherheiten in den Vorhersagen von Klimamodellen sind diese äußerst nützlich. Es ist wichtig zu erkennen, dass Klimawissenschaftler:innen die Zukunft nicht haargenau vorhersagen müssen, um politischen Entscheidungsträger:innen bei ihren Entscheidungen zu beraten. Durch die Verwendung mehrerer unterschiedlicher, gut durchdachter Klimamodell-Szenarien (von Nichtstun bis hin zu großflächigen Maßnahmen) können Wissenschaftler:innen eine Idee von der Spannbreite der möglichen Veränderungen des Klimas vermitteln , in Abhängigkeit von den jeweiligen politischen Entscheidungen .

Image of Prognosen basierend auf politischen Maßnahmen — Prognosen basierend auf politischen Maßnahmen

Daher können Klimamodelle politischen Entscheidungsträger Informationen und Belege liefern, um fundierte Entscheidungen über zukünftige Umweltmaßnahmen zu treffen .

Zum Beispiel werden Treibhausgasemissionen die Temperaturen in Zukunft ansteigen lassen und das Wettergeschehen beeinflussen . Modelle können dazu verwendet werden um vorherzusagen, wie menschliche Aktivitäten (z. B. erhöhter Ausstoß von Treibhausgasen) das Klima beeinflussen und wie schnell CO₂-Emissionen vermindert werden müssen, um die Erderwärmung auf ein bestimmtes Niveau zu begrenzen, zum Beispiel 1,5 °C.

Außerdem können die Modelle Verzögerungseffekte hervorheben. Selbst wenn wir heute aufhören würde Treibhausgase auszustoßen, werden die bereits emittierten Treibhausgase zu einer weiteren Erwärmung in die nächsten Jahrzehnte führen .

Zusammenfassung

Alle Klimamodelle haben ihre Grenzen, aber können trotzdem, im trueen Maße eingesetzt, einen wichtigen Beitrag zur Bekämpfung des Klimawandels leisten.

Nächstes Kapitel