Einfluss der Bodenfeuchtigkeit auf Prognosen zum Klimawandel
Durch Bodenfeuchtigkeit und Vegetation vermittelte Wechselwirkungen zwischen Land und Klima spielen eine entscheidende Rolle im Klimasystem, was besonders dann gilt, wenn Extremereignisse wie etwa Dürren und Hitzewellen eintreten. Ihre Definitionen in den aktuellen Erdsystemmodellen sind jedoch mangelhaft, was große Unsicherheiten in den Klimaprognosen verursacht. Diese Unsicherheiten beeinträchtigen Qualität und Genauigkeit der Vorhersagen in Bezug auf Temperatur, Wasserverfügbarkeit und Kohlendioxidkonzentrationen sowie die Auswirkungen auf Landwirtschaft, Ökosysteme und Gesundheit. In den vergangenen Jahren sind zunehmend auf Vor-Ort- und Fernerkundung beruhende Datensätze über Bodenfeuchtigkeit, Evapotranspiration sowie Energie- und Kohlenstoffflüsse verfügbar geworden. Hier bietet sich ein bisher nicht ausgeschöpftes Potenzial, um die in diesen Bereichen vorhandenen Unsicherheiten der aktuellen Klimamodelle zu reduzieren. Das EU-finanzierte Projekt DROUGHT-HEAT griff auf diese neuen Informationsquellen zu, um beobachtungsgestützte Diagnosen abzuleiten und somit die Funktion der Wechselwirkungen zwischen Land und Klima bei Extremereignissen der Vergangenheit zu quantifizieren und zu isolieren und einen „Diagnoseatlas“ zu erstellen. Die Initiative bewertete und verbesserte außerdem aktuelle Erdsystemmodelle und definierte Prognosen zu Klimaveränderungen unter Einsatz der abgeleiteten Diagnostik. Das Forschungsteam wandte dieses neu gewonnene Wissen über die Zurückführung von Klimaextremen auf terrestrische Prozesse und deren Abschwächung durch Geoengineering an Land an.
Computermodelle
Die Forschenden erkannten eine nahezu lineare Skalierung der vorhergesagten regionalen Änderungen der Temperatur- und Niederschlagsextreme mit den Veränderungen der globalen Erwärmung und konnten auf diese Weise die regionale Reaktion in Hinsicht auf Extreme für verschiedene Grade der globalen Erwärmung prognostizieren. „Besonders wichtig ist das im Zusammenhang mit dem Pariser Übereinkommen, das die globale Erwärmung auf weit unter 2 °C und – wenn möglich – sogar auf 1,5 °C begrenzen soll“, erläutert Projektkoordinatorin Sonia Seneviratne. Das Wissenschaftsteam leitete außerdem Beobachtungsdiagnosen zu den Auswirkungen von Dürren ab und wendete sie an, um Prognosen für Veränderungen in den Extremtemperaturen in Mitteleuropa zu definieren. „Dies ergab eine viel genauere Schätzung der Größenordnung dieser mit der globalen Erwärmung einhergehenden Veränderungen, die auf etwas weniger als eine Verdoppelung der Reaktion im Vergleich zur globalen Durchschnittstemperatur hindeutet (d. h. ungefähr 7 °C Anstieg, wenn die globale Erwärmung 4 °C erreicht)“, erklärt Seneviratne. Zudem erkannten die Projektpartner eine beobachtete globale Rückkopplung zwischen Dürreperioden und Kohlenstoffkreislauf, die jedoch in den aktuellen hochmodernen Klimamodellen stark unterschätzt wird. Seneviratne zu den Beobachtungen: „In den Jahren, in denen es auf den Kontinenten unter dem Strich viel trockener als normal ist, lässt sich ein zusätzlicher Anstieg der atmosphärischen CO2-Konzentration feststellen, der höchstwahrscheinlich auf eine geringere Aufnahme durch die Vegetation und einen erhöhten Verlust durch Waldbrände zurückzuführen ist.“
Mehr Genauigkeit
Die Ergebnisse von DROUGHT-HEAT werden es der Wissenschaft daher ermöglichen, genauere Schätzungen der prognostizierten Veränderungen in Hinsicht auf Hitzewellen und Dürren abzuleiten. Insbesondere könnte die Unsicherheit im Zusammenhang mit Vorhersagen über veränderte Hitzeextreme in Europa stark verringert werden. Das Projekt fand jedoch auch systematische Verzerrungen in den Klimamodellen, die mit der Darstellung der Auswirkungen von Trockenperioden auf den Kohlenstoffkreislauf zusammenhängen. Diese Auswirkungen sind gleichermaßen für den globalen Kohlenstoffkreislauf und die Erderwärmung insgesamt von Bedeutung. Das Projekt wird daher den Verantwortlichen der Politik, der Forschung und der Wissenschaftskommunikation, den Akteuren bei Klimaverhandlungen und der breiten Öffentlichkeit zugutekommen. Seneviratne betont: „Die Ergebnisse unserer Analysen sind bereits in die Ausarbeitung des Sonderberichts des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen über die globale Erwärmung um 1,5 °C eingeflossen.“
Schlüsselbegriffe
DROUGHT-HEAT, Dürre, globale Erwärmung, Erderwärmung, CO2, Bodenfeuchtigkeit, Erdsystemmodell, Pariser Übereinkommen
