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Neue Methode verbessert langfristige Projektionen zum Klimawandel

Im Rahmen EU-finanzierter Klimaforschung wird eine Methode vorgestellt, mit der die langfristigen Auswirkungen von CO2-Konzentrationen auf das Erdklima besser quantifiziert werden können.

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Klimawandel und Umwelt

Es ist gemeinhin bekannt, dass die Menge an CO2 in der Atmosphäre Auswirkungen auf das Erdklima hat. Doch ungeachtet dieser Tatsache ist es nach wie vor schwierig, diese Auswirkungen genau zu berechnen. In Modellversuchen zum Weltklima verdoppeln Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler das CO2 in der Atmosphäre und erfassen den langfristigen Temperaturanstieg, der hierdurch verursacht wird. Dieser Temperaturanstieg, der als Gleichgewichtsklimasensitivität bezeichnet wird, ist wichtig, da ein genauer Schätzwert dazu beiträgt, bessere wissenschaftliche Prognosen zu den Auswirkungen verschiedener Emissionsszenarien auf das zukünftige Klima zu gewinnen. Doch „genauere Schätzungen zur Gleichgewichtsklimasensitivität lassen sich nicht so leicht erstellen“, heißt es in einer wissenschaftlichen Publikation in der Fachzeitschrift „Geophysical Research Letters“. Darin wird erklärt, dass dies „hauptsächlich auf die langwierige Berechnungsdauer zurückzuführen ist, die erforderlich ist, um moderne globale Klimamodelle vollständig in ein Gleichgewicht zu bringen“. Die Veröffentlichung enthält die Forschungsergebnisse, die mit Unterstützung durch das EU-finanzierte Projekt TiPES (Tipping Points in the Earth System) erzielt wurden, und präsentiert einen effizienten Weg, um genaue Prognosen zum zukünftigen Klima zu erhalten. Die Autorinnen und Autoren, die allesamt vom niederländischen Projektpartner Universität Utrecht stammen, sprechen über ihre Methode zur Verbesserung von Schätzungen zur Erderwärmung durch komplexe Klimamodelle. Selbst unter Berücksichtigung der Computertechnologie wird es immer länger dauern, die Auswirkungen der Erderwärmung in der fernen Zukunft realistisch zu simulieren. In der Veröffentlichung heißt es dazu: „[E]s dauert sehr lange, bis alle Prozesse in einem Klimamodell vollständig berücksichtigt werden – vor allem in hochmodernen, immer detaillierteren Modellen – und in der Praxis ist die Berücksichtigung aller Details schlicht nicht machbar.“ Die Lösung ist die Schätzung der Klimasensitivität mithilfe begrenzter Modelldaten, was problematisch sein kann, da das Klimasystem „viele Prozesse [beinhaltet], die sich auf völlig unterschiedlichen Zeitskalen entfalten.“

Mehr Beobachtungsgrößen, bessere Schätzungen

Herkömmliche Verfahren im Bereich der Gleichgewichtsklimasensitivität greifen meist auf zwei messbare Eigenschaften zurück, die als Beobachtungsgrößen bezeichnet werden: der globale Mittelwert der Oberflächentemperatur und das Strahlungsungleichgewicht an der oberen Atmosphäre (verursacht dadurch, dass die Erde mehr Wärme aufnimmt, als sie abgibt). Die von den Autorinnen und Autoren vorgeschlagene Lösung ist ein neues Berechnungsverfahren, mit dem sich die sehr langsamen Prozesse besser erfassen lassen als durch herkömmliche Verfahren. Die Methode, die als lineare Multikomponentenregression bezeichnet wird, ermöglicht eine bessere Schätzung der Gleichgewichtsklimasensitivität und kann ebenfalls zur Entwicklung von Erweiterungen für die zukünftige Gleichgewichtsklimasensitivität herangezogen werden, indem man weitere Beobachtungsgrößen wie den Niederschlag oder den Wärmetransport in Meeren integriert. „Was wir taten, war, die zwei bisherigen Beobachtungsgrößen um eine weitere zu ergänzen. Das ist der Grundgedanke. Wenn zusätzliche Beobachtungsgrößen verwendet werden, verbessert sich die Schätzung über längere Zeitskalen. Und unsere Arbeit beweist, dass dies möglich ist“, erklärt Hauptautor Dr. Robbin Bastiaansen in einem auf der Website Phys.org veröffentlichten Artikel. Die Ergebnisse dieser Studie werden zu den Zielen von Projekt TiPES beitragen. Das oberste Ziel ist es, bessere Einschätzungen der Kipppunkte des Klimasystems bereitzustellen und diese in Klimaprojektionen zu integrieren. Das vierjährige Projekt endet im August 2023. Weitere Informationen: TiPES-Projektwebsite

Schlüsselbegriffe

TiPES, Klima, Gleichgewichtsklimasensitivität, Klimamodell, Erderwärmung

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