Die räumliche-zeitliche Struktur von Klimaänderungen
Wird das Klima in wärmeren Zeiten stabiler oder variabler? Welches Ausmaß an Klimaschwankungen birgt die Zukunft? Und zu welchem Grad sind diese Schwankungen natürlich oder durch menschliche Aktivitäten verursacht? Diese Fragen – und weitere – werden im EU-finanzierten Projekt SPACE(öffnet in neuem Fenster) beantwortet. „Wir nutzen die räumlich-zeitliche Struktur von Klimaänderungen auf Zeitskalen von Jahren bis Jahrtausende, um Klimamodelle zu testen und das Verständnis von Klimaschwankungen grundlegend zu verbessern“, sagt Thomas Laepple, Projektkoordinator von SPACE, Forscher am Alfred-Wegener-Institut – Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung(öffnet in neuem Fenster) und Professor für Erdsystemdiagnostik an der Universität Bremen(öffnet in neuem Fenster). Mit einem Schwerpunkt auf dem Paläoklimaarchiv hat das Projektteam die enge Verbindung von Zeitskala und assoziierter räumlicher Ausdehnung von Klimaschwankungen betrachtet. „Während schnelle Variationen wie das Wetter regional sind, weisen die Wechsel zwischen Warm- und Eiszeiten eine global kohärente Komponente auf“, fährt Laepple fort. Das Team quantifiziert diese angenommene Tendenz des Klimasystems, um die oft verrauschten und teilweise widersprüchlichen Paläoklimadaten einzuschränken und das Verständnis über das Ausmaß, den Ursprung und die Mechanismen von Klimaschwankungen auszuweiten.
Größere Temperaturschwankungen in kälteren Klimata
Das Projekt wurde über den Europäischen Forschungsrat(öffnet in neuem Fenster) unterstützt, um globale Zusammenstellungen von Paläoklimadaten und Beobachtungsdaten aus eigenen Messungen in Eis- und Sedimentkernen zu analysieren. Das Team setzte auch statistische und komplexe Klimamodelle ein. Aus der Arbeit sind einige wichtige Ergebnisse hervorgegangen, unter anderem die Erkenntnis, dass Temperaturschwankungen vom Hauptzustand des Klimas abhängen. „Wir haben herausgefunden, dass in kälteren Klimata größere Schwankungen auftreten. Das hängt mit den größeren Temperaturunterschieden zwischen den Polen und den Tropen zusammen“, erklärt Laepple. „Das ist das Gegenteil von dem, was wir für die Zukunft erwarten. Die Temperaturschwankungen könnten in einem wärmeren Klima also abnehmen.“ Die Forschenden erkannten auch, dass die Meere der Hauptfaktor für langsame Temperaturschwankungen sind, selbst an Land. Das Projektteam vermutet auch, dass die globalen Abweichungen der Schwankungen, die mit Klimamodellen nachgebildet und aus Paläoklimaarchiven abgeleitet wurden, auf die Meere zurückzuführen sind.
Regionale Klimaschwankungen halten länger an
Die Forschenden haben die Schwankungen der globalen Durchschnittstemperatur mit Variationen regionaler Temperaturen in Proxydaten und Klimamodellen verglichen und so das räumliche Ausmaß dieser Schwankungen bestimmt. Sie konnten konkret zeigen, dass regionale Klimaschwankungen länger anhalten als das in Klimamodellen angezeigt wird, mit denen vergangene Klimamodelle nachgebildet werden. „Das deutet darauf hin, dass die regionalen Schwankungen über Jahrzehnte und längere Zeitskalen hinweg unterschätzt werden und bei den Klimaprojektionen und möglichen Zusammenhängen Verzerrungen vorliegen“, so Laepple. Die Forschenden wiesen auch nach, dass mit Modellen die Temperaturschwankungen auf globaler Ebene genau nachgebildet werden können und stärkten so das Vertrauen in die simulierte Reaktion auf den anthropogenen Einfluss in Projektionen zum Klima der Zukunft.
Die Bedeutung natürlicher regionaler Klimaschwankungen
Im Rahmen des SPACE-Projekts wurde erfolgreich die Bedeutung natürlicher regionaler Klimaschwankungen nachgewiesen, selbst auf langen Zeitskalen. Das stellt einen Widerspruch zu Modellen dar, in denen regionale natürliche Schwankungen über solche Zeiträume meist nicht abgebildet werden. „Wir konnte schlussfolgern, wie die räumliche Struktur der Temperaturschwankungen von der zeitlichen Struktur abhängt, unter anderem wie das räumliche Ausmaß von Temperaturanomalien über längere Zeiträume zunimmt“, schließt Laepple. „Wetteranomalien sind lokal, aber zwischenjährliche Schwankungen reichen meist über mehrere Hunderte Kilometer. Schwankungen über Jahrzehnte oder Jahrhunderte hinweg wachsen in den Proxydaten zwar nicht weiter, in den Modellen aber schon.“
