Behauptung: „Klimamodelle sind nicht verlässlich"

Die erste Frage ist relativ leicht zu beantworten, denn für die Vergangenheit kann man die Ergebnisse von Modellierungen mit den tatsächlich gemessenen Temperaturen vergleichen. Abbildung 1 tut genau dies. Die Grafik ist eine Zusammenfassung der Simulationsergebnisse des Weltklimarates (IPCC 2001) für die globale Durchschnittstemperatur an der Erdoberfläche seit etwa Mitte des 19. Jahrhunderts – und zwar sowohl mit als auch ohne Einwirkung des Menschen. Es ist deutlich zu sehen, dass die real gemessenen Temperaturen am besten durch ein Zusammenspiel natürlicher und anthropogener Einflüsse zu erklären sind. Keines der Modelle kann die Erwärmung in der jüngeren Vergangenheit erklären, ohne steigende CO2-Werte zu berücksichtigen. Und tatsächlich hat bisher niemand ein umfassendes Klimamodell entworfen, das die klimatischen Entwicklungen im Laufe des letzten Jahrhunderts ohne CO₂-bedingte Erwärmung erklären kann.

Abbildung 1: Vergleich zwischen Klimaprognosen und –beobachtungen (a) stellt Simulationen der Temperaturentwicklung seit dem 19. Jahrhundert dar, die ausschließlich natürliche Einflüsse berücksichtigen, z. B. Änderungen von Sonneneinstrahlung und Vulkanismus. (b) stellt Simulationen dar, die anthropogene Kräfte miteinbeziehen, also Auswirkungen menschlicher Aktivitäten, z. B. Treibhausgase und Sulfat-Aerosole. (c) wurde unter Berücksichtigung sowohl natürlicher als auch anthropogener Einflüsse erstellt; Quelle: IPCC 2001

Zukunftsvorhersagen und -szenarien

Ein oft bemühtes Argument lautet, Wissenschaftler könnten ja nicht einmal das Wetter für die nächsten Wochen vorhersagen – wie wollten sie dann das Klima in ein paar Jahrzehnten prognostizieren? Dieser (rhetorischen) Frage liegt die fehlende Unterscheidung zwischen Wetter und Klima zugrunde: Ersteres ist tatsächlich unberechenbar und schwer vorhersagbar, letzteres hingegen ein Langzeitdurchschnitt des Wetters. Zwar kann man tatsächlich das Wetter nicht mehr als zwei Wochen im Voraus vorhersagen – aber man im Winter mit hundertprozentiger Sicherheit vorhersagen, dass es in sechs Monaten wärmer sein wird.

Klimavorhersagen bergen eine Reihe von Schwierigkeiten. So ist etwa das Verhalten der Sonne schwer absehbar, auch lassen sich kurzfristige Störungen wie El Niño oder Vulkanausbrüche nur schwierig simulieren. Doch die wichtigsten Faktoren, die das Klima beeinflussen, sind durchaus bekannt. Ende der achtziger Jahre stellte der US-Klimatologe James Hansen Schätzungen zur künftigen Temperaturentwicklung auf (Hansen 1988). Schon diese frühen Berechnungen zeigen – siehe Abbildung 2 – eine ziemlich gute Übereinstimmung mit nachfolgenden Beobachtungen (Hansen 2006). Und seitdem sind die Klimamodelle noch deutlich verbessert worden.

Abbildung 2: Vergleich von Simulationen der globalen Temperaturänderung und späterer tatsächlicher Beobachtung – grün, blau und violett verzeichnet ist die weltweite Oberflächentemperatur für verschiedene Szenarien von menschlichen Treibhausgasemissionen, rot und schwarz dargestellt sind zwei verschiedene Analysen tatsächlicher Beobachtungsdaten; Quelle: Hansen 2006

Die engste Korrelation mit den später real gemessenen Temperaturen zeigt Hansens Szenario B. Dieses hatte er einst selbst für die wahrscheinlichste Variante gehalten, später zeigte sie dann tatsächlich die größte Übereinstimmung mit den in der Realität erreichten CO2-Emissionen. Zwar gibt es von Jahr zu Jahr Abweichungen – diese sind jedoch zu erwarten. Die unberechenbare Natur des Wetters mag die Bestimmung des menschlichen Einflusses erschweren, doch die Tendenz insgesamt ist kalkulierbar.

Mit dem Ausbruch des philippinischen Vulkans Pinatubo im Jahr 1991 bot sich die Chance herauszufinden, wie exakt die Vorhersagen von Modellen über die Auswirkungen von Sulfat-Aerosole auf das Klima sind. Ergebnis: Die Modelle sagten akkurat die vorübergehende weltweite Abkühlung von ca. 0,5 °C voraus, die bald auf den Ausbruch folgte (siehe Abbildung 3). Mehr noch: Auch die Rückkopplungseffekte etwa von Sonneneinstrahlung und Wasserdampf , die in die Modelle eingeflossen waren, wurden quantitativ bestätigt (Hansen 2007).

Abbildung 3: Tatsächlich beobachtete und simulierte globale Temperaturschwankung nach dem Pinatubo-Ausbruch - grün markiert ist die von Wetterstationen beobachtete Temperatur, in Blau Land- und Meerestemperaturen. rot verzeichnet ist das durchschnittliche Ergebnis der Modellierungen – das Absinken der globalen Temperatur um rund 0,5 Grad Celsius ein Jahr nach der Eruption ist ziemlich genau getroffen, ebenso der folgende schrittweise Wiederanstieg (das Zickzack der kurzfristigen Schwankungen ist dabei normal); Quelle: Hansen 2007

Unwägbarkeiten bei Klimaprognosen

 Ein verbreiteter Irrtum ist die Annahme, Klimamodelle würden die Auswirkungen der CO₂-Anreicherung in der Atmosphäre übertreiben. Grundsätzlich können sich Unsicherheiten sowohl in Über- als auch Untertreibungen manifestieren können. Es stimmt, dass Modelle des Klimasystems der Erde größere Unsicherheiten nach oben als nach unten haben. Verantwortlich dafür sind aber nicht irgendwelche Absichten der Klimaforscher, die diese Modelle programmieren – sondern es ist, wie die US-Atmosphärenphysiker Roe und Baker in einem Aufsatz erklären, eine „unvermeidliche Konsequenz“ der Grundcharakteristika des Klimasystem mit seinen verstärkenden Rückkopplungs-Effekten (Roe 2007).

Im Ergebnis sind viele Klimaprognosen des IPCC von der Realität sogar noch überholt worden. So ist inzwischen durch Satelliten- und Gezeitenpegelmessungen belegt, dass der Meeresspiegel stärker ansteigt als einst von IPCC-Berechnungen prognostiziert. Der durchschnittliche Anstieg zwischen 1993 und 2008 beträgt nach Satellitenmessungen 3,4 mm pro Jahr, während der Dritte Sachstandsbericht des IPCC aus dem Jahr 2001 einen maximalen jährlichen Anstieg von 1,9 mm über diesen Zeitraum prognostiziert hatte. Die tatsächlich gemessenen Werte liegen denn auch an der Obergrenze der IPCC-Szenarien.

Abbildung 4: Veränderung des Meeresspiegels – Gezeitenpegelmessungen sind rot dargestellt, die erst seit Anfang der neunziger Jahre vorliegenden Satellitendaten blau; die graue Fläche zeigt die Prognosen des Dritten IPCC-Reports von 2001; Quelle: Copenhagen-Diagnosis 2009

Auch die Schmelze des arktischen Meereises während der Sommermonate ist weitaus stärker ausgefallen, als in Klimamodellen vorhergesagt. Das Gebiet abschmelzenden Meereises war in den Jahren 2007 bis 2009 um 40 Prozent größer, als die in Klimamodellen des Vierten Sachstandsberichts des IPCC von 2007 berechnete, durchschnittliche Fläche. Auch die Dicke des arktischen Meereises nimmt seit einigen Jahrzehnten kontinuierlich ab.

Abbildung 5: Beobachtete (rote Linie) und simulierte Meereisbedeckung der Arktis für den Monat September in Millionen km2. Die durchgezogene schwarze Linie zeigt den Durchschnitt aus 13 Modellen des Vierten Sachstandsberichtes des IPCC, die gestrichelten grauen Linien stellen die Variationsbreite dar; Quelle: Copenhagen-Diagnosis 2009

Wieviel Sicherheit kann man überhaupt erwarten?

 Gelegentlich heißt es, die Menschheit solle mit Klimaschutzmaßnahmen warten, bis die Ergebnisse von Klimamodellen ganz sicher sind. Doch selbst mit perfekten Modellen würden wegen des prinzipiell chaotischen Charakters des Klimasystems Unsicherheiten bleiben. Alle Feinheiten des Klimas zu simulieren ist nach menschlichem Ermessen unmöglich. Schon heute aber4 sind die Modelle soweit, dass sie langfristige Klimatrends zuverlässig vorhersagen und zunehmend auch chaotischere, kurzfristige Veränderungen prognostizieren.

Wer also auf absolute Sicherheit bei der Antwort auf alle klimawissenschaftlichen Fragen warten wollte, könnte niemals etwas unternehmen. Üblicherweise handeln aber Menschen bereits bei gewissen Wahrscheinlichkeiten: Wer mit neunzigprozentiger Sicherheit weiß, dass ihm ein Autounfall bevorsteht (genauso sicher ist laut IPCC die wissenschaftliche Erkenntnis, dass der Mensch die globale Erwärmung verursacht), der vermeidet sicherlich die nächste Autofahrt oder schnallt sich zumindest an.

 John Cook/klimafakten.de, Stand: Juli 2010