Pressemitteilung

---

Unser Wissen über den globalen Klimawandel

1. Es ist eine wissenschaftlich gesicherte Tatsache, daß die sogenannten Treibhausgase (Kohlendioxid, Methan, Distickstoffoxid, FCKWs, usw.) langwellige (terrestrische) Strahlung wirksam absorbieren. Im Strahlungsgleichgewicht bedeutet dies, daß die ausgehende Strahlung von höheren Schichten erfolgt und somit die Oberflächentemperatur ansteigt. Eine vereinfachende Berechnung des Strahlungsgleichgewichtes (ohne Rückkopplungen) liefert eine Anhebung in der Größenordnung von 30K. Diese Erwärmung wird hauptsächlich vom Wasserdampf verursacht. Es sei erwähnt, daß die Atmosphären von Venus und Mars (nur aufgrund von Kohlendioxid) sogar noch viel stärker erwärmt werden.

2. Der relative Anteil der verschiedenen absorbierenden Gase am Strahlungshaushalt ist aufgrund von Labormessungen und detaillierten spektroskopischen Berechnungen für einen großen Konzentrationsbereich ebenfalls gut bestimmt.

3. Allein unter der Annahme der Berechnungen im Strahlungsgleichgewicht entspricht z.B. einer Verdopplung der Kohlendioxidkonzentration ein zusätzlicher Strahlungsantrieb der Troposphäre von etwa 4,4 Wm-2. Für Berechnungen im Strahlungsgleichgewicht bewirkt allein dies eine Erwärmung der Oberfläche um 1.3K.

4. Die Reaktion des Klimasystems auf eine gegebene Veränderung des Strahlungsantriebs ist sehr komplex. Sie hängt von der räumlich-zeitlichen Verteilung des Strahlungsantriebs ab (Hansen et al., 1997), sowie davon, wie gut physikalische Prozesse vom Modell realisiert werden. Heutige Modelle zeigen einen kombinierten positiven Rückkopplungsfaktor zwischen 1.6 und 3.5, der im Gleichgewicht einer Erwärmung um 2,1K - 4,6K bei CO2-Verdopplung entspricht (Houghton et al., 1996). Das aktuelle Modell des Max-Planck-Instituts für Meteorologie in Hamburg zeigt eine Gleichgewichts-Erwärmung von 3.6K.

5. Wasserdampf zeigt eine klare positive Rückkopplung (ungefähr Faktor 2 für die Mehrzahl der Modelle). Der Hauptgrund dafür ist, daß die atmosphärische Dynamik die relative Luftfeuchtigkeit invariant hält und folglich aufgrund der Clausius-Clapeyron Gleichung die absolute Feuchtigkeit in der Atmosphäre ansteigt.

6. Die Schwierigkeiten in der Abschätzung der klimatischen Rückkopplungen hängt insbesondere mit den Schwierigkeiten bei der exakten Simulation der dreidimensionalen Verteilung des Wasserdampfes und der Wolken (einschließlich ihrer optischen Eigenschaften) zusammen. Das Problem der (sowohl beobachteten als auch von Modellen simulierten) Wolken ist der Hauptgrund für die große Spanne bei den Rückkopplungsfaktoren der verschiedenen Modelle.

7. Im Moment gibt es keine klaren Ansätze dafür, wie die Unterschiede in der Rückkopplung der verschiedenen Modelle reduziert werden könnte. Die aktuelle Forschung konzentriert sich auf das bessere Verständnis der physikalischen und dynamischen Prozesse, die für die Rückkopplungen verantwortlich sind.

8. Klimawandel ist ein transienter Prozeß und ein beachtlicher Teil der Verzögerung entsteht durch die extrem große thermische Trägheit der Ozeane. Obwohl die Wärmekapazität des Ozeans um den Faktor 1000 höher ist als die der Atmosphäre, ist der Austausch von Wärme mit der Tiefe der Ozeane wenig effizient. Dies liegt an der sehr stabilen ozeanischen thermischen Struktur, welche, außer in einigen bevorzugten Gebieten, die Vermischung wirksam verhindert. Klimaexperimente der letzten Jahre, wie die des Max-Planck-Instituts für Meteorologie in Hamburg, wurden für 1860 initialisiert und liefen bis heute, wobei beobachtete Antriebsdaten verwendet wurden. Anschließend wurden die Simulationen mit den Emissions-Szenarien des IPCC (IS95a) fortgeführt. Der Austausch von Kohlenstoff mit Ozean und Land (chemisch und biologisch) wurde berücksichtigt, allerdings noch nicht als ein vollständig integriertes System.

9. IPCC (Houghton et al., 1996) berichtete über transiente Experimente von 16 verschiedenen Modellen (wobei ein jährlicher CO2-Anstieg von 1 % angenommen wurde). Zum Zeitpunkt der CO2-Verdopplung liegt die durschnittliche globale Erwärmung im Bereich von 1.3K - 2.5K. Im Vergleich zu den Gleichgewichtsexperimenten verzögern die Ozeane die Erwärmung der Atmosphäre um etwa 40 Jahre.

10. Ein realistischeres transientes Experiment, wie in 8. beschrieben, wurde bisher nur am Hadley Centre in Großbritannien und am Max-Planck-Institut für Meteorologie in Hamburg durchgeführt. Obwohl diese Modelle sehr unterschiedlich sind, zeigen sie ein ähnliches Verhalten. Die simulierten Temperaturänderungen bis jetzt liegen innerhalb des Bereichs der beobachteten Daten, jedoch mit einer leicht schnelleren Erwärmung seit den achtziger Jahren.

11. Es kann zur Zeit nicht gesagt werden, ob diese leicht schnellere Erwärmung auf die natürliche langzeitliche Variabilität, auf Schwächen im Modell oder auf Fehler im Antrieb zurückzuführen ist. Der Einbau von weiteren und umfassenderen Antriebsmechanismen (Aerosole, Ozon) hat jedoch zu einer Verbesserung der Übereinstimmung mit beobachteten Strukturen geführt. Eine geeignete Größe zur Validierung ist der berechnete zonal und vertikal gemittelte Temperaturtrend für die letzten 40 Jahre (der Zeitraum, für den wir verläßliche Temperaturmessungen der unteren 20 km der Atmosphäre besitzen). Eine solche Größe zeigt eine gute Übereinstimmung mit Beobachtungen.

12. Ist es wahrscheinlich, daß andere, bisher unbekannte Mechanismen die Erwärmung der letzten 100 Jahre erklären können?

12.1 Niederfrequente Schwankungen in der Strahlung der Sonne sind ein unwahrscheinlicher Mechanismus. Sie können auf keinen Fall die beobachtete Abkühlung der Stratosphäre erklären.

12.2 Niederfrequente Schwankungen im Wärmeaustausch zwischen Atmosphäre und Ozean: Obwohl Ultraniederfrequente Schwankungen (Perioden von Jahrhunderten) von einigen Modellen simuliert wurden, ist ihre Amplitude viel zu klein, um die Beobachtungen zu erklären.

12.3 Andere anthropogene Einflüsse, welche die Oberflächenalbedo oder die Zusammensetzung der Aerosole beeinflussen, können nicht ausgeschlossen werden. Es ist aber ebenfalls unwahrscheinlich, daß sie den vertikalen Temperaturaufbau erklären können.

12.4 Vulkanische Eruptionen sind ebenfalls unwahrscheinlich, da die Zeiträume der Beeinflussung zu kurz sind (in der Troposphäre Wochen und in der Stratosphäre einige wenige Jahre). In der Stratosphäre ist der Haupteffekt eine Erwärmung, die im Gegensatz zu den Beobachtungen steht.

13. Anhand von Schätzungen der natürlichen Klimavariabilität aus Beobachtungen und Modellsimulationen wird unter Anwendung der Fingerabdruckmethode die Wahrscheinlichkeit, daß die verstärkte globale Erwärmung während der letzten 30 Jahre auf natürliche Klimaschwankungen zurückgeführt werden kann, auf weniger als 5  % geschätzt. Diese Zahl ist allerdings mit vielen Unsicherheiten behaftet und kann nicht als sicherer Nachweis einer anthropogenen Klimaänderung bewertet werden. Unser Vertrauen in die Richtigkeit der prognostizierten Größenordnung der wesentlich höheren künftigen Erwärmung basiert auf unserem Verständnis der Physik der Modelle sowie der Fähigkeit der Modelle, das heutige Klima (einschließlich der jahreszeitlichen Abläufe) zu reproduzieren und Phänomene wie den El Niño vorherzusagen.

Literatur

Hansen, J., Sato, M. and R. Ruedy, Radiative forcing and climate response, J. Geophy. Res., 101, No D6, 6831-6864, 1997

Houghton, J. T., et al., Climate change 1995. The science of climate change contribution of Working Group I to the second assessment report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge University Press, 1996

Hamburg, den 7. November 1997