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Wetterthema

23.07.2014

Die Klimasensitivität

Wie empfindlich reagiert das Klima auf Treibhausgase?

Der vergangene Juni war weltweit der wärmste seit Beginn flächendeckender Messungen im Jahre 1880. Nach Angaben der Amerikanischen Wetterbehörde NOAA war es vor allem über den Ozeanen markant wärmer als bisher. Auch der Vormonat war der bisher wärmste Mai. Die zehn höchsten Werte der globalen Jahresmitteltemperatur wurden bis auf 1998 alle im 21. Jahrhundert registriert. Seit 1880 hat sich die Weltmitteltemperatur um fast ein Grad erhöht. Wie stark schreitet dieser Erwärmungstrend in Zukunft voran?

Die Schätzungen der globalen Erwärmung infolge des menschgemachten Treibhauseffektes bewegen sich zwischen 1,4 und 6,8 Grad bis zum Jahr 2100. Woher rührt diese große Unsicherheit? Zum einen ist die Menge künftig ausgestoßener Treibhausgase unsicher, und zum anderen ist noch nicht hinreichend bekannt, wie empfindlich das Klimasystem darauf reagieren wird.

Wie stark der Ausstoß von Treibhausgasen in den kommenden Jahrzehnten ausfallen wird, hängt u.a. von der Entwicklung der Weltwirtschaft, der Weltbevölkerung und von der Energiepolitik der einzelnen Staaten ab. Die Unsicherheiten sind hier nachvollziehbar groß. Um mögliche Entwicklungen abzuschätzen hat das IPCC (Zwischenstaatliches Expertengremium zu Fragen des Klimawandels) sogenannte Emissionsszenarien entwickelt, welche den möglichen künftigen Entwicklungen Treibhausgasemissionen zuordnen.

Die Konzentration von Kohlendioxid (CO2), dem wichtigsten anthropogenen Treibhausgas wird in ppm (parts per million) angegeben, das sind Teilchen CO2 pro 1 Millionen Teilchen Luft. Diese ist von 280 ppm vor 1850 auf heute etwa 400 ppm angestiegen. Die Bandbreite der CO2-Konzentration im Jahr 2100 reicht von optimistischen 545 ppm bis hin zu etwa 970 ppm, falls fossile Energieträger in einer energiehungrigen Welt ungebremst weiter verfeuert werden, was auch als „business as usual“ bezeichnet wird.

Füttert man nun ein einzelnes Klimamodell mit diesen unterschiedlichen Emissionsszenarien, so errechnet es verständlicherweise unterschiedliche Temperaturanstiege. Jedoch produzieren unterschiedliche Klimamodelle, denen ein und dasselbe Emissionsszenario zugrunde liegt ebenfalls unterschiedliche künftige Erwärmungen. Das liegt an einer weiteren Unbekannten, der sogenannten Klimasensitivität, die in den diversen Klimamodellen unterschiedlich eingestellt ist.

Man gibt die Klimasensitivität in Grad Celsius Erwärmung an, die sich bei einer Verdopplung der CO2-Konzentration von vorindustriellen 280 ppm auf 560 ppm ergeben würde, nachdem das Klimasystem einen neuen Gleichgewichtszustand erreicht hat. Abschätzungen dieser Klimasensitivität reichen von 0,1 Grad bis 9,6 Grad. Mit 95-prozentiger Wahrscheinlichkeit liegt sie jedoch zwischen 2 und 4,5 Grad mit einer besten Schätzung von etwa 3 Grad. Bei moderaten Emissionsszenarien werden diese 560 ppm zwischen 2050 und 2070 erreicht werden.

Die großen Unsicherheiten bei der Abschätzung der Klimasensitivität sind der hohen Komplexität des Klimasystems geschuldet, welches durch eine Vielzahl von zum Teil noch unverstandenen Rückkopplungen charakterisiert ist. So kann eine erhöhte Wasserdampfkonzentration in einer wärmeren Atmosphäre den Treibhauseffekt noch verstärken, da Wasserdampf das mit Abstand bedeutendste Treibhausgas ist. Es kann sich aber auch die Wolkenbedeckung verändern, wodurch einerseits die solare Einstrahlung abgeschattet werden kann (hohe Wolken), andererseits aber auch die Abstrahlung von der Erdoberfläche in den Weltraum behindert werden kann (tiefe Wolken). Hier gibt es noch beträchtliche Unsicherheiten, die eine Eingrenzung der Klimasensitivität erschweren.

Interessanterweise hat Svante Arrhenius, der Entdecker des Treibhauseffektes, bereits 1896 mit 5,5 Grad eine erste Schätzung der Klimasensitivität angegeben, die gar nicht so weit von dem heute vermuteten Wertebereich abweicht, welcher mit aufwändigsten Computerberechnungen eingegrenzt wurde.

Mittwoch, 23. Juli 2014

Tim Staeger, ARD-Wetterredaktion

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