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17.06.2014

Klimavorhersage

Wie weit kann man das Klima vorhersagen?

Bis zum Jahr 2100 soll laut Weltklimarat (IPCC) die Temperatur in Bodennähe im weltweiten Mittel zwischen etwa 1,5 und 4 Grad Celsius ansteigen. Manche Abschätzungen gehen mit einer Erwärmung um bis zu 6,4 Grad sogar noch weiter. Man darf sich die Frage stellen, wie solche Aussagen möglich sind, obwohl doch bereits die Wetterentwicklung der übernächsten Woche im Nebel des Chaos verborgen liegt.

Ein Vergleich mit Würfeln kann helfen, den scheinbaren Widerspruch aufzulösen. Die Wettervorhersage entspricht dem Versuch, den Ausgang eines Wurfes mit einem Spielwürfel vorherzusagen. Hierbei benötigt man möglichst genaue Informationen über den Anfangszustand, also der Position des Würfels, der Bewegung, mit der er geworfen wird und beispielweise der Beschaffenheit der Oberfläche, auf der er landen wird. Dann füttert man ein aufwändiges Computermodell mit diesen Daten und lässt einen Großrechner die Flugbahn des Würfels anhand physikalischer Gesetzte berechnen.

Die Flugbahn und Position des Würfels lässt sich in den ersten Millisekunden nach dem Abwurf mit hoher Genauigkeit vorhersagen, vorausgesetzt, die Ausgangsdaten waren hinreichend genau. Umso länger die Simulation in die Zukunft rechnet, desto größeres Gewicht bekommen schwer handhabbare Einflüsse, wie beispielsweise der Luftzug, der entsteht, wenn ein Mitspieler seine Hand hebt, oder der Kekskrümel auf der Tischoberfläche. Wirft der Spieler sehr weit und landet der Würfel in einer Ecke des Zimmers, so ist die Vorhersage natürlich sehr ungenau. Bei einem normalen Wurf könnte es dem fiktiven Computermodell möglicherweise gelingen, die gewürfelte Augenzahl recht verlässlich vorherzusagen.

Einer klimatologischen Betrachtungsweise entspricht nun das Auszählen der gefallenen Augen über einen ganzen Spiele-Abend. Ein Ergebnis könnte sein, dass alle Augenzahlen von eins bis sechs in etwa gleich häufig geworfen wurden und man kann somit im Mittel jeden sechsten Wurf mit einer Sechs rechnen, in etwa 16,7 Prozent der Würfe also. An einem anderen Abend jedoch wird die Sechs plötzlich in 30 Prozent der Fälle gewürfelt. Die Vermutung liegt nahe, dass der Würfel nun gezinkt ist, beispielsweise mittels eines dezentrierten Bleikerns.

Klimamodelle simulieren nun sehr viele Würfe mit einem zunehmend stärker gezinkten Würfel. Hierbei ist es nicht von Interesse, jeden einzelnen Wurf genau vorherzusagen, sondern die Häufigkeiten, mit denen die unterschiedlichen Augenzahlen gewürfelt werden abzuschätzen. Das Problem besteht darin, die Verlagerung der Bleikugel im Würfelinnern zu erfassen. Man kann mit so einem Modell also nicht vorhersagen, ob beim nächsten Spieltreff der 48. Wurf eine Sechs sein wird. Jedoch kann man die Wahrscheinlichkeit abschätzen, mit der an diesem Abend eine Sechs gewürfelt werden wird.

Zugegeben der Vergleich hinkt ein wenig, denn das Klimasystem ist natürlich weitaus komplexer als ein sich verlagerndes Bleikügelchen in einem Würfel. Zudem gilt es beim Klima verschiedene Ursachen der Verlagerung zu berücksichtigen. Jedoch verdeutlicht diese Analogie, was eine Wettervorhersage von einer Klimaprojektion unterscheidet. Die Bezeichnung „Projektion“ macht deutlich, dass Klimamodelle nichts vorhersagen, sondern Abschätzungen für mittleres Verhalten unter bestimmten Vorraussetzungen, nämlich den künftigen Emissionen von Treibhausgasen liefern.

Dienstag, 17. Juni 2014

Tim Staeger
ARD-Wetterredaktion