Was Forscher für Deutschland vorraussagen

Komplexe Klimamodelle

Anzahl der Tage pro Jahr mit Schneebedeckung für den Zeitraum 1961-1990 (KNP), sowie die Änderung dieser Größe für den Zeitraum von 2071-2100 gegenüber der KNP (A1B Szenario). Bild vergrößern
Anzahl der Tage pro Jahr mit Schneebedeckung für den Zeitraum 1961-1990 (KNP), sowie die Änderung dieser Größe für den Zeitraum von 2071-2100 gegenüber der KNP (A1B Szenario).

Doch wie kommen die Klimaforscher zu so detaillierten Prognosen für die kommenden 100 Jahre, wo es doch schon den Meteorologen schwer fällt, überhaupt das Wetter der nächsten Tage sicher vorherzusagen? Und: Sind die Ergebnisse überhaupt realistisch? Eine Antwort auf diese Fragen liefert ein Blick hinter die Kulissen der modernen Klimaforschung.

Das wichtigste Handwerkszeug der Wissenschaftler sind so genannte Klimamodelle. Dabei handelt es sich in erster Linie um komplexe Gleichungssysteme mit zahlreichen Variablen wie Temperatur, Luftdruck, Windgeschwindigkeit oder Wasserdampfkonzentration in der Atmosphäre, die das Klimageschehen beschreiben. Einer der entscheidenden "Mitspieler" in den Modellen sind die zukünftigen Treibhausgas-Emissionen. Auf der Basis von variierenden Annahmen zur Bevölkerungsentwicklung sowie zum wirtschaftlichen und technologischen Wandel in den kommenden 100 Jahren werden zunächst unterschiedliche Emissions-Szenarien erstellt. Diese Werte fließen anschließend in die Modellrechnungen ein, und für jedes Szenario ergibt sich so eine eigene Klimaprognose.

Ob ein Klimamodell gut oder schlecht ist, hängt entscheidend von den Wissenschaftlern ab: Nur wenn es ihnen gelingt, die nichtlinearen Differentialgleichungen in eine numerische Form umzuwandeln, mit der die eingesetzten Supercomputer arbeiten können, sind aussagekräftige Ergebnisse zu erwarten. Wichtig für die Qualität eines Klimamodells ist aber auch, dass mögliche Wechselwirkungen und Rückkopplungen berücksichtigt werden, die zwischen den einzelnen Komponenten des Systems Erde- Atmosphäre, Ozean, Biosphäre, Eiswelt - existieren.

Während man früher nur isolierte Atmosphärenmodelle zur Klimaberechnung verwendete und den Einfluss der Meere allenfalls abschätzte, kommen heute gekoppelte Systeme zum Einsatz. Eines davon ist ECHAM5/MPI-OM. Es besteht aus zwei Hauptelementen, dem Atmosphären- und Landoberflächenmodell ECHAM5 und dem Ozeanmodell MPI-OM. In diese Modellkette kann bei Bedarf auch noch ein Aerosolmodell oder eines zum Kohlenstoffkreislauf integriert werden.

Bevor solche komplexen Modelle für Simulationen des zukünftigen Klimas eingesetzt werden, müssen sie erst einmal einen Härtetest bestehen und "geeicht" werden. Dies geschieht in Probeläufen, bei denen es beispielsweise um die Berechnung des Klimas der vergangenen 100 Jahre geht. Da dieses durch die systematische Wetterbeobachtung bestens bekannt ist, können die Forscher leicht überprüfen, ob das Modell korrekt arbeitet und die Entwicklungen genau nachbildet. Erst wenn dies der Fall ist - der Optimierungsprozess dauert Jahre -, kann man davon ausgehen, dass das Modell auch realitätsnahe Prognosen zum Klima der Zukunft liefert.

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