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Ein leistungsstarkes neues Modell könnte Schätzungen zur globalen Erwärmung weniger vage machen
Eine der größten Quellen der Klimaunsicherheit ist das Verhalten der Wolken. Caltech-Physiker Tapio Schneider versucht uns einige Antworten zu geben.
24. April 2019
Foto von Tapio Schneider Ryan Jung
Schwere und Geschwindigkeit des Klimawandels werden von der Menge an Treibhausgasen abhängen, die wir in die Luft emittieren, aber auch davon, wie empfindlich das Klima auf diese Gase reagiert.
Eine Unsicherheit besteht darin, wie Wolken reagieren werden, wenn sich die Atmosphäre erwärmt. Tapio Schneider, ein Klimawissenschaftler am Caltech, und seine Kollegen vom Caltech, der Naval Postgraduate School, dem JPL und dem MIT bauen ein Klimamodell, das maschinelles Lernen, leistungsstarke Computer und Petabyte an Daten nutzt, um einige der Unbekannten zu lösen wie, warum und wo sich Wolken bilden, Niederschlag erzeugen oder sich auflösen. Das Ziel: die Unsicherheit in aktuellen Vorhersagen über die Auswirkungen von Kohlendioxid auf den Planeten zu halbieren.
Diese Geschichte war Teil unserer Ausgabe vom Mai 2019
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Die Wissenschaftsjournalistin Mallory Pickett hat sich mit Schneider zusammengesetzt, um herauszufinden, wie seine Forschung dies leisten wird und warum sie wichtig ist.
Wie groß ist die Unsicherheit in aktuellen Klimamodellen?
Es gibt eine Messung namens Klimasensitivität. Es ist der Anstieg der globalen mittleren Oberflächentemperatur, den Sie erhalten, nachdem Sie die CO2-Konzentration verdoppelt und das System ins Gleichgewicht gebracht haben. Bei aktuellen Klimamodellen liegt die Klimasensitivität für eine CO2-Verdopplung irgendwo zwischen zwei Grad [Celsius] Erwärmung bis zu fünf Grad Erwärmung.
Was sind die Auswirkungen?
Nehmen Sie das Zwei-Grad-Ziel des Pariser Abkommens. Wir haben bereits etwa ein Grad Erwärmung gehabt, also ist es noch ein Grad mehr. Wie viel CO2 können wir noch in die Atmosphäre bringen, bevor wir die Erde um ein weiteres Grad erwärmt haben?
Bei einem Modell mit einer Klimasensitivität von etwa zwei Grad können Sie CO2-Konzentrationen von fast 600 Teilen pro Million erreichen. Wir sind bei 410 Teilen pro Million, also werden wir, selbst wenn wir weiterhin viel emittieren, nicht vor 2060 oder so 600 erreichen. In einem Modell, das eine Klimasensitivität von näher an fünf Grad hat, [erfordert ein weiteres Grad] etwa 480 ppm, also sind es nur noch etwa 70. Das werden wir in den nächsten zwei Jahrzehnten oder so erreichen.
Warum die Ungewissheit?
Der größte Einzelbeitrag sind Unsicherheiten über Wolken und insbesondere über niedrige Wolken in den Tropen. Niedrige Wolken über tropischen Ozeanen reflektieren das Sonnenlicht, weil sie weiß sind, und dies kühlt die Erde. Wir wissen nicht, ob wir mit zunehmender Erwärmung mehr oder weniger davon bekommen werden, und das ist die größte Unsicherheit bei Klimavorhersagen.
Ein weiterer wichtiger Punkt ist, wie viel Kohlenstoff von der Biosphäre entnommen wird. Derzeit landet nur etwa die Hälfte des Kohlenstoffs, den der Mensch ausstößt, in der Atmosphäre. Der Rest wird von Ozeanen und der Landbiosphäre eingenommen, und wir wissen nicht genau, wohin er geht.
Ryan Jung
Wissen wir bei so viel Ungewissheit überhaupt, dass es mit viel CO2 schlecht wird?
Wenn Sie mehr CO2 oder andere Treibhausgase in die Atmosphäre bringen, absorbieren sie Wärmestrahlung. Was passiert, wenn Sie mehr dieser Treibhausgase in die Atmosphäre bringen, ist, dass Sie die Oberfläche erwärmen sollten, wenn alles andere gleich ist. Die Physik davon ist völlig klar und von jedem ernsthaften Wissenschaftler unbestritten.
Wo die Unsicherheiten ins Spiel kommen, ist zu sagen, nun, wie viel wärmer wird es werden? Was passiert mit diesen kleinen Wolken? Sie reflektieren viel Sonnenlicht. Wenn wir mehr von ihnen bekommen und mehr Sonnenlicht reflektiert wird, wird es weniger wärmend sein. Wenn Sie weniger davon bekommen, haben Sie einen verstärkenden Rückkopplungseffekt, bei dem Sie mehr Erwärmung erhalten.
Sind die Dinge schlimmer als vorhergesagt?
Ich denke, die Beweise der letzten Jahre – zum Beispiel aus Studien, die sich mit Wolkenvariationen in den letzten Jahrzehnten befasst haben – deuten eher auf eine höhere Klimasensitivität hin.
Das Ziel ist es, einige dieser Unsicherheiten zu halbieren. Wie wirst du das machen?
Wir wollen die Daten nutzen, die uns zur Verfügung stehen: Terabytes pro Tag, die von Satelliten herunterkommen. Wir wollen diese Daten in das Modell integrieren. Das ist eine rechnerisch herausfordernde Aufgabe, aber sie ist jetzt einfach machbar und wird Ihnen ein Modell liefern, das ein gegenwärtiges Klima besser simuliert.
Wenn die Klimasensitivität hoch ist, wie besorgt sollten wir uns dann sein?
Ich würde mir große Sorgen machen. Es würde höhere Hitzeextreme bedeuten, insbesondere im Sommer. Es bedeutet extremere Niederschläge an Orten wie dem Nordosten der USA. Es ist möglich, dass die Klimasensitivität am oberen Ende dessen liegt, was Modelle vorhersagen, und wenn das stimmt, werden wir zu unseren Lebzeiten schwerwiegende Auswirkungen erfahren, sicherlich zu Lebzeiten unserer Kinder. Einfach ausgedrückt: Je höher die Klimasensitivität, desto besorgter sollten wir sein.