Archive - Januar 2008

Reprint from James Hansen; dieser Artikel wird noch ins Deutsche übersetzt.

Recent analyses indicate that the amount of atmospheric CO2 required to cause dangerous climate change is at most 450 ppm, and likely less than that. Reductions of non-CO2 climate forcings can provide only moderate, albeit important, adjustments to the CO2 limit. Realization of how close the planet is to ‘tipping points’ with unacceptable consequences, especially ice sheet disintegration with sea level rise out of humanity’s control, has a bright side.

It implies an imperative: we must find a way to keep the CO2 amount so low that it will also avert other detrimental effects that had begun to seem inevitable, e.g., ocean acidification, loss of most alpine glaciers and thus the water supply for millions of people, and shifting of climatic zones with consequent extermination of species.

Here I outline from a scientific perspective actions needed to achieve low limits on CO2 and global warming. These changes are technically feasible and have ancillary benefits. Achievement of needed changes requires overcoming the spurious argument that developed and developing countries have equivalent responsibilities, as well as overcoming special interests advocating minimalist or counterproductive actions such as corn-based ethanol and liquid-fuel-from-coal programs.

This paper consists of written testimony that I delivered as a private citizen to the Select Committee on Energy Independence and Global Warming, United States House of Representatives on 26 April 2007. I have added to that testimony: this abstract, references for several statements in the testimony, and some specificity in the final section on solutions.

1. Summary

Crystallizing scientific data and analyses reveal that the Earth is close to dangerous climate change, to tipping points of the system with potential for irreversible deleterious effects. This information derives in part from paleoclimate data, i.e., the record of how climate changed in the past, as well as from measurements being made now by satellites and in the field.

The Earth’s history shows that climate is remarkably sensitive to global forcings. Positive feedbacks predominate. This has allowed the entire planet to be whipsawed between climate states. Huge natural climate changes, from glacial to interglacial states, have been driven by very weak, very slow forcings, and positive feedbacks.

Now humans are applying a far stronger forcing much more rapidly, as we put back into the atmosphere, in a geologic heartbeat, fossil fuels that accumulated over millions of years. Positive feedbacks are beginning to occur, on a range of time scales.

The climate system has inertia. Nearly full response to a climate forcing requires decades to centuries. But that inertia is not our friend. It means that there is additional climate change in the pipeline that will occur in coming decades even without additional greenhouse gases.

The upshot is that very little additional forcing is needed to cause dramatic effects. To cause the loss of all summer Arctic ice with devastating effects on wildlife and indigenous people. To cause an intensification of subtropical conditions that would greatly exacerbate water shortages in the American West and many other parts of the world, and likely render the semi-arid states from west and central Texas through Oklahoma, Kansas, Nebraska and the Dakotas increasingly drought prone and unsuitable for agriculture. To cause the extermination of a large fraction of plant and animal species, an indictment of humanity’s failure to preserve creation.

For humanity itself, the greatest threat is the likely demise of the West Antarctic ice sheet as it is attacked from below by a warming ocean and above by increased surface melt. There is increasing realization that sea level rise this century may be measured in meters if we follow business-as-usual fossil fuel emissions.

There is a bright side to this planetary emergency. We can successfully address the emergency only by stabilizing climate close to its present state; there is no viable option, as adaptation to a continually rising sea level is not practical. Therefore, if we address the problem, there will be no need to adapt to the highly deleterious regional climate changes mentioned above, acidification of the ocean, and other detrimental effects. The actions needed to stabilize climate will preserve creation and restore a cleaner, healthier atmosphere.

The dangerous level of CO2 is at most 450 ppm, and it is probably less. The low limit on CO2 forces us to move promptly to the next phase of the industrial revolution. Changing light bulbs and making ethanol from corn will not solve the problem, although the former act is useful. Science provides a clear outline for what must be done, a four point strategy:

First, we must phase out the use of coal and unconventional fossil fuels except where the CO2 is captured and sequestered. There should be a moratorium on construction of old-technology coal-fired power plants.

Second, there must be a rising price (tax) on carbon emissions, as well as effective energy efficiency standards, and removal of barriers to efficiency. These actions are needed to spur innovation in energy efficiency and renewable energies, and thus to stretch oil and gas supplies to cover the need for mobile fuels during the transition to the next phase of the industrial revolution ‘beyond petroleum’.

Third, there should be focused efforts to reduce non-CO2 human-made climate forcings, especially methane, ozone and black carbon.

Fourth, steps must be taken to ‘draw down’ atmospheric CO2 via improved farming and forestry practices, including burning of biofuels in power plants with CO2 sequestration.

Note that I do not specify an exact fraction by which CO2 emissions must be reduced by 2050 or any other date. Indeed, science is not able to specify an exact requirement now, but we can say that emissions must be reduced to a fraction of their current values. Given the fact that readily available oil will surely be employed for mobile sources, and given the magnitudes of the different fossil fuel reservoirs, it seems best to frame the problem as I have in this four-point strategy, and adjust specific targets and policies as knowledge improves.

Responsibility of the United States for global climate change exceeds that of any other nation by more than a factor of three, even though China is now passing the United States in current emissions. The United States will continue to be primarily responsible for climate change for decades to come.

The above conclusions follow from the science. I go further here in expressing my opinion about the implications of this research for citizens in our democratic system. I believe that this is appropriate, in part because of resistance that the scientific conclusions have met among special interests, and because of misinformation about the science that has been spread. My opinions carry no more weight than those of any other citizen, but conceivably my experience in presenting this research in different circles allows some insight. In any case, I have as much right to express my opinion as do the special interests.

In my opinion, the United States should recognize openly its leading role in causing human-made climate change and promptly take a leadership role in addressing the matter. We have a moral responsibility to do so.

Moreover, it is in our interest to take actions now. We can benefit economically from extensive technology development, with many good high-tech high-pay jobs. Of course, moving to the next phase of the industrial revolution will require changes, dislocations, sacrifices and hard work. But these provide no basis for inaction.

We cannot let the pleadings and misinformation of special interests determine our actions, special interests driven by motives of short-term profit. And we cannot shrink from our personal responsibilities. We are now, through our government, standing alongside the polluters, officially as a hulking ‘friend of the court’, arguing against limitations on emissions.

Is this the picture of our generation we will leave for our children, a picture of ignorance and greed? We live in a democracy. Policies represent our collective will. We cannot blame others. If we allow the planet to pass tipping points, to set in motion irreversible changes to the detriment of nature and humanity, it will be hard to explain our role to our children and grandchildren.

We cannot claim, with legitimacy, that ‘we did not know’. In my opinion, it is time for the public to demand, from government.

To read the full paper, please go to http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/0706/0706.3720.pdf

Maiken Winter

How Can We Avert Dangerous Climate Change?

Reprint from James Hansen; dieser Artikel wird noch ins Deutsche übersetzt. Recent analyses indicate that the amount of atmospheric CO2 required to cause dangerous...

It is probably not exaggerated to say that Dr. James Hansen is one of the best known  climate scientists in the U.S. He is the director of the NASA Goddard Institute for Space Studies, and adjunct professor at Columbia University Earth Institute.

He has been warning us since many years about the catastrophic events caused by global climate change that will happen if we do not reduce greenhouse gas emissions in time. His influential papers and commentaries, letters (for example a letter to the UK prime minister), and newspaper editorials can be found at his webpage of Columbia university.

Dr. Hansen kindly gave us the permission to reproduce and translate his work on the CO2-blogger (CleanEnergy Project).

An excerpt of his letter to the UK Prime minister (bold by MW):

"Global climate is near critical tipping points that could lead to loss of all summer sea ice in the Arctic with detrimental effects on wildlife, initiation of ice sheet disintegration in West Antarctica and Greenland with progressive, unstoppable global sea level rise, shifting of climatic zones with extermination of many animal and plant species, reduction of freshwater supplies for hundreds of millions of people, and a more intense hydrologic cycle with stronger droughts and forest fires, but also heavier rains and floods, and stronger storms driven by latent heat, including tropical storms, tornados and thunderstorms. Feasible actions now could still point the world onto a course that minimizes climate change. Coal clearly emerges as central to the climate problem from the facts summarized in the attached document. Coal caused fully half of the fossil fuel increase of carbon dioxide (CO2) in the air today, and on the long run coal has the potential to be an even greater source of CO2. Due to the dominant role of coal, solution to global warming must include phase-out of coal except for uses where the CO2 is captured and sequestered. Failing that, we cannot avoid large climate change, because a substantial fraction of the emitted CO2 will stay in the air more than 1000 year. .. Great Britain, the United States, and Germany have contributed most to fossil fuel CO2 in the air today, on a per capita basis. This is not an attempt to cast blame. It only recognizes the reality of the early industrial development in these countries, and points to a responsibility to lead in finding a solution to global warming. .. If Great Britain and Germany halted construction of coal-fired power plants that do not capture and sequester the CO2, it could be a tipping point for the world. There is still time to find that tipping point, but just barely. I hope that you will give these considerations your attention in setting your national policies. You have the potential to influence the future of the planet..." Maiken Winter

James Hansen

It is probably not exaggerated to say that Dr. James Hansen is one of the best known  climate scientists in the U.S. He is the director of the NASA Goddard Institute for...

Folge 1. Übersicht

In einer Reihe von Artikeln werden wir die verschiedenen Auswirkungen des Klimawandels auf Vögel im Detail beschreiben. Dieser erste Artikel dient einer kurzen Übersicht über die Thematik.

Die Auswirkungen des Klimawandels sind jetzt schon stark zu spüren. Sei es durch stärkere Wetterextreme wie Hitzewellen, Dürreperioden, oder Überschwemmungen, oder durch das rapide Abschmelzen des arktischen Eises und der alpinen Gletscher. Diese direkten Folgen des Klimawandels haben wiederum Auswirkungen auf Ökosysteme, von Steppen bis zum tropischen Regenwald. Besonders empfindlich trifft der Klimawandel dabei die Arten, die

    1. auf ganz bestimmte Habitate innerhalb eines Ökosystems angepasst sind
    1. eine kleine geografische Verbreitung haben
    1. durch menschliche Aktivitatäten schon stark im Bestand reduziert wurden
    1. die in Ökosystemen leben, die durch den Klimawandel höchstwahrscheinlich verloren gehen (z.B. hochalpine Lagen)

Viele Arten sind natürlich auch ohne Klimawandel schon durch andere menschlichen Aktivitäten (wie Habitatszerstörung) stark im Bestand gefährdet. Populationsrückgänge sind daher nicht allein auf den Klimawandel zurückzuführen. Jedoch ist zu befürchten, dass die zusätzliche Belastung der Tier- und Pflanzenwelt durch den Klimawandel die Anpassungsfähigkeit vieler Arten übersteigen wird.

Bei einer geschätzten Zahl von bis zu 10 Millionen Tierarten, sind die Auswirkungen des Klimawandels für die meisten Arten unbekannt. Eine der am besten untersuchten Tiergruppen sind die Vögel, da sie relative leicht zu beobachten sind, und weil sie wohl auch einfach "liebenswerter" sind als einige andere Arten. Daher sind die Auswirkungen des Kimawandels auf Vögel auch schon relativ gut bekannt. Und daher werden Vögel auch oft als Indikatoren für sich ändernde Umweltbedingungen herangezogen.

Die bisher beobachteten Auswirkungen des Klimawandels auf Vögel beinhalten:

    1. Frühere Rückkehr aus dem Überwinterungsgebiet
    1. Späterer Wegzug in das Überwinterungsgebiet
    1. Änderungen im Zugverhalten
    1. Früherer Brutbeginn
    1. Geringerer Nisterfolg
    1. Änderung der geographischen Verbreitung einer Art

Manche dieser Auswirkungen sind positiv. So ist z.B. die Zunahme der Bienenfresser-Population in Baden-Württemberg eine erfreuliche Entwicklung. Mehrere andere südliche Arten verschieben auch ihr Verbreitungsgebiet nach Norden, und erreichen dadurch Deutschland.

Eine andere potentiell positive Entwicklung ist die frühere Rückkehr aus dem Überwinterungsgebiet. Dies, gekoppelt mit einem früheren Brutbeginn, könnte bedeuten, dass Vögel mehr Gelege hochziehen können, und dadurch ihre Populationen ansteigen. Das ist leider nicht der Fall, auf jeden Fall nicht bei den Arten, für die wir genügend Informationen haben, um die Auswirkungen eines vorgezogenen Frühlings zu untersuchen.

Das Problem ist, dass das Nahrungsvorkommen für die Jungenaufzucht - v.a. Raupen - sich sehr viel schneller an die sich ändernden Umweltbedingungen anpasst. Während Raupen nun bis zu 3 Wochen früher ihr maximales Vorkommen erreichen, hinken Vögel in ihrem Brutbeginn hinterher. Dies kann bewirken, dass Nestlinge im Nest verhungern, da die Elternvögel nicht genügend Nahrung zur Jungenaufzucht finden.

Ähnliches passiert bei Seevögel-Kolonien. Seevögel-Arten füttern ihren Jungen kleine Fische, v.a. Sandaale. Durch die Zunahme der Meerestemperatur hat sich jedoch die Verbreitung einiger Fischarten um 100-erte von Kilometern nach Norden verlagert, und können daher von der Brutkolonie aus nicht erreicht werden. Einige Arten von Seevögeln haben dadurch (und durch Überfischung) seit einiger Zeit extrem niedrigen Nisterfolg, was zu starken Rückgängen in ihren Populationen geführt hat.

Die zukünftige Entwicklung Europa's Vogelpopulationen wurde kürzlich in einem "Klimaatlas Europäischer Vögel" beschrieben. Darin werden die möglichen Verbreitungsänderungen europäischer Vogelarten beschrieben. Die abgebildeten Verbreitungskarten basieren darauf, wie sich die geografische Lage der Klimabedingungen unter denen eine Art heute lebt voraussichtlich ändern wird. Dabei wird deutlich, wie stark der Klimawandel die Verbreitung vieler Vogelarten beeinflussen wird. Da die Karten jedoch ausschliesslich auf Klimaveränderungen, und nicht auf zusätzlichen Stressoren wir Habitatszerstörung und Nahrungsmangel, basieren, stellen sie die zukünftige Verbreitung europäischer Vögel relative grob dar. Jedoch können präzisere Karten noch nicht erstellt werden, da wir die komplizierten Wechselwirkungen aller beteiligten Faktoren, noch nicht gut genug verstehen.

Es besteht jedenfalls zu befürchten, dass die positiven Auswirkungen des Klimawandels auf Vögel, von den negativen Auswirkungen weit überboten werden. Details dazu werden in nachfolgenden Artikeln diskutiertt.

Maiken Winter

Übersicht: Vögel als Indikatoren des Klimawandels

Folge 1. Übersicht In einer Reihe von Artikeln werden wir die verschiedenen Auswirkungen des Klimawandels auf Vögel im Detail beschreiben. Dieser erste Artikel dient...

Das Klima auf unserer Erde hat sich während der gesamten Erdgeschichte ständig verändert (Die Geschichte des Erdklimas). Hauptursachen für Klimaveränderungen waren Änderungen in der Lage der Kontinente, in der Erdumlaufbahn, in der Aktivität der Sonne, sowie Vulkanausbrüche und Kometeneinschläge. Daher sind Klimaveränderungen für unsere Erde nichts Besonderes.

Heutzutage verändert sich das globale Klima jedoch nicht durch einen der oben genannten Faktoren. Das zeigen Klimamodelle, welche die globale Erderwärmung der letzten Jahrzehnte nur unter Einbeziehung anthropogen verursachter Treibhausgas-Emissionen erklären können (siehe „Welche Rolle hat die Sonne bei der globalen Erderwärmung?").

Dieser Klimawandel vollzieht sich sehr viel schneller als in früheren Zeiträumen. Dadurch bleibt Pflanzen und Tieren weniger Zeit, sich an die ändernden Umweltbedingungen anzupassen. Außerdem gibt es durch die vom Menschen verursachte Zerstörung und Zerstückelung natürlicher Lebensräume sehr viel weniger Möglichkeiten für Arten, sich durch Verbreitungsänderungen an den Klimawandel anzupassen.

Die Tatsache, dass die heutige globale Erderwärmung (und die dadurch ausgelösten Klimaveränderungen) vom Menschen verursacht wird, ist heutzutage allgemein von Wissenschaftlern anerkannt. Natürlich können Klimamodelle nie mit 100%-iger Sicherheit die beobachteten Veränderungen erklären (siehe „Häufige Missverständnisse beim Klimawandel: Klimamodelle"). Aber wir können mit 90-95%-iger Wahrscheinlichkeit davon ausgehen, dass wir Menschen den heutigen Klimawandel verursachen.

An der Aussage zweifeln weiterhin einige Skeptiker, die man leicht daran erkennt, dass sie ihre Aussagen oft nicht durch Quellennachweise belegen, oder dadurch, dass die Quellen, die sie zitieren, keine renommierten wissenschaftlichen Journale beinhalten.

Eines der Haupt-Verursacher der globalen Erderwärmung ist das CO2, welches - wie alle anderen Treibhausgase auch - die von der Erde ausgestrahlte Wärme absorbiert, und dann in alle Richtungen wieder abstrahlt, wobei sich die Atmosphäre erwärmt. CO2 entsteht vor allem durch das Verbrennen fossiler Treibstoffe (Kohle, Gas, und Öl ) indem der Kohlenstoff dieser Substanzen oxidiert. Außerdem wird etwa 20% des CO2 durch das Verbrennen tropischer Regenwälder freigesetzt. Andere Treibhausgase, vor allem Methan und Stickoxide, sind auch von großer Bedeutung, und entstehen insbesondere bei der Landwirtschaft und Viehhaltung. (siehe auch Artikel von Greenpeace)

Wissenschaftler sagen voraus, dass der globale Klimawandel katastrophale Auswirkungen auf unseren gesamten Planeten haben könnte, wenn wir nicht umgehend drastische Maßnahmen zur Begrenzung der Treibhausgas-Emissionen ergreifen (IPCC 4'th Assessment Report). Direkte Konsequenzen des Klimawandels beinhalten u.a. stärkere Wetterextreme wie Dürren, Überschwemmungen, und Stürme; einen Anstieg des Meeresspiegels, Schmelzen der Polarkappen, v.a. der Arktis, und Schmelzen der Gletscher. Indirekte Folgen sind u.a. Aussterben vieler Pflanzen- und Tierarten, Ausbreitung tropischer Krankheiten, vermehrte Wildbrände, Engpässe in der Trinkwasserversorgung , und vermehrte Konflikte zwischen Völkern. Jede dieser Konsequenzen sind schon in verschiedenen Teilen der Erde spürbar, von Tuvalu zur Arktis, von Kalifornien bis nach Sibirien. Zum Teil lassen sich die Konsequenzen wahrscheinlich gar nicht mehr vermeiden - wie z.B. die sommerliche Schmelze des arktischen Eises, und das Abschmelzen der meisten Gletscher. Jedoch liegt es noch bei uns, die Ausmaße dieser Klimakatastrophen zu begrenzen.

Angesichts dieses globalen Problems bleibt die Frage, was man als einzelner Erdenbürger dazu beitragen kann, um die Auswirkungen des Klimawandels so gering wie möglich zu halten. Lösungsmöglichkeiten gibt es auf allen Ebenen: von Anpassungen im Privatleben (zum Beispiel durch verstärktes Energiesparen, Hausisolierung, Nutzung erneuerbarer Energien, Reduzierung des Autofahrens und Fliegens, bewussteres Einkaufen), zur Architektur und Städtebau, Innovationen bei Firmen und Technologien, und bis zur regionalen, nationalen, und internationalen Klimapolitik.

Wir werden im CO2-Blogger alle genannten Bereiche im Detail vorstellen und diskutieren.
Weiterführende links über Basiswissen sind beim Pew Center on Global Climate Change, Earth Observatory bei NASA , dem naturschutzbund Deutschland (NABU), und dem Umweltbundesamt

Maiken Winter

Einführung in die Thematik „Klimawandel“

Das Klima auf unserer Erde hat sich während der gesamten Erdgeschichte ständig verändert (Die Geschichte des Erdklimas). Hauptursachen für Klimaveränderungen waren...

Das Klimaschutz-Wiki ist dafür das

    1. Über die neuesten Informationen und Veranstaltungen im Bereich Klimawandel zu  informieren
    1. Eine Informationsquelle für alle Bereiche des Klimaschutzes zu liefern
    1. Ideen für Aktivitäten auszutauschen
    1. Projekte im Bereich Klimaschutz und Klima-Aufklärung zu entwickeln
    1. Uns gegenseitig bei Fragen in allen Bereichen des Klimawandels zu helfen

Der Wiki wird von Maiken Winter und Bärbel Winkler verwaltet.

Maiken Winter

Klimaschutz-Wiki

Das Klimaschutz-Wiki ist dafür das Über die neuesten Informationen und Veranstaltungen im Bereich Klimawandel zu  informieren Eine Informationsquelle für alle...

They seem like a perfect solution, making fuels from plants to help cut carbon emissions. The simple  promise of so-called biofuels has led to many companies and politicians being swept up in the hype. However more and more research is revealing many current biofuels are a false solution.

Over the last few years biofuels seem to have enchanted governments, car manufacturers and many others who must cut emissions to prevent dangerous climate change. US President Bush, hardly a fan of climate solutions, suddenly started promoting biofuels to make it appear he was taking action to cut emissions. Car manufactures have seized on biofuels as the perfect get-out-of-jail free card. Under pressure, especially in Europe, to meet efficiency targets they have consistently missed for the last 8 years, the manufacturers lobby convinced EU politicians that biofuels were the answer.

Many biofuels targets have been hastily proposed in the last two years for political expediency or to deflect attention from the efficiency targets car manufacturers fight tooth and nail against. But behind the hype, evidence has been mounting that many biofuels might even be worse than fossil fuels.

Put very simply biofuel problems fall in to 3 areas:

    • Biofuels made from industrial food crops can produce more emissions due to large fossil fuel use in their production.
    • Biofuels from other crops such as palm oil are often grown on land which has been cleared of tropical rainforest, generating huge amounts of carbon emissions.
    • Increasing demand for biofuels means land used for food production is taken over driving up the price of basic foods.

 

Seriously suspect

We have been arguing for years that the environmental credentials of biofuels are seriously suspect. As we pointed out in our 'Cooking the Climate' report into palm oil, a growing source of biofuels, this is anything but a clean energy. We uncovered how the production of palm oil is driving the destruction of Indonesia's rainforest and as a result, C02 emissions are spiralling.

Despite these big issues biofuels seemed to be on a roll. The Philippine government passed a new law forcing car owners to use a certain amount of biofuel when they fill up their cars, whilst the EU pledged that biofuels should make up 10 percent of transport fuel by 2020. And other countries, like the UK, have fallen for biofuels. The UK government are pushing through a law that will demand all transport fuels contain 5 percent biofuel by 2010.

However recently there have been signs that the politicians who first fell for biofuels might be belatedly realising they have made a big mistake.

The EU Environment Commissioner, Stavros Dimas, has thrown the EU's biofuel target into disarray when he stated that it would be better to miss the EU target on biofuels than to trash the environment and push more people into poverty. Speaking to the BBC, Dimas admitted that - "we have seen that the environmental problems caused by biofuels and also the social problems are bigger than we thought they were. So we have to move very carefully". He went onto claim that the problem would be solved when he unveils tougher environmental and social standards next week. But the fact is without really strong criteria the EU target is effectively redundant.

To top it all, the UK's leading scientific body, the Royal Society, has released a report warning that biofuels risk failing to deliver significant reductions in greenhouse gas emissions from transport, and could even be environmentally damaging.

Is the tide turning?

These events signal that the tide is possibly turning against biofuels and that politicians are just beginning to wake up to the dangers of mass biofuel production.

If we are going to use biofuels, we need to make sure that they are part of the solution, not contributing to the problem. That means not tearing up the rainforests to make way for biofuel crops just so that the car industry can continue to drag their feet on the issue of improved fuel efficiency.

Real energy solution are clearly outlined in our Energy [R]evolution report. Truly sustainable energy technologies such as wind, solar and geothermal energy coupled with massive energy efficiency increases can deliver climate friendly, clean and secure energy. For transport there are significant efficiency gains to be made before biofuels should be considered.

Governments would do better ensure cars are far more fuel efficient than wasting time and resources on promoting false solutions.

Maiken Winter

Biofuels under (belated) scrutiny

Originally published by Greenpeace International They seem like a perfect solution, making fuels from plants to help cut carbon emissions. The simple  promise of so...

Beitrag auf dem Yale Climate Media Forum von Zeke Hausfather, frei übersetzt von Maiken Winter; überarbeitet von Dr. Hans Richard Knoche, Institut für Meteorologie und Klimaforschung (IMK-IFU), Forschungszentrum Karlsruhe

Nur wenige Themen im Bereich Klimawandel entfachen hitzigere Debatten als die scheinbar langweiligen Klimamodelle. Kritiker meinen, dass Klimamodelle zu subjektiv sind, dass Wissenschaftler Parameter so zurechtrücken, dass die Modelle genau das ergeben, was die Wissenschaftler sehen wollen, oder dass Klimamodelle einfach eine tolle Übung darin sind, Kurven an Daten anzupassen, um irgendwelche unhaltsamen Vorhersagen zu machen.

Die "General Circulation Models" (Allgemeine Zirkulations-Modelle), die zur Modellierung des zukünftigen Klimas verwendet werden, sind sehr komplex, und werden daher im Allgemeinen mit den leistungsfähigsten Super-Computern berechnet, wie z. B. dem neuen Super-Computer, der in Grossbrittannien am 14.1.2008 eingeweiht wurde. Wie alle Modelle sind Klimamodelle natürlich nie perfekt. Jedoch gibt es ausreichend Gründe, den Prognosen der Klimamodelle eine wichtige Rolle zuzugestehen.

Klimamodelle basieren auf allgemein bekannten physikalischen Gesetzen, sowie auf langzeitigen Beobachtungen des Klimas. Gavin Schmidt, ein Wissenschaftler von NASA's Goddard Institut, und Ko-Autor von RealClimate, teilt die Physik, die in Klimamodelle einbezogen wird, in 3 Kategorien ein:

Fundamentale physikalische Prinzipien: z.B. Gesetze zur Erhaltung von Energie, Impuls (Bewegung) und Masse sowie von aus fundamentalen physikalischen Prinzipien abgeleitete Gleichungen.

Theoretische Physik, die gut bekannt ist, aber deren Prozesse nur durch mathematische Berechnungen geschäzt werden können. Dazu gehören Prozesse wie der Transfer von Strahlung durch die Atmosphäre.

Empirisch bekannte Physik wie zum Beispiel Formeln für die Verdunstung als Funktion von Windgeschwindigkeit, Temperatur, und Luftfeuchtigkeit.

Klimamodelle haben nicht viel Platz zum "Mogeln"

Trotz ihrer Komplexität beinhalten Klimamodelle erstaunlich wenige Parameter, die von Wissenschaftlern verändert werden können. Diese umfassen:

a) Parameter, die in empirischen Modellgleichungen auftreten, und sich somit während der ganzen Modellsimulation auswirken,

b) Parameter, die das System spezifizieren (z.B. Topographie, Oberflächeneigenschaften). Diese sind oft nicht vollständig bekannt, und wirken sich ebenfalls über die gesamte Simulation aus, und

c) Parameter, die den Anfangszustand des Modells festlegen (Z.B. Bodentemperaturen). Diese Parameter sind ebenfalls nicht vollständig bekannt. Jedoch verlieren falsche Anfangswerte - innerhalb gewisser Grenzen - mit fortschreitender Simulationszeit an Bedeutung, führen also nicht grundsätzlich zu falschen Ergebnissen.

Die Auswirkungen unterschiedlicher Parameter auf die Ergebnisse werden durch Sensitivitäts-Analysen errechnet, bei denen die Ergebnisse unterschiedlicher Klimamodelle miteinander verglichen werden. Im Allgemeinen ist das durchschnittliche Ergebnis einer Reihe unterschiedlicher Modelle verlässlicher als die Ergebnisse einzelner Modelle.

Um zukünftige Klimaveränderungen abschätzen zu können, muss man verschiedene separate Schritte durchlaufen:

Man muss schätzen, wie hoch die Treibhausgas-Emissionen (z.B. CO2) und andere Antriebskräfte ("forcings") in der Atmosphäre (z.B. anthropogen und natürlich erzeugte Aerosole) in Zukunft sein werden. Dieser erste Schritt ist Ursache für die größten Unsicherheiten in Aussagen über die Klimaentwicklung. Wegen der komplexen Faktoren, die die Emissionen beeinflussen (z. B. Wirtschafts - und Bevölkerungswachstum, Entwicklung neuer Technologien, Grösse der Reserven für fossile Brennstoffe, Ausmass internationaler Konflikte und Zusammenarbeit) ist eine Voraussage der Emissionen prinzipiell nicht möglich. Man spricht daher von verschiedenen möglichen Emissionsszenarien. Somit gibt es letztlich auch keine Vorhersage mit Klimamodellen, sondern ebenfalls nur durchgespielte Klimaszenarien. Statt eine bestimmte Zukunft vorauszusagen, hat der Weltklimarat (International Panel of Climate Change; IPCC) daher versucht, einen angemessene Spannbreite für die zukünftige Entwicklung der Treibhausgas-Emissionen abzuschätzen. In einem speziellen Bericht über Emissions-Szenarien (Special Report on Emission Scenarios; SRES) beschreiben die Wissenschaftler verschiedene Szenarien, die innerhalb dieser Spannbreite liegen. Neue Szenarien helfen, die Spannbreite der zukünftigen Entwicklungen einzugrenzen, indem Simulationen unrealistischer Szenarien ausgeschlossen werden (z.B. Szenarien, die von einem Bevölkerungwachstum auf 15 Mia ausgehen).

Nachdem mögliche zukünftige Treibhausgas-Emissionen in die Modelle eingebaut sind, berechnen die Modelle den Strahlungsantrieb ("radiative forcing"), der aus den entsprechenden Szenarien resultiert. Ausserdem werden Annahmen über Veränderungen natürlicher Antriebsfaktoren (z.B. Änderungen der solaren Ausstrahlung, und der Erd-Umlaufbahn, und vulkanischer Aktivität) in die Modelle einbezogen. All diese Berechnungen verwenden bekannte physikalische Eigenschaften von Gasen und Partikeln, so dass die Berechnungen relativ wenig Ungewissheit beinhalten. Eine grosse Ausnahme sind die Aerosole: die Ausmaße der direkten und indirekten Auswirkungen von Aerosolen auf das Klimasystem ist weiterhin relativ unklar.

Außerdem werden treibende Kräfte (climate forcings) und deren Rückkopplungs-Mechanismen („feedbacks") in die Modelle mit einbezogen. Wichtige feedbacks sind z. B. die erhöhte Wasserdampf-Konzentration in der Atmosphäre (durch höhere Verdunstung und höhere Wasser-Kapazität der Luft bei höheren Luft-Temperaturen), stärkere Wolkenbildung, und Änderungen im Rückstrahlungsvermögen („Albedo") der Erdoberfläche durch verringerte Schnee- und Eisbedeckung.

Der Einfluss von Wolken auf unser Klima ist weiterhin nicht gut verstanden. Eine bestimmte Änderung der treibenden Kraft (z. B. durch eine Verdopplung des atmosphärischen CO2 - Gehaltes von 280 ppm auf 560 ppm) kann daher nur relativ ungenau die zukünftige Temperatur vorhersagen, da Ungewissheiten über Rückkopplungsmechanismen relativ groß sind und die verschiedenen Klimamodelle in diesem Punkt zu unterschiedlichen Ergebnissen kommen. Im Fall einer Verdoppelung des CO2-Gehaltes, variieren die Temperatur-Vorhersagen daher von einer Zunahmen von 2 bis 4.5ºC.

Wie kann man den Voraussagen von Klimamodellen über das Klima am Ende unseres Jahrhunderts vertrauen, wenn es so viele Unsicherheiten bei der Erstellung der Modelle gibt?

Kein Klimamodell ist perfekt. Einzelne Teile der Klimamodelle können in Laboratorien getestet werden (z.B. die Menge der langwelligen Strahlung, die von Treibhausgasen absorbiert wird), aber die letztendliche Entwicklung des Klimas kann schwer getested werden aufgrund der grossen Anzahl von Wechselwirkungen und Rückkopplungsprozesse die dabei eine Rolle spielen.

Durch Simulation der vergangenen Klimaentwicklung kann die Gültigkeit von Klimamodellen getestet werden

Es gibt allerdings doch eine Möglichkeit, die Gültigkeit existierender Klimamodelle zu prüfen, indem man nämlich das vergangene Klima mit den existierenden Modellen nachsimuliert und prüft, wie genau das Ergebnis mit dem tatsächlichen Klima eines bestimmten Zeitraumes übereinstimmt. Klimamodelle können alle möglichen Begebenheiten reproduzieren, wie z. B. die Abkühlung der Ozeane während der letzten Eiszeit, Temperaturveränderungen während des letzten Jahrhunderts, oder eine stärkere Temperaturerhöhung an den Polen. Jedoch basieren Klimamodelle natürlich darauf, was wir durch Beobachtungen vergangener Klimaentwicklungen gelernt haben. Daher sind solche Tests nicht unabhängig von den Klimamodellen, deren Gültigkeit getestet werden sollen.

Um die Aussagekraft der Klimamodelle eindeutig zu prüfen, müsste man die Vorhersagen der Modelle mit den tatsächlichen Entwicklungen des Klimas vergleichen. Dazu haben wir aber leider keine Zeit. Aber wir können die Vorhersagen früherer Modelle mit dem heutigen Klima vergleichen, und sehen, wie gut diese früheren Klimamodelle unser heutiges Klima vorhergesagt haben

James Hansen, ein bekannter Klimatologe bei NASA, sagte 1988 vor dem U.S. amerikanischen Kongress aus, wie sich das Klima innerhalb der nächsten 30 Jahre verändern wird. Dazu verwendete er 3 Szenarien, die unterschiedliche Zunahmen von Treibhausgas-Emissionen annahmen: A:starke Zunahme, B: mittelere Zunahme, C: geringe Zunahme). Die Temperatur-Erhöhung folgte ungefähr dem „B" Szenarium, welches Hanson auch als am wahrscheinlichsten angenommen hatte. Die Übereinstimmung der Vorhersage des „B" Modelles mit den beobachteten globalen Temperaturveränderungen zeigen deutlich, dass Hansen's Klimamodell die tatsächliche Entwicklung gut vorhersagen konnte. Seine Modelle konnten sogar die voübergehende globale Abkühlung im Jahr 1991 - nach dem Ausbruch von Mt. Pinatubo - richtig vorhersagen. Heutige Klimamodelle basieren auf einem weit grösseren Verständnis unseres Klimas - die Voraussagen heutiger Modelle sind daher noch vertrauenswürdiger als Hansen's frühe Modelle.

Klimamodelle basieren auf physikalischen Grundprinzipien und auf langzeitigen Beobachtungen des Klimas. Sie sind daher nicht einfach eine Ansammlung subjektiver Annahmen von Wissenschaftlern, wie es oft von Skeptikern angenommen wird. Natürlich gibt es - auf Grund der extrem hohen Komplexität des Systems - viele Unsicherheiten über die exakten Auswirkungen verschiedener atmosphärischer Komponenten auf unser Klima. Dennoch ermöglichen die Modelle ein beseres Verständnis ueber die Ursachen und Auswirkungen der anthropogen erzeugten Treibhausgas-Emissionen, die ohne Modelle nicht möglich wären.

Maiken Winter

Häufige Missverständnisse beim Klimawandel: Klimamodelle

Beitrag auf dem Yale Climate Media Forum von Zeke Hausfather, frei übersetzt von Maiken Winter; überarbeitet von Dr. Hans Richard Knoche, Institut für Meteorologie und...

Diese Frage wird kaum mehr gestellt, da es inzwischen sehr viele eindeutige Beweise für den Klimawandel gibt. Jedoch gibt es weiterhin Unsicherheiten, die den Klimawandel weniger glaubhaft machen können:  Die Ausmasse des Klimawandels sind regional sehr unterschiedlich. Vorhersagen über das zukünftige Klima gelten daher nicht überall in gleicher Weise. Ein nur wenig verändertes lokales Klima ist daher kein Beweis dafür, dass es keinen globalen Klimawandel gibt. Ursachen für solche lokalen Klimaschwankungen sind begründet in Faktoren wie Topographie, geographischer Lage (wie die Nähe zu grossen Gewässern und Gebirgen; Breitengrad), und Vegetation. Das europäische Forschungs-Projekt Cecilia wird u.a. diese regionalen Unterschiede untersuchen. Das Wetter kann stark von Tag zu Tag variieren. Es wird sogar vorausgesagt, dass Wetter-Extreme intensiver werden. Das heisst, ein früherer Wintereinbruch im Herbst, oder ein Schneesturm im Frühling, werden möglicherweise öfter als heutzutage eintreten. Solche Ereignisse sind jedoch keine Zeichen dafür, dass die Temperatur nicht global ansteigt. Das Wetter an einem bestimmten Tag - im Gegensatz zum Klima (welches ein Durchschnitt von Wetterereignissen über einen bestimmten Zeitraum oder über eine bestimmte Region ist) - ist kein Indiz für oder gegen den Klimawandel. Wetterextreme gab es schon immer. Ein Wirbelsturm, eine Überschwemmung, eine Hitzewelle, oder eine Dürreperiode sind für sich alleine betrachtet keine Anzeichen für einen Klimawandel. Schon immer gab es solche Wetterextreme. Jedoch ist die Zunahme in der Anzahl und der Intensität solcher Ereignisse ein klares Zeichen des Klimawandels. Diese Zeichen haben v.a. die Versicherungen wie die Münchner Rück schnell verstanden, die daraus natürlich ihre Konsequenzen ziehen, und ihre Prämien in Gefahrenzonen (wie Küstennähe) erhöhen. Wie in jeder Wissenschaft, gibt es auch in der Klimaforschung gewisse Unsicherheiten. Keine wissenschaftliche Aussage hat jemals 100%-ige Sicherheit, abgesehen von einigen Gesetzen in der Physik wie die Schwerkraft (z.B. kann man 100%-ig sicher sein, dass ein Stein nach unten fällt, wenn man ihn fallen lässt). Natürliche Vorgänge werden von so vielen Faktoren beeinflusst, dass man unmöglich alle Faktoren, die eine Rolle spielen, mit einbeziehen kann. Wenn statistische Modelle 70 oder 80 % der Variation eines beobachteten Vorganges voraussagen können, dann kann man sich als Wissenschaftler daher schon sehr glücklich schätzen. Die Modelle der Klimawissenschaftler können mit 90 bis 95%-iger Sicherheit zeigen, dass sich unser Klima verändert (4. Report, Seite 2; IPPC 2007; www.ipcc.ch). Eine so hohe Wahrscheinlichkeit ist selten in der Wissenschaft zu finden Maiken Winter

Ändert sich das Klima wirklich?

Diese Frage wird kaum mehr gestellt, da es inzwischen sehr viele eindeutige Beweise für den Klimawandel gibt. Jedoch gibt es weiterhin Unsicherheiten, die den...

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