Der Bericht des IPCC zum Weltklima!

Am 27. September 2013 wurde der neue Bericht des Weltklimarates veröffentlicht. Er fasst für die Politiker in der Welt und für die interessierte Öffentlichkeit den aktuellen Sachstand der Forschungen zum Klimawandel zusammen. Nach Einschätzung der beteiligten Wissenschaftlerbesteht mittlerweile eine über 95%-ige Wahrscheinlichkeit, daß der Mensch eine entscheidende Rolle bei der globale Erwärmung in den vergangenen 130 Jahren spielt. Zumindestens für die Hälfte des beobachtetetn Temperaturanstiegs sind die zunehmenden Treibhausgasemissionen verantwortlich. Im vorangegangenen Sachstandsbericht des IPCC aus dem Jahre 2007 war diese Wahrscheinlichlichkeit noch mit 90% angegeben worden.

Die Kurve der globalen Temperatur zeigt die globale Erwärmung sehr eindrucksvoll (Abb. 1a). Mittelt man die Temperaturen jeweilsüber ein Jahrzehnt so sieht man, daß jedes der letzten  drei Jahrzehnte  wärmer war als das vorangegangene (Abb.1b)!

IPCC Global Temperature

Abb 1:

Globale Temperatur in jährlicher Auflösung (oben) und über jeweils ein Jahrzehnt gemittelt (unten). Quelle: IPCC, 2013

Deutlich erkennbar ist aber auch eine Pause beim Anstieg der globalen Temperatur. In den letzten 15 Jahren stieg die globale Temperatur nicht mehr weiter an sondern verharrte auf hohem Niveau. Und das trotz ungebremster CO2-Emissionen! Ist damit die Theorie von der menschengemachten globalen Erwärmung in Frage gestellt oder sogar widerlegt, wie die Klimaskeptiker behaupten? Nein, denn solche Erwärmungspausen gab es bei eineminsgesamt ansteigenden Trend immer wieder, zuletzt zwischen den 1940er und 1970er Jahren. Ein Blick auf die Kurve der globalen Temperatur zeigt das sehr deutlich.

Kein Klimaforscher, der an dem Bericht des IPCC mitgearbeitet hat, geht davon aus, daß CO2 und die anderen Treibhausgase das Weltklima allein steuern, weder in der Vergangenheit noch in der Gegenwart. Stattdessen wird von einem Zusammenspiel mit internen Rückkopplungen des Klimasystems und äußeren Faktoren wie der Sonneneinstrahlung ausgegangen. Diese natürlichen Einflüsse sind aber vorübergehend und ändern nichts am längerfristigen Aufwärtstrend durch die Treibhausgasemissionen! Die am IPCC-Bericht beteiligten Wissenschaftler fanden auch Hinweise, welche natürlichen Faktoren bei der augenblicklichen Erwärmungspause eine wichtige Rolle spielen könnten. Die oberen Schichten der Ozeane haben enorme Mengen an Wärme aus der Atmosphäre aufgenommen (Abb.7c). Das auch zu erwarten, denn Wasser ist ein sehr guter Wärmespeicher und nimmt daher gut die Wärme aus der Atmosphäre auf. Während der laufenden Erwärmungspause sind aber interessanterweise auch die tieferen Wasserschichten wärmer geworden und zwar sogar deutlich mehr als die oberen Schichten. Das geht aber nur wenn die oberen Wasserschichten viel Wärme an die unteren Wasserschichten abgeben. Die Wärme muss sozusagen untergemischt werden. Das passiert in großemUmfang während einer negativen Phase der El Nino Southern Oscilllation (ENSO) im tropischen Pazifik (Abb. 2).

enso_warm_cool2

Abb.2:

El Nino (positive Phase): Sinkt aufgrund veränderter Meeresströmungen der Druckgradient zwischen Subtropenhochs und dem äquatorialen Wärmetief der Innertropischen Konvergenzzone (ITCZ) im Westpazifik, so werden die Passate schwächer. Dann strömt das im Westpazifik aufgestaute warme Oberflächenwasser nach Osten zurück, wodurch die Wasseroberfläche des Pazifik grossflächig wärmer wird. Große Mengen an Wärme werden an die Atmosphäre abgegeben. Die globale Temperatur steigt.

La Nina: Sehr starke Passatwinde treiben das warme pazifische Oberflächenwasser westwärts, wodurch an den Westküsten Nord- und Südamerikas kaltes, nährstoffreiches Tiefenwasser hervorquillt und der Pazifik in weiten Bereichen kühler wird. Das warme Wasser wird nach Westen geschoben. Dort ist dann „zuviel“ Wasser, so daß es in die Tiefe abzusinken beginnt. Auf diese Weise wird warmes Oberflächenwasser mit kühlem Tiefenwasser gemischt und die Wärme verschwindet erst einmal. Die globale Temperatur sinkt infolge der geringeren Wärmeabgabe an der nun deutlich kühleren Oberfläche des Pazifik. Quelle: NOAA

Tatsächlich warenin den letzten 15 Jahren die warmen EL Nino Phasen nur schwach und die kühlen La Nina Phasen dagegen stark ausgeprägt!

Noch ein weitergehender Gedanke dazu: Das relativ kurzfristige ENSO-Phänomen scheint mit der wesentlich langfristigeren Pazifischen Dekaden Oszillation (PDO) zusammenzuhängen, die ein ähnliches Temperaturverteilungsmuster aufweist (Abb. 3). Die PDO geht mit alle 20-30 Jahre abrupt wechselnden Wassertemperaturen sowohl im zentralen Nordpazifik als auch vor der nordamerikanischen Pazifikküste einher. Ein positiver PDO-Index wirkt global erwärmend, ein negativer PDO-Index global abkühlend.

PDO

Abb.3

Positive Phase: Der zentralen Nordpazifik ist kalt, die Westküste Nordamerikas und der östliche Südpazifik dagegen warm. Über dem kalten Oberflächenwasser des zentralen Nordpazifik bildet der Jetstream relativ leicht einen Höhentrog aus, in dem sich ein kräftiges Aleutentief (bei der Inselgruppe der Aleuten zwischen Nordamerika und Asien) entwickelt , welches tropische Warmluft in den Nordwestpazifik bis hoch in den Norden lenkt.

Negative Phase: In der negativen Phase sind die Verhältnisse genau umgekehrt: Der zentrale Nordpazifik ist warm, der östliche Südpazifik und die nordamerikanische Westküste eher kühl. Über dem warmen Oberflächenwasser des zentralen Nordpazifik bildet der Jetstream nun häufig einen Hochkeil. Das Aleutentief bleibt daher schwach oder fehlt ganz. So gelangt kaum Warmluft in den Norden. Quelle: NOAA

Während einer positiven PDO sind die warmen El Ninos häufiger und stärker,  während einer negativen PDO dagegen die kühlen La Ninas.

Vergleicht man nun die Kurve der PDO (Abb. 4) mit der Kurve der globalen Temperatur (Abb. 1), dann sieht man sofort, daß die Erwärmungspausen immer mit einer negativen PDO zusammenfallen. Alles nur Zufall?! Kaum zu glauben, wo alles so gut zusammenpasst!

NOAA PDO

Abb.4

Pazifische Dekaden Oszillation (PDO): In der laufenden Erwärmungspause überwiegen Jahre mit negativer PDO, während der vorangegangenen Erwärmungspause war es ebenso. In den 1980er und 1990er Jahren wo die globale Temperatur besonders deutlich anstieg, überwogen dagegen positive PDO-Phasen.  Quelle: NOAA

Um es aber noch einmal zu betonen: Diese natürlichen Schwankungen im Klimasystem sind vorübergehender Natur und ändern nichts am langfristigen Erwärmungstrend. Im Gegenteil, sie können ihn sogar noch verstärken! Wenn sich die Verhältnisse wieder umkehren, dann wird die Freisetzung der in den Ozeanen gespeicherten Wärme einen erheblichen zusätzlichen Erwärmungsbeitrag leisten. So war es wohl auch schon in den 1980er und 1990er Jahren als die globale Temperatur zwischenzeitlich geradezu dramatisch steil nach oben ging und man das fälschlicherweise allein den Treibhausgasen zuschrieb. Die Wirkung der Treibhausgase auf die globale Temperatur wurde dadurch überschätzt.

Zurück zum Weltklimabericht. Neben der globalen Temperatur gibt es zahlreiche weitere Belege,die auf einen menschengemachten Klimawandel hin zu einer wärmeren Welt sehr wahrscheinlich machen.

IPCC praecipitation

Abb.5

Veränderungen der Niederschläge. Quelle: IPCC, 2013

In vielen Regionen der Erde fällt deutlich mehr Niederschlag wie schon lange durch die Klimamodelle vorhergesagt, denn bei höheren Temperaturen verdunstet mehr Wasser (Abb.5). Es wächst die Gefahr schwerer Unwetter mit Gewitterstürmen, Starkregen und schwerem Hagelschlag. Das passiert nicht nur, weil mehr Feuchtigkeit in derLuft ist sondern auch weil sich die Bildung hochreichender Quellwolken verstärkt, die sich zu Gewitterzellen entwickeln können (Abb. 6). Quellwolken bilden sich immer dann, wenn warme Luftblasen in einer Umgebung aus kühler Luft aufzusteigen beginnen (warme Luft ist leichter als kalte). Da der Luftdruck mit zunehmender Höhe abnimmt, dehnen sich die aufsteigenden warmen Luftblasen bei ihrem Aufstieg aus und kühlen dadurch ab bis schließlich winzige Wassertröpfchen auskondensieren und eine Wolke bilden. In großen Höhen bestehen die Wolken dann nicht mehr aus Wassertröpfchen sondern aus Eiskristallen. Bei der Bildung der Wassertröpfchen wird Kondensationswärme frei, entsprechend der Wärmeenergie, die notwendig war, um das Wasser zu verdunsten. Diese sogenannte latente Wärme verleiht der aufsteigenden Luft zusätzlichen Auftrieb (Aufwinde) und verstärkt auf diese Weise die Wolkenbildung (positive Rückkopplung).

hail_formation_model

Abb. 6

Hagelbildung in einer Gewitterwolke: Die wachsenden Hagelkörner werden durch den Aufwind in der Schwebe gehalten, solange sie nicht zu schwer sind. Quelle: http://www.physicalgeography.net/

Wenn sich aus Eiskristallen und unterkühlten Wassertröpfchen Hagelkörner bilden, dann erreichen diese ein größeres Gewicht, da sie von den kräftigeren Aufwinden in der Wolke länger in der Schwebe gehalten werden. So wächst die Gefahr von starkem Hagelschlag.

In anderen Regionen ist es dagegen deutlich trockener geworden, ebenfalls genauso wie von den Klimamodellen berechnet (Abb. 5).

Auch die Schneebedeckung im Frühling hat kontinuierlich abgenommen (Abb. 7a), ebenso das arktische Meereseis (Abb. 7b). Beide Vorgänge werden durch positive Rückkopplung verstärkt. Schmelzende Eis- oder Schneeflächen geben die darunter liegende, dunklere Erdoberfläche frei, die nicht wie Eis oder Schnee das Sonnenlicht zum allergrößten Teil reflektiert, dafür aber absorbiert. Das gilt in besonderem für dunkle Wasseroberflächen, die beinahe das gesamte einfallende Sonnenlicht aufnehmen und in Wärme umwandeln. Durch den Verlust der durch Reflektion des Sonnenlichtes kühlenden Eis- und Schneeflächen beschleunigt sich die globale Erwärmung zusätzlich. Das wird besonders in der Arktis als Folge der Schmelze des Meereseises deutlich, wodurch hier die Temperaturen weit überdurchschnittlich ansteigen, mehr als überall sonst auf der Erde. Noch vor derMitte des laufenden Jahrhunderts erwartet das IPCC eine im Sommer praktisch eisfreie Arktis.

IPCC various

Abb. 7:

Indikatoren der globalen Erwärmung: Schneebedeckung der nördlichen Erdhalbkugel im Frühjahr (a), Arktisches Merreseis im Sommer am Ende der Schmelzperiode (b), Wärmeinhalt der oberen Wasserschichten der Ozeane (c), Anstieg des Meeresspiegels (d). Quelle: IPCC, 2013

Auch der ununterbrochene Anstieg des Meeresspiegels spricht für einen langanhaltenden Erwärmungstrend (Abb. 7d). Der für die Zukunft erwartete Meeresspiegelanstieg fällt dabei deutlich höher aus als im vorangegangenen Bericht des IPCC. Statt 18-59cm bis zum Jahre 2100 werden nun 28-98cm vorhergesagt! Bis zum Jahre 2300 sollen es dann sogar 1 bis 3m sein.

IPCC Modells vs reality

Abb. 8

Der menschliche Fingerabdruck: Nur Klimamodelle, die mit natürlichen Einflussfaktoren und(!) den Treibhausgasemissionen durch den Menschen rechnen, stimmen mit der beobachteten Wirklichkeit überein! Quelle: IPCC, 2013

Wie im vorangegangenen IPCC-Bericht wurden auch diesmal Klimamodelle und Wirklichkeit umfassend miteinander verglichen. Modell die nur mit natürlichen Einflussfaktoren rechnen können die Entwicklung der globalen Temperatur und des gemessenen Wärmeinhalts der Ozeane nicht erklären. Erst wenn man die Treibhausgasemissionen durch die Menschheit mitberücksichtigt, stimmen Modell und Wirklichkeit überein.

Ein nicht zu unterschätzendes Indiz für den menschengemachten Klimawandel!

Jens Christian Heuer

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