Klimaprojektionen

Aus Klimawandel
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Veränderung der Temperatur über dem Meer (links) und über Land (rechts) bis 2100 im Verhältnis zum Mittel 1986-2005. Dicke Linien: Mittel der Modell-Ensembles; dünne Linien: einzelne Modellrechnungen.

1 Einleitung

Die im IPCC-Bericht von 2013 veröffentlichten Berechnungen zum künftigen Klima beruhen auf zahlreichen Experimenten mit unterschiedlichen Klimamodellen bis hin zu komplexen Erdsystemmodellen. Die Klimamodellsimulationen wurden größtenteils mit einer neuen Generation von Modellen im Rahmen des Gekoppelten Modellvergleichsprojekts Phase 5 (CMIP5) durchgeführt. Anders als in den beiden früheren Berichten des IPCC, denen die im Jahre 2000 veröffentlichten SRES-Szenarien zugrunde lagen, basieren die aktuellen Modellrechnungen auf den neu entwickelten Repräsentativen Konzentrations-Pfaden (RCPs).

Bei diesen neuen Szenarien handelt es sich um Konzentrations-Pfade und nicht um Emissionsszenarien, weil bei ihnen die Treibhausgaskonzentration und der Strahlungsantrieb den Ausgangspunkt der Klimaberechnung bilden und nicht wie bei den traditionellen SRES-Szenarien die Entwicklung von sozio-ökonomischen Faktoren und daraus folgenden Emissionen. Insgesamt wurden Berechnungen nach den vier Szenarien RCP2.6, RCP4.5, RCP6 und RCP8.5 durchgeführt. Die Ziffern beziehen sich auf den Strahlungsantrieb am Ende des 21. Jahrhunderts. RCP6.0 steht z.B. für einen Strahlungsantrieb von 6,0 W/m2 im Jahre 2100 gegenüber 1850. Das niedrige Szenario RCP2.6 ist insofern ein besonderes Szenario, als es das politisch vorgegebene 2-Grad-Ziel anstrebt, d.h. eine Begrenzung der Erwärmung auf 2 °C gegenüber dem vorindustriellen Wert.

2 Änderung der globalen Mitteltemperatur

2.1 Nächste Zukunft

Für die ersten Jahrzehnte des 21. Jahrhunderts (2016-2035) zeigen die Modellrechnungen eine von den Szenarien fast unabhängige Erwärmung um über 1 °C gegenüber 1850-1900 und um 0,3 bis 0,7 °C gegenüber 1986-2005. Der Unterschied zwischen den beiden Referenzperioden 1850-1900 und 1986-2005 wird mit 0,61 °C angegeben. Der Mittelwert von 1850-1900 entspricht ungefähr dem vorindustriellen Wert. Die Ergebnisse für die Zeit um 2030 zeigen einen Unterschied zwischen den einzelnen RCP-Szenarien von höchstens 0,2 °C. Demgegenüber weichen die einzelnen Klimamodelle um bis zu 0,4 °C voneinander ab. Vorausgesetzt bei den Rechnungen bis 2035 wird, dass es keine größeren Vulkanausbrüche geben wird, die eine kurzfristige Abkühlung bewirken würden. Ebenso wird davon ausgegangen, dass sich die Solareinstrahlung nicht langfristig ändert, deren Einfluss aber als sehr gering eingeschätzt wird.[1] Über dem Land wird die Klimaerwärmung stärker ausfallen als über dem Ozean. Die Arktis sowie die Tropen und Subtropen werden sich stärker erwärmen als die mittleren Breiten. Die Häufigkeit warmer Tage und Nächte wird in den meisten Landgebieten zunehmen, während die der kalten Tage und Nächte abnehmen wird. Hitzewellen werden wahrscheinloch länger anhalten, stärker ausfallen und größere Gebiete umfassen. So werden in Europa die hohen Sommertemperaturen stärker steigen als die mittleren Sommertemperaturen. In einzelnen Regionen können natürliche Klimaschwankungen ebenso wie anthropogene Aerosolemissionen und Landnutzungsänderungen einen größeren Einfluss auf das Klima haben als der externe Antrieb durch Treibhausgase.

2.2 Fernere Zukunft

Bei den Projektionen bis zum Ende des 21. Jahrhunderts ist die Frage von großem politischem Interesse, ob das 2-Grad-Ziel in einem denkbaren Szenario erreicht werden kann. Bei den SRES-Szenarien der beiden letzten IPCC-Berichte war das nicht der Fall. Selbst das niedrigste Szenario B1 lag mit seinem Mittelwert deutlich über der Temperaturzunahme von 2 °C über der vorindustriellen Temperatur. In die neuen RCP-Szenarien wurde deshalb extra ein Szenario aufgenommen, dass die 2-Grad-Marke unterschreitet, das Szenario RCP2.6. Die Ziffer 2.6 bedeutet, dass sich der Strahlungsantrieb seit vorindustrieller Zeit bis 2100 um 2,6 Watt pro m2 erhöhen wird. Die Temperaturerhöhung bis 2081-2100 gegenüber dem Mittel von 1850-1900 wird bei diesem Szenario mit 1,6 °C angegeben bei einer Bandbreite der Modellergebnisse von 0,9-2,3 °C. Gegenüber der jüngsten Vergangenheit (1986-2005) bedeutet das einen Anstieg um 1 °C. Nach dem hohen Szenario RCP8.5 würde sich die globale Mitteltemperatur gegenüber dem vorindustrielen Mittel um 4,3 (3,2-5,4) °C erhöhen und gegenüber der jüngsten Vergangenheit um 3,7 (2,6-4,8) °C.[2]

Auch wenn die Treibhausgasemissionen unmittelbar gestoppt werden (ein rein theoretischer Fall), würde das nicht bedeutet, dass damit auch die Erwärmung zurückgehen würde. Dass hat vor allem zwei Gründe. Zum einen besitzen die wichtigsten Treibhausgase eine lange Lebensdauer. Sie beträgt bei Methan 10 Jahre, bei Lachgas 100 Jahre und bei bestimmten FCKWs einige 1000 Jahre. Das wichtigste anthropogene Treibhausgas, Kohlendioxid, wird durch sehr unterschiedliche Prozesse wieder aus der Atmosphäre entfernt, die auf unterschiedlichen Zeitskalen ablaufen. Die Hälfte einer emittierten Menge an CO2 verschwindet auf diese Weise nach wenigen Jahrzehnten, 15-40 % befinden sich aber auch nach 1000 Jahren noch in der Atmosphäre. Auch nach einer Beendigung der Emissionen wird also eine erhöhte Treibhausgaskonzentration noch lange in der Atmosphäre verbleiben und sie erwärmen. Der zweite Grund für eine anhaltende Erwärmung auch bei einer Nullemission ist die langsame Reaktion des Klimasystems auf Veränderungen des Strahlungsantriebs, die vor allem durch die Trägheit des Ozeans bedingt ist. Der Ozean kann sehr viel Wärme aufnehmen und verteilt sie nur sehr langsam zwischen der Oberfläche und den tieferen Schichten. Daher dauert es Jahrhunderte, bis der Ozean ein Gleichgewicht mit einem neuen Strahlungsantrieb erreicht. Würde sich also die Atmosphäre durch eine geringe Treibhausgaskonzentration abkühlen, würde der Ozean noch über Jahrhunderte seine gespeicherte Wärme an die Atmosphäre abgeben.[3]

3 Niederschläge

Die Niederschläge werden in den nächsten Jahrzehnten sehr wahrscheinlich in den hohen und einigen mittleren Breiten zu- und in den Subtropen abnehmen. In einzelnen Regionen können die Niederschläge von natürlichen Schwankungen, Vulkanausbrüchen und Auswirkungen anthropogener Aerosole beeinflusst werden. Auch bei den Niederschlägen werden die Extreme besonders stark zunehmen. Der Grund für Starkniederschläge liegt in dem durch die Erwärmung bedingten höheren Wasserdampfgehalt der Atmosphäre.

4 Geographische Muster

4.1 Temperaturveränderungen

Klimaprojektionen nach den Szenarien RCP2.6 (links) und RCP8.5 (rechts) bis 2081-2100 im Verhältnis zum Mittel 1986-2005. Gepunktet: starke Übereinstimmung der Modellergebnisse und deutliche Abweichung von natürlichen Schwankungen; gestreift: Modellergebnisse liegen unter den natürlichen Schwankungen.

Die simulierte Erwärmung fällt regional sehr unterschiedlich aus. Dabei lassen sich gewisse Muster erkennen. Zum einen ist die Temperaturerhöhung stärker über dem Land als über dem Ozean. Je nach Szenario liegt der Unterschied zwischen 0,4 und 1,7 °C.[4] Der Grund dafür ist die langsamere Erwärmung des Ozeans. Nur in den hohen nördlichen Breiten gibt es von diesem Muster eine deutliche Abweichung: Die Atmosphäre über dem Arktischen Ozean erwärmt sich bis zum Ende des 21. Jahrhunderts um 1-2 °C mehr als die angrenzenden Landmassen. Ursache ist das starke Abschmelzen des arktischen Meereises, wodurch ein positiver Rückkopplungseffekt angestoßen wird: Die vom Eis reflektierte Sonnenstrahlung wird nach dem Schmelzen des Eises vom Meerwasser absorbiert und in Wärmestrahlen umgewandelt, die die untere Atmosphäre zusätzlich zum Treibhauseffekt erwärmen.

Die Landgebiete zeigen die stärksten Erwärmungen in den hohen nördlichen Breiten über Sibirien, Kanada und Alaska. Hier wird der Temperaturanstieg ca. 8,3 °C nach dem Szenario RCP8.5 und 2,2 nach RCP2.6 betragen.[4] Für diese sogenannte Arktische Verstärkung sind u.a. Schnee- und Eiseffekte verantwortlich. Die heute von großen Eis- und winterlichem Schnee bedeckten Areale werden durch die Erwärmung immer weiter zurückgehen. Dadurch wird über die Albedo-Rückkopplung die Erwärmung weiter erhöht, was wiederum die Eis- und Schneeflächen noch schneller schrumpfen lässt usw.[5] Auf der Südhalbkugel wirkt sich dieser Effekt weniger aus. Hier ist nur der riesige Antarktische Eisschild nennenswert mit Eis- und Schnee bedeckt, an dessen tiefe Temperaturen die globale Erwärmung wenig ändern wird. Außerdem nimmt der Ozean um die Antarktis durch eine starke Tiefenkonvektion sehr viel Wärme auf.[6] Eine weitere Auffälligkeit ist die stärkeren Temperaturzunahmen im Innern der Kontinente im Vergleich zu den küstennahen Gebieten. Hier wirkt sich der dämpfende Einfluss der angrenzenden Meere aus. Verhältnismäßig gering fällt die Erwärmung als Folge der Abschwächung des Nordatlantikstroms, der Fortsetzung des Golfstroms, im Nordatlantik aus.

Deutlich sind am Ende des 21. Jahrhunderts auch in den verschiedenen Regionen die Unterschiede zwischen den einzelnen Szenarien. So erwärmt sich Mitteleuropa nach dem Szenario RCP8.5 um über 2 °C mehr als nach dem Szenario RCP2.6. Die arktischen Temperaturen liegen bei dem höheren Szenario sogar um bis zu 5 °C höher.

4.2 Änderungen der Niederschläge

Klimaprojektionen des Niederschlags nach den Szenarien RCP2.6 (links) und RCP8.5 (rechts) bis 2081-2100 im Verhältnis zum Mittel 1986-2005. Gepunktet: starke Übereinstimmung der Modellergebnisse und deutliche Abweichung von natürlichen Schwankungen; gestreift: Modellergebnisse liegen unter den natürlichen Schwankungen.

Durch höhere Temperaturen erhöht sich allgemein die potentielle Verdunstung und der Niederschlag. Eine wärmere Atmosphäre kann mehr Wasserdampf aufnehmen, der Niederschläge reichlicher ausfallen lässt. Dabei gibt es jedoch große regionale und saisonale Unterschiede. In den höheren Breiten kommt es im Sommer wie im Winter zu höheren Niederschlägen von 20 % und mehr. Ebenso ist mit höheren Niederschlägen über den tropischen Ozeanen und in einigen tropischen Monsungebieten zu rechnen. In den mittleren Breiten wird es im Sommer wahrscheinlich weniger, im Winter mehr Niederschlag geben. Nur im östlichen Asien werden auch im Sommer mehr Niederschläge fallen. In den ohnehin trockenen Subtropen nehmen die Niederschläge in den meisten Gebieten wahrscheinlich ganzjährig ab, so um bis zu 20 % im Mittelmeerraum und in der Karibik.

5 Einzelnachweise

  1. IPCC (2013): Technical Summary. In: Climate Change 2013: The Physical Science Basis, 5.4
  2. IPCC (2013): Climate Change 2013, Working Group I: The Science of Climate Change, 12.4.1.1, Table 12.2 und 12.3
  3. IPCC (2013): Climate Change 2013, Working Group I: The Science of Climate Change, FAQ 12.3
  4. 4,0 4,1 IPCC (2013): Climate Change 2013, Working Group I: The Science of Climate Change, Table 12.2
  5. Weitere Effekte werden in dem Artikel Arktische Verstärkung dargestellt
  6. IPCC (2013): Climate Change 2013, Working Group I: The Science of Climate Change, 12.4.3.1


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8 Lizenzhinweis

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