Erderwärmung
26.01.2018

„Richtig und genau zählen“: Wie Wissenschaftler den Klimawandel berechnen

Foto: istockphoto/cestes001
Hurrikan Maria zerstörte große Teile der Karibikinsel Puerto Rico. Solche Extreme könnten sich durch den Klimawandel weiter verstärken

Wissenschaftler untersuchen mit komplexen Modellen, wie sich das Klima in den kommenden Jahrzehnten entwickeln wird. Das Zwei-Grad-Ziel haben sie nie als sichere Grenze bezeichnet.

Seite 1Seite 2Seite 3nächste Seite

Die Erde wird wärmer,  auch wenn es nicht jeder Politiker wahrhaben will. Wissenschaftler versuchen, mit verschiedenen Modellen die Entwicklung vorherzusagen. Wenn übergeordnete Gremien wie der Weltklimarat IPCC ihre Prognosen abgeben, werten sie in der Regel die Ergebnisse zahlreicher Klimaforscher statistisch aus. Das ist aber nur der einfache Teil. Denn in der Grundlage, den einzelnen Modellen, steckt noch mehr Mathematik. Die muss man nicht im Detail verstehen, wenn man sich mit dem Thema beschäftigt. Aber eine Idee von der Herangehensweise der Wissenschaftler hilft, die Prognosen zu interpretieren.

Anzeige

Anzeige

Am Anfang steht keine Statistik. Am Anfang steht ein Modell des Klimasystems und der Einflüsse darauf. „Die Basis sind die Grundgesetze der Natur“, erklärt Reto Knutti, Leiter der Gruppe für Klimaphysik am Institut für Atmosphäre und Klima des Departements Umweltwissenschaften der ETH Zürich. Knutti, außerdem Mitglied im ETH-Kompetenzzentrum Center for Climate Systems Modeling und einer der Hauptautoren des IPPC-Klimaberichts, weiß:  Von der Energie- und Impulserhaltung bis zur Fluiddynamik muss auch im Klimasystem gelten, was in der Physik allgemein gilt.

„Das System ist beliebig kompliziert“

Milliarden von Faktoren beeinflussen das Klima – und sich untereinander. „Das System ist beliebig kompliziert“, sagt Knutti. Um die Korrelation bestimmter Faktoren miteinander zu beschreiben, nutzen Mathematiker Korrelationsmatrizen, große Konstrukte mit einer Vielzahl von Elementen. Ein einfaches Beispiel für eine Korrelation sieht so aus: Steigt die Temperatur am Nordpol, schmilzt dort das Eis. Kompliziertere Zusammenhänge werden sichtbar, wenn die durch die Eisschmelze veränderte Reflexion des Sonnenlichts berechnet wird, die Auswirkung auf die Atmosphäre, die Wassertemperatur und die Flora und Fauna vor Ort – sowie die Rückkopplung des Einflusses dieser Faktoren auf die Temperatur. So geht es immer weiter.

Damit die Rechnerei nicht ausufert, überlegen sich die Wissenschaftler, was sie tatsächlich beschreiben wollen. Manches vereinfachen sie und setzen für bestimmte Faktoren Konstanten ein.
Bei einem Modell für den Ozean kann das etwa die Atmosphärenchemie sein, die die Wolkenbildung beeinflusst. Würde man dafür keine Konstanten einsetzen, hätte man 200 chemische Komponenten mehr, erläutert Knutti: „Das sind 200 Variablen, für die ich berechnen muss, was die tun.“

Manche Prozesse kann man nicht berechnen

Es gibt übrigens Prozesse, die man gar nicht berechnen kann. So können die Wissenschaftler beispielsweise die Reflexion des Sonnenlichts an Kornfeldern nicht vollkommen physikalisch beschreiben, erklärt der Klimaphysiker: „Wir greifen dann auf empirische Erfahrungswerte wie etwa Satellitenmessungen zurück.“

Wichtig ist auch die Frage der Skala. Wenn etwa das Verhalten großer Meeresströmungen in das Modell einfließen soll, werden bei den Berechnungen kleinere Effekte nicht einzeln berücksichtigt. Beispiele dafür sind Ebbe, Flut oder die Bewegung eines Fisches. All dies spielt zwar eine Rolle, wäre für das Modell aber zu klein. „Wir betrachten diese Effekte in der Summe wie einen Diffusionsprozess, der zu Durchmischung führt, eine Annäherung, und wir sehen dann auch, welchen Effekt es hat, wenn man den Wert verändert“, beschreibt Knutti die Vorgehensweise.

Seite 1Seite 2Seite 3nächste Seite
Keywords:
Klimawandel | Wissenschaft | Erderwärmung | Klimasystem
Ressorts:
Governance | Technology

Neuen Kommentar schreiben

 

bizz energy Dezember 2017/Januar 2018

Die aktuelle Ausgabe gibt es ab sofort am Kiosk oder bei unserem Abonnentenservice unter (Mail:bizzenergy@pressup.de) sowie als E-Paper bei iKiosk oder Readly.

 
 

bizz energy Research

Welche Stellschrauben können Sie drehen, um Ihren Bestandswindpark zu optimieren?
Mithilfe des interaktiven Datentools von bizz energy Research sehen Sie die Effekte auf den Netto-Cashflow.


Link zum Cashflow-Rechner von bizz energy Research