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Quelle: NASA - widespread twilight zone detected around clouds

Globale Klimamodelle - Einfluss von Diskrepanzen bei Temperatur und Feuchtigkeit auf gekoppelte Wechselwirkungen in Klimaszenarien

Des öftern lesen wir dass Computermodelle, welche globale Klimaszenarien wiedergeben wie die 2 bis 8 Grad Erwärmung bis 2100*), mittels Wetterbeobachtungen laufend auf ihre Tauglichkeit getestet und abgestimmt werden. In diesem draft paper, datiert vom 6. Juli 2007, haben V. O. John and B. J. Soden von der ‘Rosenstiel School for Marine and Atmospheric Science’ (Universität von Miami) das neuste Messgerät beschrieben - den Atmospheric Infrared Sounder (AIRS), einen spektral hochauflöslichen Infrarot-Strahlungsmesser, welcher dazu entworfen wurde, ein vertikales Profil von Temperatur- und Feuchtigkeitsverteilung der Atmosphäre zu vermitteln, und zwar mit einer höheren Genauigkeit und Auflösung als herkömmliche Satelliten-Messgeräte. Mit Hilfe dieser neusten Technologie kam die Studie zu folgenden Schlussfolgerungen (Seite X-9):

“Die obigen Abstimmungen haben weitreichende Diskrepanzen zwischen einzelnen Klimamodellen festgestellt, wenn es um deren Fähigkeit geht, die jährliche, durchschnittliche Verteilung von Wasserdampf nach Klimazonen und Temperatur zu simulieren. Man muss aber bedenken, dass die Reaktion des Klimas auf Temperatur und Wasserdampf im Modell wiederum von den prognostizierten Störungseinwirkungen auf diese Bereiche abhängt und nicht von deren Zustand. [Dies macht die ganze Sache noch komplizierter, sic!]. Daher bleiben die Auswirkungen dieser Unsicherheiten auf die Brauchbarkeit eines solchen Modelles zwecks Studien zum Klimawandel fraglich.”

Weiter mit Seite X-11:
In diesem Abschnitt legen  John und Soden dar, dass Computermodelle generell der freien Troposphäre eine zu kalte Temperatur zuschreiben. Weiter führen sie aus, dass sich die vertikal integrierte Abweichung zum Mittelwert der globalen Temperatur gemäss AIRS mit zunehmender Höhe in der freien Troposphäre noch vergrössert, um schliesslich eine maximale Abweichung von 6°C (!) über den Extratropen (nördlich des Wendekreises) zu erreichen, und dies im Vergleich mit allen Beobachtungsnetzwerken.

“Auf der anderen Seite simulieren Computermodelle einen viel grösseren Feuchtigkeitsgrad in der freien Troposphäre. Im modellübergreifenden Durchschnitt beträgt der besagte Unterschied gegen 75% in der oberen Troposphäre, er kann aber durchaus bei individuellen Modellen einmal 200% übersteigen. Dies wiedergibt der grosse Unterschied von einem Modell zum andern.  Unter den hier betrachteten Modellen variert der vertikal integrierte Unterschied in der freien Troposphäre (zwischen 850 und 200HPa) zwischen 4,89 und 24,64%. Tatsache ist, dass die simulierte freie Troposphäre sowohl zu kalt als auch zu feucht ist gegenüber den Beobachtungen. Somit müssen die mittleren Unterschiede der mangelnden Fähigkeit der Modelle zugeschrieben werden, die klimatologische Verteilung der relativen Häufigkeiten richtig zu simulieren. Die Gründe für dies Unterschiede sind unklar. Wir empfehlen daher für die Zukunft detaillierte Sensibilitätsstudien der Klimamodelle.”

 Skepsis gegenüber Klimamodellen erlaubt

Die vertikale und horizontale, nach Klimazonen aufgeteilte, Verteilung der Atmosphäre inklusive Wasserdampf ist äusserst komplex. Das Wechselspiel von Sonne, Ozeane, Meeresströmungen, Wasserdampf, Wolken, Wind und Temperatur, zusammen mit vielen anderen einwirkenden Faktoren und Rückwirkungen ist aber das Minimum, das wir brauchen, bevor wir uns auch nur ansatzweise an Szenarien für eine Entwicklung der weltweit gemittelten Oberflächentemperatur heranwagen können , so wie sie in den IPCC-Berichten skizziert werden, nämlich in einem Zusammenhang mit einer vermuteten Verdoppelung des CO2-Gehalts der Atmosphäre bis 2100.

Aus diesem Grund können Sherwood, Keith und Craig Idso vom “Center for the Study of Carbon Dioxide & Global Change” (CO2-Science) nur noch folgende Bemerkung machen: “Wenn diese wundersamen Modelle nicht einmal das mittlere, jährliche, vertikale Temperaturprofil mit dem Wasserdampfgehalt in der heutigen Atmosphäre wiedergeben können, wie sollen wir dann an irgend etwas glauben, was sie für die Zukunft vorschlagen.”

Eine ähnlich gelagerte Studie von Roy W. Spencer et al. schaut dasselbe Problem der chaotischen Wechselwirkungen innerhalb des Weltklimas aus einem anderen Blickwinkel an. Gleich zu Beginn erwähnt die Spencer-Studie in Bezug auf die Niederschlagssysteme, die das Forschungsteam über den Tropen untersucht hat: “Die Niederschlagszonen produzieren sowohl Wolken, welche die Atmosphäre durch langwellige ‘Treibauseffekte’ erwärmen, und gleichzeitig die Erdoberfläche durch zurückgeworfenes, kurzwelliges Sonnenlicht (Schatten) kühlen. Jegliches Ungleichgewicht zwischen den beiden grossen Einflüssen können auf die globale Erwärmungszenarien verstärkende oder abschwächende Wirkungen haben.” [auch Chou and Lindzen, 2002; Soden und Held, 2006]. (feedbacks and the importance of short-term cicles by Roger Pielke Sr. Research Group News on Climate Science).

Dem Problem umfassend gewidmet hat sich auch Kerstin Schepanski von der ‘MATHEMATISCH - NATURWISSENSCHAFTLICHE FAKULTÄT DER CHRISTIAN-ALBRECHTS-UNIVERSITÄT ZU KIEL’
erstellt am INSTITUT FÜR MEERESWISSENSCHAFTEN, Forschungsbereich ’maritime Meteorologie’ - in ihrer ausgezeichneten Diplomarbeit unter dem etwas unspektakulären Titel
 Natürliche Variabilität der Wolken im Klimamodell”

Ziel ist es,Wechselwirkungen aufzuzeigen. Im Vergleich zwischen modellierter und beobachteter SST zeigen sich Abweichungen von bis zu 6 K [Hatten wir dies nicht schon mal?]. Ein Vergleich von Korrelationen zwischen Bedeckungsgrad und SST sowohl mit Modelldaten als auch mit Beobachtungsdaten zeigt jedoch, dass die Haupkorrelationsmuster vom Modell wiedergegeben werden. Jedoch können aufgrund der gröberen Auflösung im Modell kleinskalige Wechselwirkungen nicht im Detail wiedergegeben werden.” (Zitat aus der Zusammenfassung)

Besteht der Einfluss einer erhöhten Temperatur im Zusammenhang mit Wolkenbildungen und Auflösungen nicht gerade aus solchen kleinskaligen Wechselwirkungen? Auffallend ist zudem, dass während der kurzen Zeit von etwa 22 Jahren flächendeckenden Wolkenbeobachtungen die schattenspendenden tiefen Wolken eher abgenommen haben, besonders ab 1998, (siehe ISCCP GISS NASA). Gleichzeitig sind die Computermodelle immer von einer gleichmässigen durchschnittlichen Wolkenbedeckung ausgegangen. So schreibt Frau Schepanski auf Seite 29:

Ein Problem im Verständnis dieser natürlichen Klimavariabilität liegt in den noch unbekannten Auswirkungen von anthropogenen Klimafaktoren. Um zwischen natürlicher und antropogen erzeugter Klimavariabilität zu unterscheiden, reichen jedoch 20 Jahre Beobachtungsdaten nicht aus.

Kommt mir irgendwie bekannt vor. Trotzdem geben Computermodelle vor, dass das Zusammenwirken von mehr CO2 mit mehr Wasserdampf-Aufnahmefähigkeit einer wärmeren Atmosphäre eine auf ganze 3 - 4 ° C*)  (im Schnitt)verstärkte Erwärmung bis 2100 bewirken soll. Dass dabei der Mensch an allem schuld ist, wird natürlich bereits vorausgesetzt. Die bestehenden Unsicherheiten werden totgeschwiegen, zum Teil auch im IPCC-Bericht. Das zwielichtige Bild passt gut zur oben abgebildeten “Twilight Zone”, welche die NASA entdeckt hat. “But hey, we are in climate business, anything goes! The science is settled - debate is over!” meint ghw von oekologismus.de dazu ironisch.

*) Fussnote gemäss Imput eines fachkundigen Kommentators:

1) Klimasensitivitaet. Das ist eine Zahl angegeben in K/W/m2, die angibt, was die Gleichgewichtsreaktion eines Klimamodells auf ein bestimmtes radiatives forcing ist. Der Mittelwert der Modelle liegt bei 0.7K/W/m2. Bei 2*CO2=3.8W/m2 erhaelt man eine mittlere Temperaturaenderung von 3K. Jedoch erst nach dutzenden, ja hunderten von Jahren, da das System sehr lange braucht ins Gleichgewicht zu kommen. Mit Sicherheit NICHT 2100. Fuer 2*CO2 liegen die Modelle bei 2-4.5°C und das schon seit vielen Jahren (daher mit Sicherheit nicht “neue” Richtzahl.
2) Die transiente Klimaresponse: Erwaermungsrate bei 1% CO2 Anstieg pro Jahr (wir liegen zur Zeit klar ueber den 1%).
3) Die Temperatur im Jahr 2100 bei realistischen Scenarios. Das ist die 1.1-6.4°C.