RSS web feed
Wie sensitiv reagiert das Klima auf steigende Emissionen?
Der menschenverursachte CO-Ausstoss ist seit 2000 viermal stärker angestiegen als noch während der vorangehenden Dekade. Dabei sind die natürlichen CO2-Senken gewachsen, allerdings langsamer als das verbleibende CO2 in der Atmosphäre. Letztere hat sich seit 2000 um 2 Teile (ppm) pro Jahr weiter angereichert. Dieses Wachstum ist somit 33% schneller als während den vorangehenden 20 Jahren. Alle diese Veränderungen sind typisch für einen Karbonzyklus, welcher das Klima stärker als bisher antreibt und dies früher als bisher angenommen. Soweit die Schlagzeilen aus dem annual update of the global carbon budget and trends of the Global Carbon Project.
A) Nachvollzug der globalen Temperaturgeschichte mit den vergangenen Emissionen durch Klimamodelle
Klimatologe Stephen E. Schwartz über die grossen Unsicherheiten in Bezug auf Aerosole, über die “Wärmekapazität, die Zeitkonstante und die Empfindlichkeit des Klimasystems der Erde” (Heat capacity, time constant and the earth’s climate sensitivity, Schwartz 2007) was in der Folge durch das prominente Forscherteam Foster, J. Annan, G. Schmidt (Realclimate), M. E. Mann (Realclimate, Hockeyschläger) heftig diskutiert wurde; Unser Nichtwissen über die Klimasensitivität in tiefen und hohen Breitengraden und die Konsequenz daraus, (The consequences of not knowing low- and high-latitude climate sensitivity, D. Rind, 2008); Der Blog “Sciencebits” von Klimatologe Shaviv, 2006 über kosmische Strahlung und das Klima (Cosmic Rays and Climate); die kosmische Strahlung und das Projekt “Wolke” (“cosmic rays and the cloud project”) C.E.R.N, in Genf, Schweiz; zahlreiche Publikationen durch Atmosphärenphysiker Henrik Svensmark über kosmische Strahlung, Wolken, Aerosole; Scafetta, West (2007) über die direkten und indirekten Auswirkungen der unterschiedlichen Solarstrahlung; Josh Willis, Jet Propulsion Laboratory, Nasa, verteidigt im “Climate Science Weblog” die IPCC-Position über die menschengewirkte Erwärmung der Ozeane doch sehr vage:
Schätzungen wie diejenige von Levitus sind gut genug um auszusagen, dass sich die Strahlungsbilanz der Ozeane während mittlerweile 50 Jahren weitgehend in einem Ungleichgewicht befindet, sie sind aber nicht genau genug, um jährliche Schwankungen richtig zu interpretieren, und die dekadischen Schwankungen wurden durch Datenprobleme heimgesucht. Während wir diese Probleme beseitigen, werden wir uns ein besseres Bild über diese jährlichen und dekadischen Schwankungen [der Meerestemperaturen] machen können. Dann erst werden wir anfangen können zu fragen, ob die Modelle dies richtig wiedergeben.
B) Die Beziehung zwischen der Temperaturgeschichte und der “effektiven Klimasensitivität”
Constraints on the transient climate response from observed global temperature and ocean heat uptake, R. Knutti, L. Tomassini, ETH Zurich (AGU 2008); Climate Forcing and Climate Response, IPCC TAR, the scientific basis, chapter 9.2.1; Monckton and Climate sensitivity – teacher or student?
C) Die Beziehung zwischen der “effektiven Klimasensitivität” und den Emissionsszenarien
Constraining Climate Model Parameters from Observed 20th Century Changes, Chris E. Forest, Peter H. Stone and Andrei P. Sokolov, MIT Joint Program on the Science and Policy of Global Change, April 2008; und hier ist ein Zitat aus einem Abstract einer vereinfachten Version eines Papers mit dem Titel “Chaotic Radiative Forcing, Feedback Stripes, and the Overestimation of Climate Sensitivity”, welches am 25. Juni 2008 zur Publikation im “Bulletin of the American Meteorological Society” eingereicht wurde. Der Autor: Dr. Roy W. Spencer:
Die neue Interpretation schlägt eine sehr niedrige Klimaempfindlichkeit vor (suggests a very low sensitivity). Falls die neue Schätzung der Klimasensitivität exakt ist, würde dies lediglich 0,5°C menschengemachte Erwärmung bis zum Jahr 2100 bedeuten. Die neue Klimasensitivität würde auch bedeuten, dass die während des letzten Jahrhunderts beobachtete Erwärmung nicht alleine durch menchenverursachte Treibhausgasemissionen erklärbar ist, sondern einer Erklärung über eine vorwiegend natürliche Ursache bedarf.
Die IPCC-Position
Kapitel 3 des Sonderberichtes über Emissionsszenarien (IPCC 2001) teilt die trebenden Kräfte für künftige Treibhausgasemissionen bis 2100 in sechs Kategorien ein :
1) Bevölkerung
2) Wirtschaftliche und soziale Entwicklung
3) Energie und Umwelt
4) Landwirtschaft und Emissionen aus Bodennutzung
5) Emissionen anderer Gase
6) Politische Massnahmen
Climatepatrol hat unterdessen die in den AOGCM-Modellen verwendete effektive Klimasensitivität erörtert. Sie beträgt 2.5°C bei einer sofortigen Verdoppelung der Treibhausgase im Vergleich zu vorindustriellen Werten.
Neueste Forschungsergebnisse und die IPCC-Position
Nehmen wir einmal an, die führenden Klimatologen Schwartz, Shaviv, Scafetta und Spencer – um nur ein paar mit kürzlichen Veröffentlichungen zu erwähnen – liegen falsch, wenn sie eine niedrige Sensitivität des Klimasystems gegenüber menschlichen Einflüssen vertreten, und betrachten wir mal die Analyse über die Klimasensitivität wie sie in den berühmten AOGCM-Modellen verwendet wird. Diese Modelle produzieren einen ganzen Fächer von Temperaturreaktionen auf SRES-Emissionsszenarien. Forest, Stone, Sokolov (2008) kamen in ihrem ”MIT joint program on the Science and Policy of Global Change” (siehe Ziffer C oben) auf verschiedene, von der Deklaration etwas abweichende Schätzungen über die Klimasensitivitäten, wie sie in den Modellläufen der verschiedenen SRES-Szenarien verwendet wurden. Somit kommt die transiente Reaktion des modellierten Klimas, wie es vom MIT-Modell evaluiert wurde, einer effektiven Klimasensitivität von ungefähr 2,7 K für eine CO2-Verdoppelung nahe, was etwas über der in den AOGCM-Modellen gesetzten Sensitivität von 2.5 K liegt, wie sie auch in den SRES-Szenarien im IPCC TAR wiedergegeben wurde. Aber hier kommt das wirkliche Problem: Die AOGCM-Modelle projezierten gemäss dieser neuen Studie viel zu viel Wärmeaufnahme auf die Ozeane, wenn man dieselbe mit der tatsächlich gemessenen Ozeanerwärmung des 20. Jahrhunderts vergleicht. Es ist schon so, dass die Modelle die im 20. Jahrhundert gemessene Erwärmung der Erdoberfläche auch anhand der etwas höheren effektiven Klimasensitivität (mit dem langsamer als erwarteten Wärmetransfer auf die Ozeane) nachvollziehen können, aber unter einer Bedingung: Man braucht dazu einfach nur die grosse Bandbreite von Unsicherheiten in Bezug auf den Einfluss von Aerosolen ”auszunutzen”. Damit können die Modelle unter Umständen eine grössere Abkühlung durch Industrieaerosole im 2O. Jahrhundert nachvollziehen, insbesondere bevor der Einfluss der sich beschleunigenden CO2 -Konzentration in der Atmosphäre auf das Jahrhundertende hin zu greifen begann. Wo immer sich die Emissionen in den Szenarien für das 21. Jahrhundert stabilisieren, hat dies zur Folge, dass die weiter ansteigende Konzentration der Treibhausgase in der Atmosphäre die Aerosolabkühlung der jährlichen Emissionen quasi immer mehr in den Schatten stellen.
Die Schlüsse, die Climatepatrol daraus zieht
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Modelle auf eine Weise manipuliert (constrained) werden, indem die Industrieaerosole im 20. Jahrhundert mit einem noch stark kühlenden Einfluss auf die Temperatur eingeschätzt werden, was die geringe Erwärmung von +0.6°C bis 1990 nachvollziehen soll. Gleichzeitig wird mit denselben Modellen ein ganzer Fächer von künftigen Erwärmungsszenarien von ganzen 1,1 – 6,4°C bis 2100 (IPCC-Bereich), der weitgehend von den Emissionsszenarien abhängt, veranschlagt. Diese grosse Bandbreite von möglichen zukünftigen Temperaturentwicklungen will den Politikern indirekt suggerieren, dass es ganz auf deren Entscheide ankommt, wie sich unser Planet entwickeln wird. Die Frage bleibt, ob wir alleine mit unseren Abgasen wirklich einen derart grossen Einfluss auf die weltweiten Temperaturen ausüben und ausüben werden. Die Sache mit dem “Wir” wird noch komplizierter seit China dieses Jahr mit dessen energieintensivem Wirtschaftsboom die USA in Sachen Treibhausgasausstossen überholt hat.
Welchen Unterschied können wir bis zum Jahr 2100 machen, ausgehend von einer Klimasensitivität von 2,7 (mittlerer IPCC-Wert gemäss MIT)
Da das Klimasystem bis 2100 niemals in ein neues Gleichgewicht gesetzt werden kann, hat das IPCC einen Wert veröffentlicht unter der Annahme, dass sich die CO2-Konzentration in der Atmosphäre pro Jahr um durchschnittlich 1% pro Jahr erhöht. Dies würde auf eine CO2-Konzentration von 964 ppm bis 2100 hinauslaufen. Um einen solch hohen Wert zu erreichen, könnten wir sofort anfangen, 17 Gigatonnen (gt) Karbon pro Jahr (gegenüber 10 gt im Jahre 2007) in die Luft zu pusten, um dann im Jahr 2100 sogar bei 30 gt anzukommen. Climatepatrol hat diese Rechnung unter der Annahme gemacht, dass der luftgetragene Anteil des CO2 (airborne fraction = AF) bis 2100 auf 55% ansteigen wird (während dannzumal noch 45% durch Land und Ozeane aufgenommen wird). Die AF erhöhte sich gemäss dem ”Global Carbon Project” während den vergangenen 50 jahren von 40 auf 45%, dies mit starken Jahresschwankungen. Die Temperaturerhöhung für eine solch extreme Annahme würde 3,6°C bis 2100 über den 1990-Werten bedeuten. Die Ironie gegenüber der Panikmache in den Schlagzeilen ist nun die, dass das CO2 in der Atmosphäre zur Zeit trotz dem vergangenen Weltwirtschaftsboom viel langsamer gewachsen ist, dies im Gegensatz zum Eindruck der angeblich viermal schneller gewachsenen Emissionen. Bleiben wir beim jährlichen Wachstum von 1% CO2. Nehmen wir einmal an, dass im Gegensatz zu diesen im Schnitt 25 gt Karbon pro Jahr (gegenüber 10 gt heute, damit sind 1% Wachstum pro Jahr im Hinblick auf die knappen Ressourcen unrealistisch) “nur” 15 gt pro Jahr (im Durchschnitt des 21. Jahrhunderts) in die Atmosphäre gelangen, dann hätten wir einen Einfluss auf die Globaltemperatur von -1.1°C im Jahre 2100 (bei der veranschlagten effektiven Klimasensitivität von 2.7 K). Damit kommen wir noch auf etwa +2.5°C gegenüber 1990 in einem stark vereinfachten Modell. Dieser projezierte Einfluss von 1,1° (einer Stabilisierung der Emissionen gegen Mitte des 21. Jahrhunderts) würde aber weiter auf ein paar Zehntelsgrade reduziert infolge des Einflusses von solchen Milderungsmassnahmen (mitigation effects), die mit einer reduzierten Gewichtung von Aerosolen in der Atmosphere bei kontinuierlich ansteigender CO2-Konzentration einhergehen. Viele Wissenschaftler weisen auf diesen Soforteffekt von raschen “Milderungsmassnahmen” auf die sofortige Temperaturreaktion des Klimasystems hin. Dabei sprechen wir hier doch erst von einer Stabilisierung von Emissionen, womit wir uns bereits unterhalb der SRES-Szenarien der A-Familie einordnen würden (z.B. A2). Der gleiche Effekt bedeutet, dass bei sofortiger Reduktion von Emssionen das CO2 sich in der Atmosphäre weiter anreichern würde, dass aber die kühlenden Aerosole sofort hinuntergefahren würden. Das mögliche Resultat könnte sein: Kein messbarer Einfluss auf die Globaltemperatur bis 2050 aber mögliche regionale Klimaänderungen infolge fehlender Aerosole, mehr Dürren, mehr Hunger, mehr Armut. Möglich wäre es. Wir wissen es schlicht nicht.
Welchen Unterschied können wir bis 2100 machen, wenn wir von einer niedrigen Klimasensitivität ausgehen? Was gibt es unabhängig von diesem Einfluss zu tun?
Wenn sich nun herausstellen sollte, dass die oben aufgelisteten Klimaskeptiker recht haben, und dass die Klimasensitivität eventuell sogar unter der Bandbreite des IPCC zu stehen kommt, dann dürfte die “globale Erwärmung” bald kein Thema mehr sein, wohl aber “Klimaänderungen” jeglicher Art. Werden wir uns dann bald wieder auf die dringlichsten Probleme dieses Jahrhunderts konzentrieren wie etwa: sauberes Wasser, Welternährung, Rohstoffknappheit, Gesundheit, Armut, Freiheit und Frieden? Dazu gehört natürlich Forschung und Entwicklung, die Entwicklung von sauberen Energiequellen und Anpassung an künftige Klimaänderungen. Auch die Wiederaufforstung von Regenwäldern müsste ein Thema sein, oder die Errichtung von Dämmen, Deichen, usw. (mit oder ohne steigenden Meeresspiegel). Climatepatrol findet, dass Massnahmen, die auf die Treibhausgase zielen, wie etwa eine schnelle, weltweite Energierationierung, ein weltweites System für den Karbon-Handel, oder aber viel Geld für Karbonsequestrierung und sonstigem Geoenginerring, usw, zuallererst die Armen dieser Welt treffen werden. So wurde während der Konferenz des “Copenhagen consensus” erwähnt, dass unter der Annahme, die Reaktion des Klimas auf menschliche Aktivitäten sei gering, jegliche Massnahmen zur Milderung dessen Effektes (Temperatur, Meeresspiegelerhöhung, etc.) auf künftige Generationen (etwa durch Massnahmen zur sofortigen Reduktion von Treibhausgasemissionen) das menschliche Wohlergehen stärker beinträchtigen würde als umgekehrt ein möglicherweise positiver Mitigationseffekt diesen auffangen würde. Dies wurde durch führende Ökonomen im Rahmen des Kopenhagen Konsenses diskutiert.
Manche würden entgegnen, dass Ökonomen nie das ganze Bild der Zerstörung der Ökosysteme einer möglichen katastrophalen Klimaerwärmung sehen wollen. Bitte lesen Sie weiter, was Lead-Autoren des IPCC zur künftigen Klimavorhersage und dessen Folgen zu sagen haben: Sie kamen unter vielen anderen Fragestellungen auch dazu zu Wort. Sie fanden “bedeutsame Ungenauigkeiten in der Vorhersage des Klimawandels, die zu denken geben”. (Siehe Environmental Research Web, und gefundenhier). Endlich mal ein Eingeständnis von Schwindel aus dem Nähkästchen des IPCC?
Notes:
“Equilibrium climate sensitivity”, as commonly used in the IPCC, is the sensitivity that translates to a certain increase in average global surface air temperature per unit of forcing. For a doubling of CO2, the new forcing results in an increase of about 1.2°C, yet without taking into account feedbacks of the earth system as a result of this new forcing ; IPCC, chapter 9.
“Transient climate sensitivity” for 1%/yr increasing CO2
A common standardised forcing scenario specifies atmospheric CO2 to increase at a rate of 1%/year compound until the concentration doubles (or quadruples) and is then held constant. The CO2 content of the atmosphere has not, and likely will not, increase at this rate (let alone suddenly remain constant at twice or four times an initial value). If regarded as a proxy for all greenhouse gases, however, an ?equivalent CO2? increase of 1%/yr does give a forcing within the range of the SRES scenarios. (IPCC TAR, the scientific basis, chapter 9, transient climate response TCR).
“Effective climate sensitivity” is a measure of the strength of the feedbacks at a particular time and it may vary with forcing history and climate state (IPCC TAR, chapter 9).
