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Gravierende Unterschiede

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 25.11.2014 13:07

Prognosen sind nicht nur dann schwierig, wenn sie die Zukunft betreffen. Gängige Klimamodelle schwächeln offenbar bei der Nachbildung der Vergangenheit - zumindest, wenn man den in Bohrkernen und Korallenstöcken schlummernden Informationen über die Meerwassertemperaturen vergangener Zeiten glauben darf. In den Abhandlungen der US-amerikanischen Akademie der Wissenschaften haben zwei Wissenschaftler jetzt einen Vergleich zwischen diesen Archiv-Informationen und Modelldaten vorgelegt. Ergebnis: Wenn sich der simulierte Zeitraum über viele Jahrzehnte oder gar Jahrhunderte erstreckt, können die Modelle die im Ozean vorkommenden regionalen Temperaturschwankungen nicht richtig nachbilden.

Sedimentbohrkerne wie dieser an Deck der "DP Hunter" liefern Daten zur Wassertemperatur in der Vergangenheit.Thomas Läpple vom Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung und Peter Huybers von der Harvard-Universität haben zusammengetragen, was für die vergangenen 7000 Jahre an Informationen über die Meeresoberflächentemperaturen vorliegt. Nur für die vergangenen 150 Jahre konnten sie dabei auf Instrumentenmessungen zurückgreifen, für die Zeit davor mussten sie sogenannte Proxies heranziehen. Das sind Informationen aus Sedimentbohrkernen oder Korallenstöcken, aus denen man Rückschlüsse auf die Wassertemperatur ziehen kann. Sie stammen aus vielen Teilen der Welt, liefern aber nur ein Bild der Verhältnisse am jeweiligen Ort. „Die natürlichen regionalen Schwankungen sind überraschend groß“, so Thomas Läpple, der eine Nachwuchsforschergruppe am Potsdamer AWI-Standort leitet. Noch größer war die Überraschung, dass die aktuellen Klimamodelle diese Schwankungen nicht nachbilden konnten, sondern ein viel einheitlicheres Bild lieferten, als dies aus den kombinierten Mess- und Proxy-Daten hervorgeht. Vor allem in den Tropen schwankten die Wassertemperaturen in den Proxy-Daten um das Fünfzigfache der modellierten Werte, wenn man die Entwicklung auf ein paar Jahrhunderte betrachtete. Auf einer Zeitskala von Jahrtausenden betrug die Diskrepanz sogar das Hundertfache.

Worauf der Unterschied zurückzuführen ist, wissen die Forscher nicht. Schwächen bei den Proxies kämen in Frage, die ja keine Temperaturwerte liefern, sondern nur Indizien in der Isotopenverteilung oder in der chemischen Zusammensetzung von bestimmten Biomolekülen. Um sie vergleichbar zu machen, mussten die beiden Wissenschaftler eigens entwickelte Filter anwenden. Für jeden einzelnen Proxy suchten sie nach Fehlerquellen, die die Informationen verfälschen können. Läpples Potsdamer Forschergruppe beschäftigt sich schwerpunktmäßig mit diesem Thema. Huybers und er weisen allerdings in ihrer Veröffentlichung darauf hin, dass die von ihnen verwendeten drei Proxytypen untereinander und mit den Instrumentendaten ziemlich gut übereinstimmten. "Ich persönlich gehe davon aus, dass ein Großteil der Diskrepanz an der internen Variabilität der Modelle liegt", so Läpple.

Modellierung der Meeresoberflächentemperaturen im Jahr 2050 im Vergleich zum Durchschnitt der Jahre 1971 bis 2000. (Bild: NOAA)"Das ist möglich, aber lange nicht durch den Vergleich belegt. Wir kennen über Zeiträume von Jahrtausenden nicht alle Einflussfaktoren, sowohl was die Proxies als auch die Randbedingungen der Modelle angeht", kommentiert Johann Jungclaus vom Max-Planck-Institut (MPI) für Meteorologie in Hamburg. An diesem MPI wurden etliche der Modelle entwickelt, deren Ergebnisse Läpple und Huybers zum Vergleich heranzogen. Hier wurde auch die einzige Simulation gerechnet, die den einen vergleichbar langen Zeitraum von immerhin 6000 Jahren abdeckt. Für die Zeit seit dem frühen Mittelalter liegen dagegen verschiedene Rechnungen vor. "Noch hat niemand eine Idee, was dahinter stecken könnte", gibt der Hamburger Ozeanograph zu. Als Faktor, der über derartig lange Zeiträume wirkt, käme wohl der Ozean in Frage, der gewaltige Energiemengen über die gesamte Erdoberfläche und gerade zwischen den hohen und niederen Breiten verteilt. Eine unzureichende Berücksichtigung der natürlichen Klimavariabilität und Meereszirkulation könnte erklären, warum die Prognosen der Modellierer am Anfang des neuen Jahrhunderts nicht mit der seither beobachteten Temperaturentwicklung übereinstimmen. Entgegen der meisten Berechnungen steigt die globale Mitteltemperatur seit Ende der 90er Jahre praktisch nicht mehr. Auswirkungen auf die Prognosefestigkeit der Modelle für die kommenden Jahrzehnte einer Welt im Treibhaus erwartet Jungclaus dennoch nicht: "Der Trend bei den durch Treibhausgase und Aerosole hervorgerufenen Temperaturänderungen ist doch sehr robust." Dennoch knabbern die Modellierer an den Ergebnissen von Läpple und Huybers. "Food for thought", so Jungclaus.