SK-ZAG

Im Auftrag der UNO hat das International Institute for Applied Systems Analysis (IIASA) im österreichischen Laxenburg Szenarien entwickelt, die von unterschiedlichen Entwicklungen ausgehen. Als Ergebnis liefern die Szenarien Prognosen zum Energieverbrauch und, unter Berücksichtigung des Energiemixes, zu den CO2-Emissionen. Ein Kohlenstoffkreislaufmodell berechnet das weitere Schicksal der Emissionen, so dass sich am Ende die CO2-Konzentration in der Atmosphäre ergibt. Diese Information wird im folgenden Schritt zum Antrieb von Klimasystemmodellen genutzt, die wiederum Aussagen über den Klimawandel liefern. Aus Informationen kann ein Klimafolgen- oder Impaktmodell schließlich die Auswirkungen auf die Menschheit berechnen, das heißt die sozialen und ökonomischen Kosten des Klimawandels. Am Anfang und am Ende einer Szenarienrechnung steht also ein gesellschaftswissenschaftliches Modell, in der Mitte jedoch ein mathematisch-naturwissenschaftliches Modell.

Obwohl es keine direkte Analogie zum zukünftigen warmen Klima gibt, lassen sich aus der Klimageschichte einige “Testfälle” ableiten, anhand derer sich prüfen lässt, wie gut das physikalische Klimasystem verstanden ist. Anhand von Klimavariationen in der ferneren Erdgeschichte lassen sich Klimasystemmodelle in einem Bereich überprüfen, der weit vom heutigen Zustand entfernt ist.

Aus der Klimageschichte für die Zukunft zu lernen bedeutet aber auch, offen für überraschende Befunde zu sein. Ohne die Daten aus Klimaarchiven wäre es vermutlich heute nicht akzeptiert, dass abrupte Klimawechsel möglich sind. Paläoklimadaten haben wiederholt dazu beigetragen, Unzulänglichkeiten in Klimasystemmodellen aufzudecken und die Modelle zu verbessern.

Paläoklimarekonstruktionen und Klimasystemmodelle haben in jüngster Zeit gemeinsam weitreichende Einblicke in die Dynamik von Klimavariationen ermöglicht. Die Spannbreite der Modelle reicht von detaillierten, realitätsnahen Modellen bis hin zu Modellen mit begrenzter Komplexität. Bereits heute lässt sich das Klimasystem mit Modellen mittlerer Komplexität über mehrere zehntausend Jahre simulieren. So können klimarelevante Prozesse auf geologischen Zeit­skalen erstmals in großem Detail untersucht werden. Das Ziel der Klimasystemmodellierung besteht darin, die Ursachen natürlicher Klimaschwankungen zu verstehen, Rückkopplungsmechanismen zu identifizieren und daraus Aussagen über die Stabilität des Klimasystems zu unterschiedlichen geologischen Zeiten abzuleiten.

Eine große Herausforderung für Klimaforscher besteht darin herauszufinden, wie stark und wie schnell sich das Klima in der Erdgeschichte änderte. Dafür ist es nötig, gut datierbare Klimaarchive mit hoher zeitlicher Auflösung zu finden. Besonders wichtig ist es dabei, mögliche Änderungsraten des Meeresspiegels in Warmzeiten einzugrenzen. Damit ist die Frage verknüpft, wie stabil die Eisschilde auf Grönland und in der Antarktis sind.

Sämtliche Klimaszenarien für das 21. Jahrhundert gehen davon aus, dass die Temperaturen in den Polarregionen stärker ansteigen als in niederen Breiten. Allerdings ist es unsicher, wie groß diese „polare Verstärkung“ des Klimawandels ausfallen wird. Geowissenschaftliche Klimarekonstruktionen können dazu beitragen, diesen Effekt in Zukunft genauer vorhersagen zu können.

In den kommenden Jahren werden Klimavorhersagen für Zeiträume von weniger als zehn Jahren an Bedeutung gewinnen. Bisher sind solche Vorraussagen zu unsicher, um sie als Grundlage für die Entwicklung von Handlungsoptionen zu nutzen. Aus der Analyse der Klimavariabilität in der jüngsten Erdgeschichte können verbesserte Vorhersagen abgeleitet werden.

Die Ergebnisse der geowissenschaftlichen Klimaforschung reduzieren die Unsicherheiten, mit denen Klimaszenarien gegenwärtig behaftet sind. Eine zentrale Herausforderung besteht darin, eine dynamisch konsistente Kaskade von Klimasystemmodellen bereit zu stellen, mit der einerseits Klimaszenarien entwickelt werden können, andererseits die Klimaveränderungen in der Erdgeschichte untersucht werden können. Eine entsprechende Modellkaskade wird dazu beitragen, den Erkenntnistransfer zwischen Paläoklimaforschung und Klimaforschung zu beschleunigen.