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News: Einflußreicher als gedacht

Verändert der Mensch das Klima auf Erden, oder tut er es nicht? Eine neue statistische Analyse der globalen Temperaturdaten liefert weitere Argumente für die Theorie, daß die von Menschen verursachten Emissionen von Treibhausgasen, wie zum Beispiel Kohlendioxid, doch die Erdatmosphäre erwärmen. Bei dieser Analyse wurden die Meßdaten der letzten 115 Jahre mit den Ergebnissen zweier Computermodelle verglichen.
Tom Wigley vom National Center for Atmospheric Research (NCAR), Richard Smith von der University of North Carolina sowie Benjamin Santer vom Lawrence Livermore National Laboratory untersuchten die Durchschnittstemperaturen eines jeden Jahres für die nördliche und südliche Hemisphäre, indem sie diese Temperaturen mit den Messungen von bis zu 20 Jahren vor und nach dem betreffenden Jahr in Beziehung setzten (Science, 27. November 1998).

Steigen und fallen die Zahlen ganz zufällig und unabhängig von der Zeit, sind die Korrelationen schwächer als bei einem lange andauernden, stetigen Trend. Wigley und seine Kollegen stellten nun fest, daß die Zusammenhänge bei den tatsächlichen Temperaturdaten weitaus stärker waren als bei den simulierten Ergebnissen aus den beiden Computer-Klimamodellen.

Für dieses Projekt vernachlässigten die Forscher bei der Modellierung bewußt den in diesem Jahrhundert zu verzeichnenden Anstieg der Treibhausgase und nahmen deren Konzentrationen als konstant an. Dadurch simulierten die Modelle nur die natürliche Veränderung des Klimasystems von einem Jahr zum nächsten. Wigley und sein Team wollten damit die These überprüfen, ob die Erwärmung in diesem Jahrhundert gewissermaßen die natürliche Veränderung des Klimasystems überlagert hat. Die Korrelationen waren bei den tatsächlichen Temperaturdaten stärker ausgeprägt, und die Erwärmung von Jahr zu Jahr zog sich wie ein roter Faden durch die Aufzeichnungen. Hingegen waren die Korrelationen weniger stark bei den Simulationen, wo ja die Menge an Treibhausgasen konstant gehalten war.

Bei der Untersuchung der Verläufe von Jahr zu Jahr berücksichtigten Wigley und seine Mitarbeiter sogar Vulkantätigkeiten und Veränderungen der Strahlungsintensität der Sonne. "Zwar ereignen sich Vulkanausbrüche sehr ungegelmäßig – und ihre Auswirkungen sind bezüglich Klimaveränderungen auch nur kurzfristig –, so daß sie kaum als Erklärung für die Unterschiede zwischen den realen Daten und den Modellen in Frage kommen, aber wir wollten sicher gehen", sagte Wigley.

Sonnenflecken und somit Änderungen der Strahlungsintensität könnten indes stark genug gewesen sein, um einige Langzeit-Trends im letzten Jahrhundert hervorzurufen. Die globalen Temperaturen stiegen in den Jahren zwischen 1900 und 1940 stark an und pendelten sich dann in den 70er Jahren ein. Danach begann eine weitere Erwärmungsperiode, die sich in den 90er Jahren noch beschleunigt hat. Ist vielleicht die Sonne für eine Gesamterwärmung von etwa 0,6 Grad Celsius in diesem Jahrhundert verantwortlich?

Die Antwort auf diese Frage hängt zu einem Großteil davon ab, wie empfindlich das Klima der Erde ist. Jedes Computermodell zum globalen Klima hat ein besonderes Empfindlichkeitsniveau, das durch die Physik des betreffenden Modells bestimmt wird. Dadurch kann sich die Modellatmosphäre bei einem gegebenen Anstieg der Faktoren Treibhausgas, Sonnenleistung – einzeln oder beide zusammen- um einen bestimmten Betrag erwärmen. In weiteren Experimenten mit einem dritten, einfacheren Modell subtrahierten Wigley und seine Kollegen Schätzungen dieser möglichen Einflüsse von den tatsächlichen Temperaturdaten. Dabei entdeckten sie, daß das Modell etwa sechsmal empfindlicher gegenüber der Sonneneinwirkung sein müßte, als dies für realistisch angesehen wird, um die Erwärmung allein mit den Auswirkungen der Sonne erklären zu können.

Sie fanden dafür nur eine annehmbare Erklärung: Bezog man neben der Sonnenleistung die veränderten Mengen der Treibhausgase in die Rechnung ein, dann reichte eine mit dem heutigen Verständnis des Klimasystems konforme Empfindlichkeit aus, um die Korrelationen bei den tatsächlichen und simulierten Temperaturdaten in Einklang zu bringen. Die Ergebnisse, so erläutern die Wissenschaftler, "sind merklich schlechter, wenn eine Empfindlichkeit außerhalb dieses Bereiches angenommen wird."

Die Arbeit der Autoren beruht auf ihrer Überzeugung, daß die beiden Klimasimulationen mit konstanten Konzentrationen an Treibhausgasen die jährlichen Veränderungen der Hemisphärentemperatur, welche sich von Langzeit-Trends unterscheiden, realistisch simulieren. Diese Simulationen wurden mit Klimamodellen im britischen Hadley Centre und im Laboratorium für Strömungsdynamik der National Oceanic and Atmospheric Administration durchgeführt.

"Unsere Ergebnisse implizieren, daß sowohl anthropogene wie auch solare Einflüsse das globale Klima bedeutend mitbestimmt haben", schlußfolgern die Autoren. Wigley zufolge, "sind die Resultate ein weiteres Teil im Puzzle der Klimaveränderung und stärken einmal mehr unsere Überzeugung, daß es einen klaren, vom Menschen ausgehenden Einfluß auf unser Klima gibt. Außerdem sind sie ein weiterer Beweis dafür, daß die Modelle zur Projektion künftiger Klimaveränderungen realistisch sind."

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