Klimamodelle und Szenarien

Eine Autobrücke führt über einen teils ausgetrockneten Fluß.zum Vergrößern anklicken
Hitzeereignisse können zu Niedrigwasser führen und damit die Schifffahrt beeinträchtigen
Quelle: Arno Bachert/Fotolia.com

Damit wir uns schon heute auf die Folgen des Klimawandels vorbereiten können, müssen wir wissen, wie sich das Klima künftig ändern könnte. Hierfür werden Klimamodelle genutzt.

Inhaltsverzeichnis

 

Was sind Klimamodelle?

Klimamodelle sind umfangreiche Computerprogramme, die dazu verwendet werden, die künftige Entwicklung des Klimas auf Basis bestimmter Annahmen zu berechnen. Diese Annahmen werden zu Treibhausgasszenarien zusammengefasst.
Im Ergebnis entstehen Klimaprojektionen. Projektionen sind keine Prognosen oder Vorhersagen („dies wird geschehen“), sondern „wenn-dann“ Aussagen: wenn dieses Szenario eintrifft dann könnte das geschehen...
Sie bilden die Grundlage für die Bewertung von Risiken und Chancen künftiger Klimaänderungen sowie für die Entwicklung von Anpassungsmaßnahmen.

 

Was sind Treibhausgasszenarien und wofür werden sie genutzt?

Treibhausgasszenarien spielen eine wichtige Rolle für die Berechnung möglicher Klimaänderungen. Sie basieren auf einer Reihe von Annahmen über weltweite Entwicklungen wie Bevölkerungswachstum, ökonomische und soziale Entwicklung, technologische Veränderungen, Ressourcenverbrauch und Umweltmanagement. Auf Basis dieser Annahmen werden Aussagen darüber getroffen, wie sich der Ausstoß von Treibhausgasen (Emissionsszenarien) und folglich die Konzentration von Treibhausgasen in der Atmosphäre (Konzentrationsszenarien) entwickeln werden. Die Klimaprojektionen für den vierten Sachstandsbericht des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) (2007) basierten auf den SRES-Emissionsszenarien.

Für den fünften Sachstandsberichts des IPCC wurden neue Szenarien entwickelt. Sie werden Representative Concentration Pathways, kurz RCPs, genannt und sind jeweils mit gekoppelten integrierten Bewertungsmodellen (Integrated Assessment Models, kurz IAM) verknüpft. Letztere bilden das Klimasystem , die Wirtschaft und die Landnutzung gemeinsam ab. Die aus den integrierten Bewertungsmodellen abgeleiteten Szenarien umfassen somit nahezu alle Einflussfaktoren für den Strahlungsantrieb, d. h. die "zusätzliche / erhöhte" Energiezufuhr für die Erde durch menschliche Aktivitäten wie Treibhausgasemissionen und Veränderung der Landbedeckung sowie Albedo- (z. B. durch Wüstenbildung) und Aerosolveränderungen, und erlauben plausible Projektionen möglicher Klimaveränderungen.

Obwohl es immer noch Unsicherheiten gibt, stellen Klimamodelle eine wichtige Informationsquelle für die Konzeption von Klimaschutz - und Anpassungsmaßnahmen dar.

 

Gibt es auch regionale Klimamodelle für Deutschland?

Klimamodelle auf globaler Ebene haben häufig eine sehr grobe Auflösung (ca. 100*100 km), sind also räumlich recht ungenau. Damit die Klimaprojektionen für Deutschland besser nutzbar sind, werden die Modelle mittels regionaler Klimamodelle bis hin zu einer Auflösung von ca. 25* 25 km und weniger lokal spezifiziert. Für diese Regionalisierung globaler Klimamodelle gibt es zwei verschiedene Methoden: dynamische und statistische Verfahren - diese umfassen auch sogenannte Downskalingansätze, mit denen z. B. Ergebnisse von statistischen Modellen noch weiter heruntergerechnet werden können.
Ein Beispiel für dynamische Modelle ist REMO und für statistische Modelle WETTREG.

Dynamische Regionalmodelle simulieren verschiedene Klimaparameter durch das Lösen nichtlinearer Gleichungssysteme für Teilgebiete des globalen Modells. Diese Simulation basiert auf Eingangsdaten aus dem globalen Modell und physikalischer Annahmen. Durch das Fokussieren auf einen kleineren Ausschnitt lässt sich eine größere räumliche und zeitliche Auflösung von Klimaprojektion bei gleicher Rechnerkapazität erreichen.

Statistische Regionalmodelle nutzen das Wissen aus Klimabeobachtungen. So greift WETTREG beispielsweise auf die beobachteten statistischen Zusammenhänge zwischen großräumigen Zirkulationsmustern in der Atmosphäre und dem lokalen und regionalen Wettergeschehen zurück. Basierend auf den großräumigen Zirkulationsmustern der globalen Modelle können mögliche regionale Entwicklungen mit den regionalen Modellen berechnet werden.

Die Ergebnisse regionaler Modellläufe werden ähnlich wie bei den globalen Klimamodellen als (regionale) Klimaprojektionen bezeichnet.

 

Wie wird mit Unsicherheiten umgegangen?

Klimaprojektionen beinhalten immer Unsicherheiten. Selbst wenn Klimamodelle die Zusammenhänge in der Atmosphäre sehr genau abbilden könnten, würden Unsicherheiten verbleiben. Denn die Szenarien zu künftigem Bevölkerungswachstum, ökonomischer und sozialer Entwicklung, technologischen Veränderungen, Ressourcenverbrauch und Umweltmanagement sind immer unsichere Prognosen. Sozio-ökonomische Entwicklungen lassen sich nur mit großen Unsicherheiten projezieren. Darüber hinaus werden Klimaprojektionen immer unsicherer, je weiter der betrachtete Zeitpunkt in der Zukunft liegt und je kleiner die betrachtete Region ist.

Um mit dieser Unsicherheit umgehen zu können, ist es wichtig zu wissen, wie groß ihre Spannbreite ist. Diese kann mithilfe von Ensembles, die aus einer Vielzahl von Klimamodellergebnissen gebildet werden, dargestellt werden.

 

Quellen