Wie Klimaprognosen und Klimarelevanz zu konvergieren beginnen

Wissenschaftler, die sich mit dem Klimawandel beschäftigen, haben lange darüber diskutiert, wie viel heißer die Erde bestimmte Mengen an Treibhausgasemissionen erhalten wird. Modelle, die diese "Klimasensitivitäts" -Vorhersage vorhersagen, könnten einer neueren Studie zufolge näher an der beobachteten Realität sein, als einige zuvor angenommen haben.

Beobachtungen im letzten Jahrzehnt schienen einen niedrigeren Wert als von Modellen vorhergesagt zu ergeben. Aber die neue Studie zeigt, dass zwei führende Methoden, um zu berechnen, wie heiß der Planet wird, nicht so weit auseinander sind, wie sie erschienen sind.

In der Klimaforschung ist die Klimasensitivität, wie stark die Lufttemperatur an der Oberfläche ansteigen wird, wenn Sie das Kohlendioxid vor der Industrialisierung verdoppeln und dann sehr lange warten, bis sich die Erdtemperatur vollständig eingestellt hat. Jüngste Beobachtungen sagten voraus, dass die Klimasensitivität geringer sein könnte als von Modellen vorgeschlagen.

"Wenn das stimmt, wäre das wirklich ein Wandel in unserem Verständnis der langfristigen Klimasensitivität ..."

Die neue Studie, veröffentlicht in Nature Climate Change, konzentriert sich auf die Verzögerungszeit in der Reaktion der Erde. Den meisten Modellen des Klimawandels zufolge ist die Empfindlichkeit gegenüber Treibhausgasemissionen in den frühen Stadien der globalen Erwärmung relativ gering. Wenn der Ozean aufholt und Rückkopplungen einsetzen, steigt jedoch die Empfindlichkeit und die Erwärmungsrate beschleunigt sich.


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Die neue Studie zeigt, dass, wenn diese Differenz berücksichtigt wird, die Beobachtungen und Klimamodelle übereinstimmen, wobei jüngste Beobachtungen eine zuvor akzeptierte langfristige Klimasensitivität von etwa 2.9 Grad Celsius unterstützen.

'Äpfel zu Äpfeln'

"Entscheidend ist, dass man die Modelle konsistent mit den Beobachtungen vergleichen muss", sagt Autor Kyle Armour, Assistenzprofessor für Ozeanographie und Atmosphärenwissenschaften an der University of Washington.

"Dieser Apfel-zu-Äpfel-Ansatz - bei dem Sie berücksichtigen, wie lange sich der Planet auf eine Änderung seiner Atmosphäre eingestellt hat - zeigt, dass die Klimasensitivität in den Modellen tatsächlich übereinstimmt mit dem, was in den jüngsten Beobachtungen beobachtet wurde", sagte er fügt hinzu.

Die Temperatur des Planeten braucht Tausende von Jahren, um sich vollständig an eine Veränderung der Atmosphäre anzupassen - die Erwärmung, die die Erde bisher erlebt hat, ist nur ein Vorgeschmack auf das, was auf dem Spiel steht. Frühe Klimastudien deuteten darauf hin, dass, wenn sich die Menge an Kohlendioxid in der Atmosphäre gegenüber dem vorindustriellen Niveau verdoppelt (wir sind jetzt etwa 1.4-Zeiten), der Planet sich um etwa 3 Grad C erwärmen würde, mit möglichen Werten so hoch wie 5 oder 6 C.

Jüngste Beobachtungen der bisherigen Erwärmung und der bisherigen Emissionen deuten jedoch darauf hin, dass die Klimasensitivität gerade unter 2 Grad Celsius liegt, mit einem maximal möglichen Wert von 4 Grad C.

"Wenn das stimmt, würde das unser Verständnis der langfristigen Klimasensitivität verändern", sagt Armor.

Für die neue Studie untersuchte Armor die führenden globalen Klimamodelle von 21, die mit steigendem Kohlendioxidgehalt betrieben werden. Er konzentrierte sich in den frühen Stadien auf die Erwärmungsrate im Vergleich zu Kohlendioxid oder Klimasensitivität im Vergleich zu den späten Stadien.

Die Sensitivität im Spätstadium lag bei allen Modellen im Durchschnitt um 26 Prozent höher als bei den Frühphasenwerten. Wenn man berücksichtigt, dass die heutigen Beobachtungen für die frühen Stadien der Erwärmung sind, unterstützen die jüngsten Beobachtungen eine Klimasensitivität von 2.9 Grad Celsius.

Klimasensitivität im Laufe der Zeit

"Es gab eine Menge anderer Artikel, die die Gründe für die Veränderungen der Klimasensitivität im Laufe der Zeit untersucht haben", sagt Armor. "Dieses Papier war der erste Versuch, den Effekt über alle umfassenden Modelle, die wir für die Klimaprognose verwenden, zu quantifizieren."

Die Situation kann mit dem Drücken des Gaspedals eines Autos verglichen werden, aber die Masse des Fahrzeugs braucht eine Weile, um ins Rollen zu kommen. Wenn der Fahrer das Gaspedal durchbricht, kann es schwierig sein, die endgültige Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf der Basis seiner anfänglichen Reaktion zu berechnen.

Im Erdsystem sind die Meerestemperaturen in der Antarktis und im östlichen Pazifik in den letzten Jahrzehnten nicht gestiegen. Armors frühere Forschungen zeigten, dass tiefe, langsame Strömungen bedeuten, dass Meerwasser, das durch den Klimawandel berührt wird, Jahrhunderte brauchen wird, um die Oberfläche des Südlichen Ozeans zu erreichen. Ähnliche, aber weniger extreme Strömungen, die von der Oberfläche aus den östlichen tropischen Pazifik erreichen, haben auch seit Jahrzehnten kein Tageslicht mehr.

Schließlich wird Wasser, das von einer wärmeren Atmosphäre berührt wird, den östlichen tropischen Pazifik und später den südlichen Ozean erreichen. Die Erwärmung in diesen Regionen wird dann Rückkopplungen auslösen, die die Erwärmung des Planeten in einen höheren Gang bringen.

"Derzeit haben wir keine Belege dafür, dass die Modelle im Vergleich zu den Beobachtungen zu empfindlich sind", sagt Armor. "Die Modelle scheinen mit dem beobachteten Erwärmungsbereich übereinzustimmen."

Die verschiedenen Klimamodelle zeigen eine breite Palette von Werten zwischen den Empfindlichkeiten im frühen und späten Stadium. Rüstung und Schüler untersuchen, warum diese Unterschiede zwischen den Modellen bestehen, um sie zu verbessern und besser zu modellieren, wie sich die Klimaempfindlichkeit im Laufe der Zeit verändert.

Quelle: Universität von Washington

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