Das aufkommende Feld des Downscaling hilft den Menschen, auf der Nachbarschaftsebene mit dem Klimawandel umzugehen.

Wenn Sie sich jemals gefragt haben, wie viel Kleinigkeiten wirklich wichtig sind, sollten Sie den Latschenkäfer in Betracht ziehen. Ungefähr so ​​groß wie ein Reiskorn, lebt das glänzend schwarze Insekt nur etwa ein Jahr, aber ein weiblicher Käfer kann bis zu 30 Meilen weit reisen, um eine Kiefer zu finden, in der seine Larven schlüpfen und das Innere der Rinde fressen können. Eine Menge Käfer kann eine Kiefer verwüsten, die so hoch ist wie ein achtstöckiges Gebäude. Der Baum sickert zuerst aus, dann färben sich seine Nadeln rostrot.

In den Kiefernwäldern im Westen und Südwesten der USA, von Alaska bis Südkalifornien, sind in den letzten zehn Jahren Millionen Morgen Kiefern bei einer der schlimmsten Kiefernkäfer-Epidemien gestorben, die jemals aufgetreten sind.

Förster vermuten seit mehr als zwei Jahrzehnten, dass eine Explosion von Insekten auf der Grundlage von Vorhersagen für die globale Erwärmung in Sicht war. Wärmeres Wetter kann Käfern und anderen Insekten die Möglichkeit geben, in kalten nördlichen Gefilden und in großen Höhen Neuland zu betreten. Bereits bei 1991 diskutierten Manager des US Forest Service darüber, wie sie sich auf weitere Schädlingsepidemien vorbereiten können. Globale Vorhersagen für den Klimawandel waren jedoch nicht spezifisch genug, um die Temperatur- und Geländeschwankungen (z. B. in verschiedenen Höhenlagen entlang eines Berghangs) zu erkennen, die einen Unterschied für Käfer ausmachen können.

Vorhersage, wie sich Klimaänderungen auf Pflanzen und Insekten auswirken

Globale Klimamodelle unterteilen den Planeten in ein riesiges Gitter und fassen alles, was so groß ist wie der Yellowstone-Nationalpark, in ein oder zwei Pixel zusammen. "Die Dinge, die für Käfer von Bedeutung sein werden, gehen im Maßstab dieser Modelle viel verloren", sagt James Powell, Mathematikprofessor an der Utah State University, der mithilfe mathematischer Simulationen vorhersagt, wie sich Klimaänderungen auswirken Pflanzen und Insekten.

Die Ergebnisse helfen bei der Beantwortung praktischer Fragen - wie sich die Dürre in ganz Afrika ausbreiten könnte oder wie schlimm die Lyme-Borreliose in Maine werden könnte, wenn die wärmeren Winter die Hirsche nach Norden ziehen lassen.

In den letzten Jahren haben Fortschritte sowohl in der Klimawissenschaft als auch im Supercomputing begonnen, Menschen wie Powell ein komplexeres Bild der Zukunft zu bieten: Modelle des Klimawandels, die auf hyperlokale Skalen zoomen. In 2011 enthüllte die Universität von Idaho eine Modell das geschätzte zukünftige Klima für Gebiete von nur zweieinhalb Meilen über den gesamten Kontinent der Vereinigten Staaten. In Kombination mit jahrelangen Felddaten zu Bäumen und Temperaturen, die an verschiedenen Standorten von Südkalifornien bis Nordwashington erfasst wurden, sind dies genug Informationen, damit Powell und seine Mitarbeiterin, die Entomologin des US Forest Service, mit der Kartierung der Orte beginnen können, an denen Kiefern gedeihen Käfer können sich im Westen ausbreiten. Sie geben die Ergebnisse an Wald- und Parkverwalter weiter, damit sie planen können, wie sie auf zukünftige Käferangriffe reagieren sollen.

Solche kleinen Modelle werden heute weltweit eingesetzt, um detailliert vorherzusagen, wie sich der Klimawandel auf die Grundlagen des Lebens auswirken wird. Es ist ein Prozess namens "Downscaling" - ein sich schnell entwickelndes Forschungsgebiet. Die Wissenschaftler beginnen mit einem oder mehreren der Dutzenden von globalen Klimamodellen und realen Wetter- und Topografiedaten. Sie verwenden komplexe Computersimulationen, statistische Berechnungen oder beides, um ihre Vorhersagen auf den jeweiligen Bereich abzustimmen. Die Ergebnisse helfen bei der Beantwortung praktischer Fragen - etwa wie sich die Dürre in ganz Afrika ausbreiten könnte, wie schlimm die Lyme-Borreliose in Maine werden könnte, wenn die wärmeren Winter Hirsche nach Norden ziehen lassen, oder wie oft der Columbia River bis zur Mitte oder Ende dieses Jahrhunderts überfluten wird.

Detailverlangen

"Ein Großteil der Aufmerksamkeit richtet sich auf die eher angewandte Seite der Grundlagenforschung", sagt Robert Oglesby, Klimaforscher an der University of Nebraska-Lincoln. "Welche Auswirkungen werden diese Klimaveränderungen haben, wenn hochauflösendes Klimamodell-Downscaling verwendet wird?"

In diesem Frühjahr veröffentlichten Oglesby und ein anderer UNL-Klimaforscher, Clinton Rowe, die Ergebnisse von verkleinerten Modellen, die sich mit einer Auflösung von zweieinhalb Meilen mit Guatemalas unebenem Berggelände befassten. Die Folgen des Klimawandels sind besonders gravierend in einem Land, das bereits Schlammlawinen und gewalttätigen Küstenstürmen ausgesetzt ist und in dem eine große Bevölkerung in Armut lebt. Guatemalas Topographie ist jedoch so uneben, dass es schwierig ist, die volle Wirkung mit den großen Pinselstrichen eines globalen Klimamodells abzubilden. Mit Finanzmitteln der InterAmerican Development Bank und der guatemaltekischen Regierung bilden Oglesby und Rowe Wissenschaftler in Guatemala aus, um anhand der neuen Vorhersagen mit spezifischen Fragen zu rechnen, wie zum Beispiel, wie sich der Klimawandel auf Überschwemmungen, Landwirtschaft oder Wasserkraft auswirken könnte.

In den Szenarien, in denen die Treibhausgasemissionen nach wie vor hoch sind, verwüsten Insekten und Dürre große Waldflächen und verwandeln sie von etwa 2100 in Büsche und Grünland, sagt Hansen.

Diese Art der Forschung reagiert auf die wachsende Nachfrage nach immer detaillierteren Informationen über den Klimawandel. In den USA zum Beispiel hat die Obama-Regierung alle Bundesbehörden aufgefordert, Pläne für die Anpassung an die Erwärmung und die Verschärfung von Stürmen, Überschwemmungen und anderen Katastrophen zu verfassen.

Verkleinerte Modelle können auch die Konsequenzen der Freisetzung von zu viel Kohlendioxid in manchmal schockierend lebendigen Details in den Fokus rücken. Im September hat die NASA die Klimaprojektionen für die USA aus einer noch größeren Entfernung - einer halben Meile Auflösung - vorgestellt, die auf den neuesten globalen Modellen des Intergovernmental Panel on Climate Change, dem international führenden Gremium von Klimaforschern, basiert. Andrew Hansen von der Montana State University verwendet die Daten der NASA, um abzuschätzen, was mit öffentlichen Gebieten wie den Nationalparks Yellowstone, Grand Teton und Glacier in den nördlichen Rocky Mountains passieren könnte.

In den Szenarien, in denen die Treibhausgasemissionen nach wie vor hoch sind, verwüsten Insekten und Dürre große Waldflächen und verwandeln sie von etwa 2100 in Büsche und Grünland, sagt Hansen. Ohne die Abdeckung von Bäumen schwindet die Schneedecke in den Bergen, wodurch die Wasserquellen des Westens ausgehungert werden. „Es ist ziemlich dramatisch. Die nördlichen Rockies sind der Wasserturm des Westens “, sagt er.

Mehr Unsicherheit

Während globale Klimamodelle ein eindeutiges Bild eines sich erwärmenden Planeten darstellen, gibt es im kleinen Maßstab mehr Unsicherheit. Beispielsweise wird der Südwesten der USA mit ziemlicher Sicherheit trockener. Aber können Forscher eine verlässliche Vorhersage über eine Quadratmeile in Pasadena machen, die klar und verlässlich genug ist, dass sich das örtliche Wasserviertel auf das vorbereitet, was kommt?

"Es lohnt sich auf jeden Fall, diese feinen räumlichen Maßstäbe wie einen Kilometer zu erkunden, aber wir müssen herausfinden, was wir wissen und was nicht", sagt William Gutowski, Professor für Meteorologie an der Iowa State University. Gutowski gehört zu einer Gruppe von Wissenschaftlern, die vor fünf Jahren eine Kooperation namens Coordinated Regional Climate Downscaling Experiment, ein Projekt des Weltklimaforschungsprogramms, ins Leben gerufen haben.

Die Wissenschaftler, die aus Forschungseinrichtungen stammen, die so weit entfernt sind wie Korea, Australien und Italien, versuchen, die weltweit stattfindenden unabhängigen Arbeiten zur Verkleinerung zusammenzuführen und herauszufinden, welche Methoden die zuverlässigsten Ergebnisse liefern. Sie entwickeln außerdem verkleinerte Vorhersagen für jede Region der Welt in demselben Maßstab, etwa 31 Meilen, die Wissenschaftlern weltweit zur Verfügung stehen, einschließlich derjenigen in Entwicklungsländern, die möglicherweise nicht auf dieselbe Supercomputertechnologie wie Forscher in anderen Ländern zugreifen können.

Quadratmeile für Quadratmeile kartieren die Forscher, wie die Sommertage im Hinterland von Los Angeles wärmer werden und auf den Hängen der San Gabriel Mountains weniger Schnee fällt.

An der Universität von Kalifornien, dem Institut für Atmosphären- und Ozeanwissenschaften in Los Angeles, leitet der Wissenschaftler Alex Hall ein Team, das eine Herunterskalierungsmethode entwickelt hat, die seiner Meinung nach die Unsicherheit in kleinen Maßstäben verringert. Anstatt sich wie bei einigen Downscaling-Methoden auf nur ein globales Klimamodell zu verlassen, kombiniert der UCLA-Ansatz Computersimulationen und Statistiken, um die Ergebnisse von 32-Modellen zusammenzuführen. Das Team von Hall erstellt derzeit lokale Klimavorhersagen für Los Angeles, die unter anderem von der Stadt und dem American Recovery and Reinvestment Act von 2009 finanziert werden. Quadratmeile für Quadratmeile kartieren die Forscher, wie die Sommertage im Hinterland von Los Angeles wärmer werden und auf den Hängen der San Gabriel Mountains weniger Schnee fällt.

Eine lokale Umweltgruppe namens Klima lösenDas Unternehmen wurde vom ehemaligen städtischen Wasser- und Energiekommissar Jonathan Parfrey gegründet und stützte sich auf die Ergebnisse der UCLA, um die öffentlichen Diskussionen über die Ökologisierung von Los Angeles und die Vorbereitung auf die Auswirkungen des Klimawandels voranzutreiben. Letztes Jahr hat die Gruppe von Parfrey dazu beigetragen, LA zur ersten großen Stadt zu machen, die Bauvorschriften einführte, die „kühle Dächer, “, Die das Sonnenlicht reflektieren und Häuser weniger anfällig für Überhitzung machen, bei neuen und renovierten Häusern. Parfrey glaubt, dass die verkleinerten Modelle auch genügend Details bieten, um die Menschen für das zu sensibilisieren, worum es geht.

„Indem wir uns auf die Nachbarschaftsebene begeben, helfen wir den Menschen zu verstehen, was der Klimawandel für sie, ihre Heimat, ihre Familie bedeutet“, sagt er.

Dieser Artikel erschien ursprünglich auf ENSIA

Über den Autor

Madeline Ostrander ist eine unabhängige Journalistin und Redakteurin von YES! Magazine und ein 2014 National Health Journalism Fellow. Sie schreibt über den Klimawandel und die Umwelt für Verkaufsstellen wie Al Jazeera America, The Nation und High Country News. Sie lebt in Seattle, Washington.

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von William D. Nordhaus. (Herausgeber: Yale University Press, Oktober 2013)

William Nordhaus bringt alle wichtigen Themen der Klimadebatte zusammen und beschreibt die Wissenschaft, Wirtschaft und Politik - und die Schritte, die erforderlich sind, um die Gefahren der globalen Erwärmung zu verringern. Er verwendet eine Sprache, die jedem betroffenen Bürger zugänglich ist, und achtet darauf, unterschiedliche Standpunkte fair darzustellen. Er erörtert das Problem von Anfang bis Ende: von Anfang an, wo die Erwärmung durch unseren persönlichen Energieverbrauch entsteht, bis zum Ende, wo Gesellschaften Vorschriften oder Steuern anwenden oder Subventionen zur Verlangsamung der Emissionen von Gasen, die für den Klimawandel verantwortlich sind. Nordhaus bietet eine neue Analyse darüber, warum frühere Maßnahmen wie das Kyoto-Protokoll die Kohlendioxidemissionen nicht verlangsamen konnten, wie neue Ansätze erfolgreich sein können und welche politischen Instrumente die Emissionen am effektivsten reduzieren. Kurz gesagt, er klärt ein entscheidendes Problem unserer Zeit und legt die nächsten kritischen Schritte zur Verlangsamung der globalen Erwärmung fest.

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