Wie können Wissenschaftler vorhersagen, was in Zukunft passieren wird?
Wenn wir wissen, was in der Vergangenheit passiert ist, können wir oft herausfinden, was in Zukunft passieren wird. Wenn man weiß, dass es in den letzten fünf Jahren jeden Dienstag geregnet hat, kann man eine Vermutung anstellen, dass es auch am nächsten Dienstag regnen wird – und man könnte durchaus richtig liegen. Die Vorhersage des Wetters ist etwas komplexer, aber im Wesentlichen geht es darum, Daten aus der Vergangenheit zu nutzen, um die Zukunft zu berechnen. Die Vorhersage des Erdklimas – die langfristigen Wettermuster für den gesamten Planeten – ist noch komplexer.
Wissenschaftler erstellen Klimavorhersagen mithilfe eines so genannten Computermodells. Dabei handelt es sich um ein großes und sehr komplexes Programm, das auf einem Supercomputer (einem der leistungsstärksten Computer der Welt) läuft. Es handelt sich im Wesentlichen um eine Sammlung von mathematischen Gleichungen, die beschreiben, wie verschiedene Teile des Klimas funktionieren. Jede Gleichung enthält Variablen (Größen, die sich ändern) wie Temperatur, Niederschlag, Kohlendioxidmenge und Meeresspiegel und zeigt, wie eine dieser Größen die anderen beeinflusst. Zusammengenommen beschreiben die Gleichungen in etwa, wie das Klima funktioniert. Wie können sich die Wissenschaftler dessen sicher sein? Sie führen einen Prozess durch, der „Kalibrierung des Modells“ genannt wird. Wenn sie das Modell mit Daten aus dem Jahr 1900 starten und es 50 Jahre vorwärts laufen lassen, sollte es das Wetter im Jahr 1950 vorhersagen. Die Wissenschaftler können die Vorhersagen des Modells mit den tatsächlichen Daten für 1950 vergleichen und sehen, wie das Modell abschneidet. Wenn es genaue Vorhersagen macht, können sie es in die Zukunft laufen lassen, um zu sehen, was im Jahr 2050, 2100 oder noch später passieren wird. Je weiter das Modell in die Zukunft reicht, desto ungenauer ist es wahrscheinlich.
Ein Grund, warum manche Menschen der globalen Erwärmung skeptisch gegenüberstehen, ist, dass sie bezweifeln, dass Computermodelle gut genug sind, um das Klima Jahrzehnte in die Zukunft zu modellieren. Um ein Computermodell zu erstellen, müssen Wissenschaftler bestimmte Annahmen darüber treffen, wie das Klima funktioniert. Da das Klima sehr komplex ist und Computer nur über eine begrenzte Leistungsfähigkeit verfügen, handelt es sich bei diesen Annahmen in der Regel um Vereinfachungen. Die Skeptiker sind besorgt, dass die Computermodelle zu grob und einfach sind und die Realität nicht widerspiegeln könnten. Doch im Laufe der Zeit, wenn die Klimawissenschaftler immer mehr Daten zur Verfügung haben und die Computer immer leistungsfähiger werden, werden die Modelle immer besser. Wie gut sind ihre Vorhersagen?
Eine 2019 veröffentlichte Studie ergab, dass die Klimamodelle die globale Erwärmung der letzten 50 Jahre genau vorhergesagt haben.
Mehr darüber, wie Wissenschaftler Computermodelle des Klimas erstellen, erfahren Sie in einem großartigen BBC-NachrichtenartikelModels’key to climate forecasts‘ von Dr. Vicky Pope vom HadleyCentre in Großbritannien. Wenn Sie noch einen Schritt weiter gehen wollen, gehen Sie zuClimateprediction.net und lassen Sie Ihr eigenes Mini-Klimamodell laufen. Indem Sie die „Ausfallzeit“ Ihres Computers nutzen, können Sie einigen der weltweit führenden Wissenschaftler helfen, noch bessere Modelle unseres Klimas zu erstellen.
Foto: Das Modell, das ich derzeit für Climateprediction.net ausführe, um Wissenschaftlern dabei zu helfen, ihre Vorstellungen von der globalen Erwärmung zu verbessern. Während Sie dies lesen, verarbeitet mein Computer Daten für das Jahr 1811! 47.000 Computer auf der ganzen Welt arbeiten an dem Projekt, das ähnlich wie SETI@home funktioniert.
Welche Auswirkungen wird der Klimawandel haben?
Wenn sich die Erde erwärmt, erwärmen sich auch die Ozeane – sehr langsam, aber deutlich. Da sich Wasser bei Erwärmung ausdehnt, nimmt das in den Ozeanen enthaltene Wasser mehr Volumen ein, wodurch der Meeresspiegel steigt. Die Meere steigen auch an, wenn Gletscher und Eisschilde schmelzen und mehr Wasser in die Ozeane fließt. Der Anstieg des Meeresspiegels ist eine der Hauptauswirkungen der globalen Erwärmung. Das mag Sie nicht beunruhigen, wenn Sie in der Mitte eines Landes oder auf einer Anhöhe leben – zum Beispiel in Colorado oder Montana, USA, oder in Birmingham, England. Wenn Sie jedoch in Florida oder Kalifornien, in einem Land wie Bangladesch oder auf einer niedrig gelegenen Insel wie den Malediven im Indischen Ozean in der Nähe des Meeresspiegels leben, besteht eine wachsende (aber bisher noch sehr geringe) Chance, dass Ihr Haus unter Wasser verschwindet. Derzeit steigt der Meeresspiegel weltweit um 3 cm pro Jahrzehnt. Wissenschaftler gehen davon aus, dass der Meeresspiegel bis zum Jahr 2100 im Durchschnitt um 10 cm bis 1 m ansteigen könnte.
Eine weitere sehr offensichtliche Folge der globalen Erwärmung ist die dramatische Erwärmung der Nord- und Südpole. Nach Angaben des Arctic Climate Impact Assessment (ACIA) ist das Meereis in der Arktis in den letzten 30 Jahren um etwa 8 Prozent zurückgegangen – das bedeutet, dass eine Eisfläche von der Größe Norwegens, Schwedens und Dänemarks (oder von Texas und Arizona) zusammen verschwunden ist. Vor einigen Jahren warnten Wissenschaftler, dass der Nordpol bis zum Jahr 2100 so warm sein könnte, dass sein Eis im Sommer ganz verschwindet; jetzt warnen sie, dass dies unmittelbar bevorstehen könnte.Die Antarktis am Südpol enthält etwa 90 Prozent des weltweiten Eises. Hier schmelzen einige Gletscher schnell und leiten Wasser in die Ozeane ab, was einen massiven Anstieg des Meeresspiegels befürchten lässt. Die genaue Auswirkung des Klimawandels ist jedoch komplex: Er führt auch zu vermehrten Schneefällen, wodurch die Gletscher an einigen Stellen wachsen, während sie an anderen Stellen erodieren.Wenn das gesamte Eis der Antarktis schmelzen würde, würde der Meeresspiegel schätzungsweise um 80 Meter steigen! Zum Glück ist das nicht zu erwarten. Das schmelzende Eis der Antarktis trägt nur zu etwa 15 Prozent zum gegenwärtigen Anstieg des Meeresspiegels bei.
Warum sind diese Dinge wichtig?
Die Ökosysteme in den verschiedenen Regionen unseres Planeten sind fein ausbalanciert. In den Polarregionen zum Beispiel sind Pflanzen und Tiere an ein Leben in extremer Kälte, mit wenig Sonnenlicht und kaum Niederschlägen angepasst. In den Tropen sind Pflanzen und Tiere an ein viel wärmeres und feuchteres Klima gewöhnt. Im Zuge der globalen Erwärmung wird sich das Klima in vielen Teilen der Erde deutlich verändern, und an den Polen könnte es für viele der dort lebenden Tiere zu warm werden. Bei einem langsamen Klimawandel hätten die Lebewesen Zeit, sich anzupassen: Pflanzen, die es kühl mögen, könnten allmählich nach Norden wandern und in höheren Breitengraden wachsen. Bei einem relativ raschen Klimawandel können sich Pflanzen und Tiere jedoch möglicherweise nicht schnell genug anpassen – und viele werden aussterben.
Betrachten wir die Arktis, wo die Durchschnittstemperaturen in den letzten Jahren doppelt so schnell angestiegen sind wie im Rest der Welt. Eisbären sind auf das Meereis angewiesen, um zu jagen und sich von einem Ort zum anderen zu bewegen. Wenn das gesamte sommerliche Meereis verschwindet, wie vorhergesagt, könnten die Eisbären nicht mehr überleben. Hunderte Millionen von Zugvögeln fliegen jeden Sommer in die Arktis, um zu brüten und zu nisten. Doch die globale Erwärmung wird die Pflanzen verändern, die in der Arktis gedeihen können. Rund 50 Prozent der Bruthabitate einiger Vögel könnten verschwinden und damit die Arten bedrohen, die von ihnen abhängen.
Foto: Steht das Karibu wirklich vor dem Aussterben? Bild von Karen Laubenstein mit freundlicher Genehmigung des US Fish & Wildlife Service.
Und nicht nur die Arktis wird betroffen sein: Der Klimawandel wird Pflanzen und Tieren auf der ganzen Welt das Leben schwer machen. In den Tropen zum Beispiel wird erwartet, dass die Erwärmung der Ozeane Teile der Korallenriffe abtötet, was katastrophale Auswirkungen auf die komplexen, farbenfrohen Ökosysteme hat, die von ihnen abhängen. Einigen Vorhersagen zufolge könnten durch den Klimawandel 30-40 Prozent der Arten weltweit aussterben.
Welche Auswirkungen hat der Klimawandel auf den Menschen?
Der Mensch ist natürlich auch ein Tier – und obwohl wir das oft vergessen, sind auch wir Teil des komplexen globalen Ökosystems. Was am Nordpol geschieht, mag weit weg und unwichtig erscheinen, aber wir werden die Auswirkungen des Klimawandels wahrscheinlich viel näher an unserem Zuhause spüren. Unbeständigeres Wetter könnte zu größeren Sturmschäden und zum Verlust von Küstengebieten durch den Anstieg des Meeresspiegels führen; die Versicherungsbranche macht sich schon seit vielen Jahren Sorgen über die Auswirkungen des Klimawandels. Die Versicherungswirtschaft macht sich seit Jahren Gedanken über die Auswirkungen des Klimawandels. El-Niño-Episoden sind intensiver und länger andauernd und treten bereits jetzt etwa dreimal häufiger auf als vor einem Jahrhundert, und es wird erwartet, dass sie sich in Zukunft verdoppeln werden.einige Länder werden wahrscheinlich von Überschwemmungen heimgesucht, andere von Dürren. Einigen Vorhersagen zufolge könnten Überschwemmungen aufgrund des Klimawandels bis zum Jahr 2100 etwa 100-200 Millionen Menschen dauerhaft obdachlos machen. Ironischerweise werden selbst in einer Welt mit steigendem Meeresspiegel und oft heftigeren Regenfällen viel mehr Menschen unter schwerem Wassermangel leiden.
Es wird auch noch andere Auswirkungen geben. Die Klimaveränderungen werden den Anbau von Nahrungsmitteln an manchen Orten erleichtern, an anderen dagegen erschweren. In Teilen der Vereinigten Staaten könnte die Produktion zunehmen, aber Länder wie die in Afrika werden voraussichtlich Verluste erleiden. Insgesamt dürften die ärmsten Menschen der Welt am stärksten betroffen sein. Man geht davon aus, dass sich Schädlinge und Krankheiten viel weiter ausbreiten werden, um von der globalen Erwärmung zu profitieren. Stechmücken beispielsweise vermehren sich in wärmeren Klimazonen schneller und übertragen Krankheiten auf mehr Menschen. Einige Wissenschaftler glauben, dass sich Malaria in einer sich erwärmenden Welt viel stärker ausbreiten wird; einigen Schätzungen zufolge könnten zwei Drittel der Weltbevölkerung gefährdet sein – im Vergleich zu nur 45 Prozent, die heute gefährdet sind. (Aber die Wissenschaft ist komplex, da viele andere Faktoren eine Rolle spielen.)
Foto: Es wird erwartet, dass Moskitos ihr Verbreitungsgebiet nach Norden ausdehnen und damit mehr Menschen dem Risiko von Malaria aussetzen.
Was können wir tun, um die globale Erwärmung zu stoppen?
Die kurze Antwort ist einfach: Um die Auswirkungen des Klimawandels zu verringern, müssen wir die globale Erwärmung reduzieren. Das bedeutet, weniger Kohlendioxid-Emissionen zu produzieren, und es könnte bedeuten, weniger Energie zu verbrauchen oder sie effizienter zu nutzen (dieselben Dinge mit weniger Energie oder besserer Technologie zu tun). In der Praxis ist die Verringerung der Emissionen sowohl sehr einfach als auch sehr schwierig.
Es ist für jeden von uns sehr einfach, seine persönlichen Kohlendioxidemissionen zu reduzieren. Sie können die Glühlampen in Ihrem Haus durch energiesparende Leuchtstofflampen ersetzen, Sie können Ihren Stromversorger wechseln, so dass ein größerer Anteil Ihres Stroms aus erneuerbaren Energien gewonnen wird, oder Sie können mit dem Fahrrad fahren, zu Fuß gehen oder den Bus nehmen, anstatt Ihr Auto zu benutzen. Sie könnten einen Pullover anziehen, anstatt die Heizung aufzudrehen, die Fenster öffnen, anstatt die Klimaanlage zu benutzen, und beim Autofahren auf einen geringeren Kraftstoffverbrauch achten.
Diese Dinge sind alle sehr einfach zu tun und machen einen unmittelbaren Unterschied. Aber reichen sie aus?
Foto: Solarzellen wie diese könnten uns dabei helfen, die globale Erwärmung zu bekämpfen, indem sie Energie erzeugen, ohne Kohlendioxid auszustoßen.
Das eigentliche Problem ist, dass die globalen Trends gegen uns arbeiten.
Entwicklungsländer wie Indien und China werden immer wohlhabender, da die Menschen dort der Armut entkommen. Immer mehr Menschen kaufen Autos und streben nach demselben Lebensstil wie die Menschen in den Vereinigten Staaten und Europa. Da der weltweite Verbrauch von Energie und fossilen Brennstoffen weiter zunimmt, scheint ein größerer Klimawandel fast unvermeidlich zu sein. Das heißt aber nicht, dass wir aufgeben sollten, ihn aufzuhalten. Mit einer dramatischen internationalen Anstrengung könnten wir in der Lage sein, den Anstieg der Kohlendioxidemissionen bis 2100 zu stoppen. Wenn es uns gelingt, den Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre unter 550 ppm zu halten (etwa doppelt so hoch wie vor der industriellen Revolution und etwa 45 % höher als heute), werden die durch den Klimawandel verursachten Überschwemmungen in niedrig gelegenen Ländern wie Bangladesch um 80-90 % zurückgehen.
Während es für den Einzelnen leicht ist, etwas gegen die globale Erwärmung zu unternehmen, fällt es den Regierungen viel schwerer. Eine Sorge ist, dass Maßnahmen zur Verringerung der Kohlendioxidemissionen zu einem geringeren Energieverbrauch führen und das Wirtschaftswachstum beeinträchtigen könnten. Wenn also ein Land freiwillig versucht, sein Verhalten zu verbessern, besteht die Befürchtung, dass es gegenüber anderen Nationen wirtschaftlich benachteiligt wird. Aus diesem Grund weigerten sich die Vereinigten Staaten, ein internationales Klimaschutzabkommen namens Kyoto-Protokoll zu unterstützen. Der Vertrag schloss Entwicklungsländer wie China aus, und die US-Regierung war der Meinung, dass alle Länder daran teilnehmen sollten.
Während die Regierungen der Welt weiter debattieren und uneins sind, wird die globale Erwärmung immer schlimmer. Je länger es dauert, bis Vereinbarungen getroffen werden, desto schlimmer wird es werden. Im Oktober 2006 veröffentlichte die britische Regierung einen Bericht des renommierten Wirtschaftswissenschaftlers Sir Nicholas Stern. Im Stern-Bericht wird argumentiert, dass es sinnvoll ist, jetzt Geld zu investieren und den Klimawandel zu bekämpfen, da die Kosten für ein Aufschieben der Maßnahmen morgen höher sein werden. (Das ist in etwa so, als würde man jetzt zum Zahnarzt gehen, um eine Füllung machen zu lassen, damit einem nicht später die Zähne ausfallen.) Stern behauptet, dass die weltweite Wirtschaftstätigkeit (gemessen am so genannten Bruttoinlandsprodukt oder BIP) um bis zu 20 Prozent zurückgehen könnte, wenn die Auswirkungen des Klimawandels wirklich gravierend sind. Im Gegensatz dazu würden Investitionen in Maßnahmen zum Stoppen des Klimawandels jetzt nur ein Prozent des BIP kosten – 20 Mal weniger. Mit der Veröffentlichung des Stern-Berichts schienen Wissenschaftler, Ökonomen und Politiker endlich dieselbe Sprache zu sprechen.
Interessanterweise haben einige bekannte Skeptiker des Klimawandels ihren Standpunkt inzwischen revidiert. Vor einigen Jahren hatte Professor Richard Muller von der Universität von Kalifornien in Berkeley deutliche Zweifel an der globalen Erwärmung und gründete deshalb das Berkeley Earth Surface Temperature Project, um die Beweise fair und unvoreingenommen zu prüfen – so wie man es von einem guten Wissenschaftler erwarten würde. Im Juli 2012 verkündete er in der New York Times einen viel stärkeren Glauben an den vom Menschen verursachten Klimawandel als das offizielle IPCC-Urteil: „Die globale Erwärmung ist real… und der Mensch ist fast vollständig die Ursache.“
Allerdings haben die Regierungen weiter gezögert und entschlossene Maßnahmen aufgeschoben. Im Dezember 2015 einigten sich 195 Nationen auf einem internationalen Gipfel in Paris (COP21) schließlich auf ein Abkommen, um den globalen Temperaturanstieg auf weniger als 2°C zu begrenzen. Während sich die Verhandlungsführer zu diesem bedeutenden Erfolg beglückwünschten, wiesen Kritiker schnell darauf hin, dass sich kaum etwas ändert: Die Welt ist immer noch auf dem Weg zu einem viel höheren Temperaturanstieg und einem potenziell verheerenden Klimawandel. Einer der einflussreichsten Klimawissenschaftler der Welt, James Hansen, bezeichnete das Pariser Abkommen als „Betrug … eine Fälschung … wertlose Worte. Es gibt keine Taten, nur Versprechen. Solange fossile Brennstoffe die billigsten Brennstoffe zu sein scheinen, werden sie weiter verbrannt werden. Und die Temperaturen werden weiter ansteigen. Seit 2013 schreiben Journalisten jeden Januar dieselbe Schlagzeile: Das vergangene Jahr war so oder so gemessen „das wärmste aller Zeiten“.“ Im Januar 2017 stellten Wissenschaftler fest, dass 2016 das wärmste jemals aufgezeichnete Jahr war; im Januar 2018 wurde bekannt, dass 2017 das wärmste Jahr ohne El Niño war; und als weite Teile Südaustraliens in Flammen aufgingen, wurde 2019 zum zweitwärmsten Jahr seit Beginn der Aufzeichnungen erklärt.Die globale Erwärmung bedeutet viele weitere Schlagzeilen wie diese in der Zukunft.Ende 2018 warnte der Weltklimarat (IPCC), dass wir nur noch 12 Jahre Zeit haben, um die globale Erwärmung auf 1,5 Grad zu begrenzen, was „rasche, weitreichende und beispiellose Veränderungen in allen Bereichen der Gesellschaft erfordern würde.“
Die Uhr tickt.
Trotz all dieser Warnungen fehlt es nach wie vor an Dringlichkeit, den Klimawandel anzugehen. Was wird nötig sein, damit wir aufwachen und die globale Erwärmung erkennen? Und wenn wir es endlich tun, wird es dann schon zu spät sein?
