Klimamodelle: von der Geschichte lernen anstatt sie zu wiederholen

Dieser Blog-Eintrag ist die einführende Erklärung (im Original von Graham Wayne geschrieben) für das Argument "Modelle sind unzuverlässig"

Klimamodelle sind mathematische Darstellung der Wechselwirkungen zwischen der Atmosphäre, den Ozeanen, der Erdoberfläche, dem Eis - und der Sonne. Dies ist offensichtlich eine sehr komplexe Aufgabe und die Modelle sind deshalb darauf ausgelegt, Trends anstatt einzelene Ereignisse zu berechnen. Ein Klimamodell kann z. B. vorhersagen, dass es im Winter kalt sein wird, es kann einem aber nicht sagen, welche Temperatur es an einem bestimmten Tag herrschen wird - das ist Wettervorhersage. Klimatrends sind Wetteraufzeichnungen, die über einen längeren Zeitraum hinweg - normalerweise 30 Jahre - gemittelt werden. Trends sind wichtig, weil sie einzelne Ereignisse entfernen- bzw. glätten, die zwar extrem sein können aber auch sehr selten auftreten.

Klimamodelle müssen getestet werden, um herauszufinden, ob sie stimmen. Wir können keine 30 Jahre warten, um zu sehen, ob ein Modell gut ist oder nicht; Modelle werden gegen die Vergangenheit getestet, also mit dem, was wir schon wissen, was passiert ist. Wenn ein Modell Trends von einem Startpunkt irgendwann in der Vergangheit aus richtig vorhersagen kann, können wir davon ausgehen, dass es auch mit einer angemessenen Sicherheit vorhersagen kann, was in der Zukunft passiert.

Alle Modelle werden also zunächst durch einen Prozess, der Hindcasting genannt wird, getestet. Die Modelle, die für die Vorhersage des zukünftigen Klimas verwendet werden, können Klimaveränderungen der Vergangenheit korrekt nachzeichnen. Wenn sie die Vergangenheit richtig darstellen, gibt es keinen Grund zu glauben, dass ihre Vorhersagen falsch sein könnten. Die Modelle mit den vorhandenen instrumentellen Aufzeichnungen zu testen, legte den Schluss nahe, dass CO2 die globale Erwärmung verursachen muss, da die Modelle nicht simulieren konnten, was bereits passiert war, ohne dass das zusätzliche CO2 in den Modellen berücksichtig wurde. Nichts anderes konnte den Temperaturanstieg im letzten Jahrhundert erklären.

In den Fällen, in denen Modelle bereits ausreichend lange laufen, hat sich auch gezeigt, dass sie richtige Vorhersagen machen. Als zum Beispiel der Pinatubo-Vulkan ausbrach, konnten die Modellierer die Genauigkeit der Modelle testen, in dem sie die Daten des Ausbruchs miteinbezogen. Die Modelle sagten die Reaktionen des Klimasystems nach dem Ausbruch erfolgreich voraus. Modelle haben andere letztendlich bestätigte Auswirkungen ebenfalls richtig vorhergesagt. Dazu gehören eine stärkere Erwärmung der Arktis, eine stärkere Erwärmung über Land in der Nacht und die Abkühlung der Stratosphäre.

Klimamodelle sind dabei eher zurückhaltend in den Vorhersagen, die sie machen - also alles andere als melodramatisch. Hier ist zum Beispiel eine Grafik zum Anstieg des Meerespiegels:



Veränderung des Meeresspiegels. Daten der Tidemesser sind in rot und Satellitenmessungen in blau dargestellt. Die graue Fläche zeigt die Projektionen des dritten Sachstandberichts des IPCC (Copenhagen Diagnosis 2009).

In diesem Fall haben die Modelle das Problem unterschätzt. In der Realität fallen die Ereignisse alle in den oberen Bereich der Modellberechnungen. Es gibt andere Beispiele, bei denen die Modelle zu konservativ sind, ganz im Gegensatz zur Aussage einiger, die sie für zu unheilverkündend halten. Alle Modelle haben ihre Grenzen - Unsicherheiten - da sie chaotische Systeme modellieren. Mit der Zeit werden jedoch alle Modelle genauer. Durch zunehmende Datenquellen mit Informationen aus der realen Welt wie z. B. von Satelliten, kann das Ergebnis der Klimamodelle kontinuierlich verbessert werden, um ihre Stärke und ihren Nutzen zu erhöhen.

Klimamodelle haben bereits viele der Phänomene vorhergesagt, für die wir mittlerweile empirische Beweise haben. Klimamodelle stellen eine zuverlässige Orientierungshilfe für den potentiellen Klimawandel dar.

Translation by BaerbelW. View original English version.