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All IPCC definitions taken from Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Working Group I Contribution to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Annex I, Glossary, pp. 941-954. Cambridge University Press.

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Gibt es einen Widerspruch zwischen früherem Klimawandel und der durch den Menschen verursachten Erderwärmung?

Wissenschaftliche Belege zeigen...

Der natürliche Klimawandel der Vergangheit beweist, dass das Klima empfindlich auf ein Energie-Ungleichgewicht reagiert. Wenn der Planet mehr Wärme aufnimmt, als er abgibt, steigen die globalen Temperaturen. Zur Zeit führt CO2 durch den verstärkten Treibhauseffekt zu einem Energie-Ungleichgewicht. Der Klimawandel früherer Zeiten liefert Hinweise auf die Sensibilität des Klimas für CO2.

Das Argument der Skeptiker...

Das Klima der Erde hat sich verändert, lange bevor wir CO2 in die Atmosphäre geblasen haben. Europa war im Mittelalter wärmer. Im 18. Jahrhundert war es kälter, was zur "Kleinen Eiszeit" führte. Weiter zurück gab es Zeitalter, in denen die Erde mehrere Grad wärmer war als heutige Temperaturen.

Eine einführende Erklärung zu diesem Argument wurde als Blog-Eintrag veröffentlicht: "Wie Skeptiker des Klimawandels frühere Klimaveränderungen missverstehen"

Es folgt eine ausführlichere Erklärung:

Wenn es eines gibt, auf das sich alle Seiten der Klimadebatte einigen können, dann ist es, dass sich das Klima in der Vergangenheit durch natürliche Ursachen verändert hat. Lange vor dem Industriezeitalter machte der Planet viele Warm- und Kaltzeiten durch. Dies führte manche zu dem Schluss, dass wenn sich die globalen Temperaturen in der Vergangenheit auf natürlichem Wege geändert haben - also lange vor SUVs und Plasma-Fernsehern - die Natur nun auch der Grund für die aktualle globale Erwärmung sein müsse. Diese Schlussfolgering ist das Gegenteil von dem, was Wissenschaftler durch Untersuchungen herausgefunden haben. Warum ist das so?

Unser Klima wird durch das folgende Prinzip bestimmt: Wenn man unserem Klima mehr Wärme zuführt, steigen die globalen Temperaturen (d.h. Energieerhaltung). Umgekehrt fallen die Temperaturen, wenn das Klimasystem Wärme verliert. Angenommen, der Planet befindet sich in einem positiven Engergie-Ungleichgewicht. Es kommt also mehr Energie herein als zurück ins Weltall strahlt. Dies wird "Strahlungsantrieb" genannt, es existiert ein Netto-Energiefluss an der Grenze zwischen Weltall und Atmosphäre. Wenn die Erde positivem Strahlungsantrieb ausgesetzt ist, sammelt unser Klima Wärme an und die globalen Temperaturen steigen (natürlich nicht gleichmäßig da die interne Variablilität Rauschen zum Signal hinzufügt).

Doch wie stark ändern sich die Temperaturen bei einem bestimmten Strahlungsantrieb? Dies wird durch die "Klimasensitivität" bestimmt. Je sensibler das Klimasystem, desto stärker die Temperaturänderung. Gewöhnlich wird die Klimasensitivität als der Temperaturunterschied angegeben, der aus einer Verdoppelung des CO2-Gehalts der Atmosphäre resultiert. Was heißt das? Die Menge an Energie, die von CO2 absorbiert wird, kann mit Hilfe von Modellen des Strahlungstransports in der Atmosphäre berechnet werden. Die Ergebnisse wurden durch Messungen experimentell bestätigt. Der Strahlungsantrieb bei einer Verdoppelung von CO2 über den vorindustriellen Wert ist 3,7 Wm-2 (IPCC AR4 Section 2.3.1). Das heißt, wenn wir über die Klimasensitivität einer Verdoppelung von CO2 reden, dann reden wir von einer Temperaturänderung als Folge eines Strahlungsantriebs von 3,7 Wm-2. Dieser Antrieb muss natürlich nicht unbedingt durch CO2 verursacht werden - er könnte auch von jedem anderen Teil des Klimasystems kommen, das ein Energie-Ungleichgewicht hervorrufen kann.

Wie stark erwärmt es sich, wenn sich der CO2-Gehalt verdoppelt? Wenn es keine Feedback-Mechanismen gäbe, würde die globale Mitteltemperatur um ca. 1.2 °C steigen (Lorius 1990). Unser Klimasystem hat allerdings positive und negative Feedback-Mechanismen, d.h. Antriebe werden verstärkt bzw. abgeschwächt. Der stärkste positive Feedback ist Wasserdampf: Wenn die Temperatur steigt, steigt auch der Sättigungsdampfdruck der Atmosphäre. Da Wasserdampf auch ein Treibhausgas ist, führt das zu einer Temperaturerhöhung, was wieder zu mehr Wasserdampf führt, usw.usf. Es gibt auch negative Feedbacks - z.B. bedeutet mehr Wasserdampf in der Atmosphäre auch mehr Wolken, die mehr Sonnenlicht in das All zurückreflektieren, und dies ist ein kühlender Effekt.

Wie ist die Bilanz aller Feedback-Mechanismen? Wir können die Klimasensitivität aus empirischen Beobachtungen berechnen. Wenn wir für eine Zeitperiode sowohl die Temperatur als auch die verschiedenen Antriebe des Klimasystems sowie deren Änderung messen, können wir die Klimasensitivität daraus berechnen. Bild 1 zeigt eine Zusammenfassung wissenschaftlicher Untersuchungen, die versucht haben die Klimasensitivität mit dieser und anderen Methoden zu berechnen (Knutti & Hegerl 2008). 

climate sensitivityBild 1: Ergebnisse zur Klimasensitivität aus verschiedenen Berechnungsmethoden. Die Kreise zeigen die wahrscheinlichsten Werte, die Balken die Konfidenzintervalle (dick: >66% Wahrscheinlichkeit, dünn: >90% Wahrscheinlichkeit) an. Die gestrichelten Linien deuten an, dass keine obere Grenze gefunden wurde. Die Angaben des IPCC sind für den wahrscheinlichen Bereich 2-4,5 °C (grau) und für den wahrscheinlichsten Wert 3 °C (schwarze Linie).

Es gibt viele Abschätzungen der Klimasensivität mit instrumentellen Daten (d.h. die letzten 150 Jahre). Einige Studien haben die die Oberflächen- und Ozeantemperaturen des 20. Jh. und eine Abschätzung des Strahlungsantriebs genutzt. Andere Methoden waren einfache und komplexere Klimamodelle, statistische Modelle oder Energietransportberechnungen. Auch Satellitenmessungen zur Strahlungsbilanz wurden analysiert.

Einige neuere Untersuchungen nutzten die gut beobachteten Antriebe und Antworten des Klimasystems auf Vulkaneruptionen im 20. Jh. Einige andere haben paläoklimatische Daten aus Sedimenten und Eisbohrkernen rekonstruiert, um die letzte Eiszeit zu untersuchen und die Klimasensitivität daraus abzuleiten. 

Was für Schlüsse können wir aus all dem ziehen? Es gibt eine Anzahl unabhängiger Untersuchungen, die verschiedene Perioden der Erdgeschichte mit unterschiedlichen Verfahren, Annahmen und Messmethoden untersucht haben. Alle führen konsistent zu dem Ergebnis, dass die Klimasensitivität wahrscheinlich einen Wert von etwa 3 °C Erwärmung bei einer Vedoppelung von CO2 hat.

Dies ist ein eindrucksvolles Argument dafür, dass der Netto-Feedback-Effekt für den Stahlungsantrieb eindeutig positiv ist (da 3 °C > 1,2 °C).

CO2 verursacht ein Ungleichgewicht zwischen den Strahlungsflüssen in unser Klimasystem hinein und aus ihm heraus. Der Strahlungsantrieb durch CO2 ist sehr gut bekannt und durch empirische Beobachtungen bestätigt. Die Antwort des Klimasystems auf diesen Antrieb wird durch die Klimasensitivität bestimmt. Diese ist zwar weniger genau bekannt, aber viele Untersuchungen liefern konsistente Ergebnisse für den wahrscheinlichen Wert.

Wenn Skeptiker sich auf die Klimahistorie der Erde beziehen, um den menschgemachten Klimawandel abzustreiten, beziehen sie sich ironischer Weise auf Daten, die eine starke Klimasensitivität und einen positiven Netto-Feedback zeigen. Höhere Klimasensitivität bedeutet auch eine stärkere Antwort auf den Strahlungsantrieb durch den CO2-Anstieg in der Atmosphäre. Vergangene Klimawandel zeigen uns also, dass wir Menschen heute durchaus in der Lage sind, das Klima wesentlich zu beeinflussen. 

Mehr Infos zu diesem Argument gibt es auf
klimafakten

Translation by BaerbelW , Tilman. View original English version.



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