Klimamodelle und Szenarien

Eine Autobrücke führt über einen teils ausgetrockneten Flu?.zum Vergr??ern anklicken
Hitzeereignisse k?nnen zu Niedrigwasser führen und damit die Schifffahrt beeintr?chtigen
Quelle: Arno Bachert/Fotolia.com

Damit wir uns schon heute auf die Folgen des Klimawandels vorbereiten k?nnen, müssen wir wissen, wie sich das Klima künftig ?ndern k?nnte. Hierfür werden Klimamodelle genutzt.

Inhaltsverzeichnis

 

Was sind Klimamodelle?

Klimamodelle sind umfangreiche Computerprogramme, die dazu verwendet werden, die künftige Entwicklung des Klimas auf Basis bestimmter Annahmen zu berechnen. Diese Annahmen werden zu Treibhausgasszenarien zusammengefasst.
Im Ergebnis entstehen Klimaprojektionen. Projektionen sind keine Prognosen oder Vorhersagen (?dies wird geschehen“), sondern ?wenn-dann“ Aussagen: wenn dieses ⁠Szenario⁠ eintrifft dann k?nnte das geschehen...
Sie bilden die Grundlage für die Bewertung von Risiken und Chancen künftiger Klima?nderungen sowie für die Entwicklung von Anpassungsma?nahmen.

 

Was sind Treibhausgasszenarien und wofür werden sie genutzt?

Treibhausgasszenarien spielen eine wichtige Rolle für die Berechnung m?glicher Klima?nderungen. Sie basieren auf einer Reihe von Annahmen über weltweite Entwicklungen wie Bev?lkerungswachstum, ?konomische und soziale Entwicklung, technologische Ver?nderungen, Ressourcenverbrauch und Umweltmanagement. Auf Basis dieser Annahmen werden Aussagen darüber getroffen, wie sich der Aussto? von Treibhausgasen (Emissionsszenarien) und folglich die Konzentration von Treibhausgasen in der ⁠Atmosph?re⁠ (Konzentrationsszenarien) entwickeln werden. Die Klimaprojektionen für den vierten Sachstandsbericht des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) (2007) basierten auf den SRES-Emissionsszenarien.

Für den fünften Sachstandsberichts des IPCC wurden neue Szenarien entwickelt. Sie werden Representative Concentration Pathways, kurz RCPs, genannt und sind jeweils mit gekoppelten integrierten Bewertungsmodellen (Integrated Assessment Models, kurz IAM) verknüpft. Letztere bilden das ⁠Klimasystem⁠, die Wirtschaft und die ⁠Landnutzung⁠ gemeinsam ab. Die aus den integrierten Bewertungsmodellen abgeleiteten Szenarien umfassen somit nahezu alle Einflussfaktoren für den Strahlungsantrieb, d. h. die "zus?tzliche / erh?hte" Energiezufuhr für die Erde durch menschliche Aktivit?ten wie Treibhausgasemissionen und Ver?nderung der Landbedeckung sowie Albedo- (z. B. durch Wüstenbildung) und Aerosolver?nderungen, und erlauben plausible Projektionen m?glicher Klimaver?nderungen.

Obwohl es immer noch Unsicherheiten gibt, stellen Klimamodelle eine wichtige Informationsquelle für die Konzeption von ⁠Klimaschutz⁠- und Anpassungsma?nahmen dar.

 

Gibt es auch regionale Klimamodelle für Deutschland?

Klimamodelle auf globaler Ebene haben h?ufig eine sehr grobe Aufl?sung (ca. 100*100 km), sind also r?umlich recht ungenau. Damit die Klimaprojektionen für Deutschland besser nutzbar sind, werden die Modelle mittels regionaler Klimamodelle bis hin zu einer Aufl?sung von ca. 25* 25 km und weniger lokal spezifiziert. Für diese Regionalisierung globaler Klimamodelle gibt es zwei verschiedene Methoden: dynamische und statistische Verfahren - diese umfassen auch sogenannte Downskalingans?tze, mit denen z. B. Ergebnisse von statistischen Modellen noch weiter heruntergerechnet werden k?nnen.
Ein Beispiel für dynamische Modelle ist REMO und für statistische Modelle WETTREG.

Dynamische Regionalmodelle simulieren verschiedene Klimaparameter durch das L?sen nichtlinearer Gleichungssysteme für Teilgebiete des globalen Modells. Diese Simulation basiert auf Eingangsdaten aus dem globalen Modell und physikalischer Annahmen. Durch das Fokussieren auf einen kleineren Ausschnitt l?sst sich eine gr??ere r?umliche und zeitliche Aufl?sung von ⁠Klimaprojektion⁠ bei gleicher Rechnerkapazit?t erreichen.

Statistische Regionalmodelle nutzen das Wissen aus Klimabeobachtungen. So greift WETTREG beispielsweise auf die beobachteten statistischen Zusammenh?nge zwischen gro?r?umigen Zirkulationsmustern in der ⁠Atmosph?re⁠ und dem lokalen und regionalen Wettergeschehen zurück. Basierend auf den gro?r?umigen Zirkulationsmustern der globalen Modelle k?nnen m?gliche regionale Entwicklungen mit den regionalen Modellen berechnet werden.

Die Ergebnisse regionaler Modelll?ufe werden ?hnlich wie bei den globalen Klimamodellen als (regionale) Klimaprojektionen bezeichnet.

 

Sozio?konomische Szenarien

Um die künftigen Auswirkungen des Klimawandels in Deutschland im Rahmen von Klimawirkungs- und Vulnerabilit?tsstudien zu analysieren und zu bewerten, werden neben Klimaprojektionen auch sozio?konomische Szenarien ben?tigt. Die sozio?konomischen Szenarien werden mit Klimaprojektionen zusammengeführt, um abzubilden, auf welche sozio?konomischen Strukturen der ⁠Klimawandel⁠ in Zukunft treffen k?nnte. Die sozio?konomischen Strukturen beeinflussen, wo Menschen und Systeme, zum Beispiel Infrastrukturen, Forste, Industriegebiete, dem Klimawandel ausgesetzt sind und wie stark sie durch den Klimawandel beeinflussbar sind. Beispielsweise geben die sozio?konomischen Szenarien Hinweise darauf, wo und wie in Zukunft ?ltere Menschen wohnen werden, die besonders unter Hitze leiden. Mit diesen Informationen k?nnen Vorsorgema?nahmen, zum Beispiel im Gesundheitsbereich, gezielter geplant werden. Daher wurden 2019 im Auftrag des Umweltbundesamtes drei sozio?konomische Szenarien auf nationaler und regionaler Ebene entwickelt, die auch für die Berechnung zu lokalen Landnutzungsszenarien bis 2045 verwendet wurden.

 

Wie wird mit Unsicherheiten umgegangen?

Zukunftsprojektionen und -szenarien beinhalten immer Unsicherheiten. Selbst wenn Klimamodelle die physikalischen und chemischen Zusammenh?nge in der ⁠Atmosph?re⁠ sehr genau abbilden k?nnten, würden Unsicherheiten verbleiben. Unsicherheiten entstehen aus begrenztem Systemwissen, z.B. bei der Entstehung von Gewitterwolken oder der Land-Ozean-Atmosph?re-Kopplung, begrenzten Daten und begrenzten Rechnerkapazit?ten. Zudem sind sozio?komische Zukunftsszenarien zu künftigem Bev?lkerungswachstum, ?konomischer und sozialer Entwicklung, technologischen Ver?nderungen, Ressourcenverbrauch und Umweltmanagement immer mit nicht vorhersehbaren Entwicklungen, wie beispielsweisen technologischen Sprüngen, ?konomischen Krisen oder sozialen Katastrophen wie Kriegen, verbunden. Darüber hinaus werden Klimaprojektionen immer unsicherer, je weiter der betrachtete Zeitpunkt in der Zukunft liegt und je kleiner die betrachtete Region ist.
Um mit dieser ⁠Unsicherheit⁠ umgehen zu k?nnen, ist es wichtig zu wissen, wie gro? die Spannbreite der M?glichkeiten ist. Diese Spann- oder Bandbreite kann mithilfe von Ensembles, die aus einer Vielzahl von Klimamodellergebnissen gebildet werden, eingesch?tzt werden.

 

Quellen