Abb. 2

IACETH
Klimawandel
Einfluss und Effekte anthropogener und natürlicher Forcings
Alexander Umbricht, Marco Willi, Marcel Reinhard, Leta Klauser
Das 20 Jh.: Anthropogenes und natürliches Forcing
Globaler Temperaturverlauf von 1850 bis 2005
1900
1920
1940
1960
1980
Simulated annual global mean surface temperatures
2000
Temperature anomalies ( ° C)
0.5
0.0
−0.5
1860
1880
1900
1920
1940
1960
1980
2000
(a) Natural
(b ) Anthropogenic
1.0
1.0
model
observations
0.5
0.0
−0.5
−1.0
1850
1900
Year
1950
2000
(c) Both forcings
1.0
model
observations
Temperature anomalies ( ° C)
1880
Temperature anomalies ( ° C)
1860
Temperaturabweichung (°C)
Das 20. Jahrhundert war klimatisch u. a. gezeichnet durch
zwei Perioden (1910-1939 & 1970-1999), in denen die Temperatur mit 0.2 K pro Jahrzehnt anstieg (→ Abb. 1).
Mit Computersimulationen konnten Peter Stott et al. zeigen,
dass erstere Erwärmung mit natürlichem Forcing (erhöhte
Sonnenaktivität, wenige Vulkanausbrüche) erklärt werden
kann. Die Zweite, zum Ende des Jahrhunderts, lässt sich
hingegen nur anthropogen (Erhöhung der Treibhausgaskonzentration, im Speziellen von CO2) erklären (→ Abb. 2).
Dies ist ein weiteres anschauliches Indiz dafür, dass die beobachtete Klimaerwärmung anthropogenen Ursprungs ist
und nicht mit natürlicher Variabilität erklärt werden kann.
0.5
0.0
−0.5
−1.0
1850
1900
Year
1950
2000
model
observations
0.5
0.0
−0.5
−1.0
1850
1900
Year
1950
2000
Abb. 1: Im gemittelten globalen Temperaturverlauf sind die
zwei Perioden starker Erwärmung gut erkennbar.
Abb. 2: Der Temperaturverlauf als jährliches globales Mittel, gerechnet mit (a) nur natürlichen Forcings, (b) nur anthropogenen Forcings und (c) beiden Forcings zusammen.
Abb. 3: Oberflächentemperaturänderung bis 2099 im Vergleich zu 1999. Berechnet mit dem CCSM3-Klimamodell.
Vier mögliche CO2-Konzentrationsszenarien: Stabilisierung,
B1 tiefes, A1B mittleres und A2 hohes Szenario.
Abb. 4: Meeresspiegelanstieg mit den Klimamodellen PCM
und CCSM3 bei vier CO2-Konzentrationsszenarien: Stabilisierung, tiefes, mittleres und hohes Szenario. Zu beachten
ist, dass nur die thermische Expansion berücksichtigt wird.
Abb. 5: 20-jährige Durchschnitts-Temperatur-Differenzen
[K] zwischen heutigem und voranthropogenem Klima.
Abb. 6: Abgeschätztes globales Netto «radiative forcing»
(nW m-2 für 1 ha Plantage) aufgrund der beiden Einflussfaktoren: CO2-Sequestrierung und Albedoänderung.
Zukünftiger Temperatur- und Meeresspiegelanstieg
Steigende Temperaturen, ansteigende Meeresspiegel. Die
Klimaerwärmung ist in vollem Gange. Nur, was konkret wird
auf uns zu kommen? In welchem Ausmass wird uns die Klimaveränderung treffen?
Diese Fragen haben Meehl et al. in ihrem Paper «How Much
More Global Warming and Sea Level Raise?» untersucht.
Je nach Szenario und Modell muss mit bis zu 4°C gerechnet
werden! Und dies bereits im Jahr 2100. Der Meeresspiegel
wird ebenfalls beinahe linear Ansteigen und, noch wichtiger,
wird selbst nach einer Treibhausgasstabilisierung weiterhin
noch Jahrhundertelang ansteigen!
Biogeophysikalische Effekte der Landnutzung aufs Klima
Die Modellsimulationen der anthropogenen Einflussnahme
auf die Landbedeckung konnten zeigen, dass in Regionen in
welchen grossflächige Entwaldung (seit 1750), primär zum
Ackerlandgewinn, getätigt wurde, eine Temperaturabnahme
resultiert (→ Abb. 5).
Generell gesprochen führt eine Entwaldung in hohen geographischen Breiten zu einem kühlenden, in äquatorialen
Breiten zu einem wärmenden klimatischen Effekt.
Der Ertrag und Nutzen einer CO2-Sequestrierung um die
Klimaerwärmung zu verlangsamen ist stark breitenabhängig
und erfolgt aus einer Bilanz des «radiative forcing» zwischen
CO2-Abnahme und Albedo-Veränderung (→ Abb. 6).
Kopplung der Bodenfeuchte mit dem Niederschlag
Im «Global Land-Atmosphere Coupling Experiment» wurde
untersucht, wie stark der Einfluss der Bodenfeuchte auf die
Niederschlagsbildung ist. Durch Kombination von 12 Klimamodellen konnten «Hot-Spots» definiert werden, an denen
von einer lokalen Kopplung ausgegangen wird. Diese liegen
in Übergangsgebieten zwischen trockenen und feuchten
Zonen, in denen die Verdunstungsrate hoch und zugleich
auch abhängig von der Bodenfeuchte ist. In Zukunft empfiehlt sich dort deshalb eine verstärkte Messung der Bodenfeuchte, die bessere saisonale Vorhersagen ermöglicht.
Quellen
• Stott P. A. et al., 2000 • Abb. 1
• Abb. 2
External Control of 20th Century Temperature by Natural and Anthropogenic Forcings. Science. 290, pp. 2133 - 2137.
Abgeändert nach: Climatic Research Unit, Norwich
Abgeändert nach: Summary for Policymakers: A Report of Working Group I of the Intergovernmental Panel on Climate Change 2001, p. 11
• Meehl G. A. et al., 2005
• Abb. 3
• Abb. 4
How Much More Global Warming and Sea Level Rise? Science. 307, pp. 1769 - 1772
Abgeändert nach: Meehl G. A. et al., 2005
Abgeändert nach: Meehl G. A. et al., 2005
• Betts R. A. et al., 2007 Biogeophysical effects of land use on climate: Model simulations of radiative forcing and large-scale temperature change. Agricultural and Forest Meteorology. 142, pp. 216 - 233.
• Koster R. D. et al., 2004
Regions of Strong Coupling Between Soil Moisture and Precipitation. Science. 305, pp. 1138 - 1140
Abb. 7: Stärke der Land-Atmosphären-Kopplung
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