Beschleunigte Erwärmung trotz langsamerem Anstieg der Oberflächentemperatur

02.April 2013

Die letzten zehn Jahre hat sich der Anstieg der Oberflächentemperatur – das übliche Mass für die Klimaerwärmung – verlangsamt. Dies führt zu Diskussionen über den Stand der Klimaforschung, z.B. im neuesten Economist. “A sensitive matter” titelt der Economist und wirft die Frage auf, ob dieser Temperaturverlauf der letzten 10 Jahre ein Hinweis auf eine niedrigere Klimasensitivität sein könnte, niedriger als die 3 Grad für verdoppeltes CO2, die als wahrscheinlichster Wert von der Wissenschaft angenommen werden, mit einem Toleranzbereich von etwa 2 bis 4,5 Grad.

Das wäre allerdings eine voreilige Schlussfolgerung. Denn die Klimamodelle zeigen ebenfalls einen ungleichmässigen Temperaturanstieg auf, mit Dekaden mit einer stagnierenden oder sogar abnehmenden Oberflächentemperatur. Die jetzige Verlangsamung ist also im Einklang mit den Modellrechnungen. Nur der Zeitpunkt, wann eine solche Verlangsamung auftritt kann wegen des chaotischen Charakters der Klimaströmugen nicht vorhergesagt werden. Eine Übersicht dazu und interessante Diskussionen finden sich in einem Beitrag von Knutti im ETH Klimablog. Aus diesem Beitrag ist auch das folgende Bild. Die gelb markierte Kurve zeigt ein Beispiel aus einem Ensemble von Modellrechnungen, das von 2000 bis 2020 praktisch keinen Anstieg der Temperatur. Die schwarze Kurve zeigt die gemessenen Temperaturen mit dem verlangsamten Anstieg der letzten 15 Jahre. Die Kurve liegt am unteren Rand des Ensembles  -  dies war der Ausgangspunkt des erwähnten Artikels.

Was ist der Grund für diese Stagnations- oder Hiatus-Phasen? Da die Modellrechnungen alle physikalischen Grössen der Atmosphäre, der Landmassen und der Ozeane enthalten, können damit die verantwortlichen Mechanismen identifiziert werden.  Gerald A. Meehl, Julie M. Arblaster, John T. Fasullo, Aixue Hu and Kevin E. Trenberth haben für ein Ensemble von Modellrechnungen diese Zusammenhänge ausgewertet.  Für zwei solcher Hiatus-Perioden haben sie zunächst überprüft, ob die Energiebilanz auch in diesen Phasen einen Erwärmungsüberschuss liefert, wie er sich am Rand der Atmosphäre (top of atmosphere TOA) zeigt. Im folgenden Bild links ist die TOA Energiebilanz gezeigt, in rot für die Hiatus-Phasen und grün für die übrigen. Der Unterschied ist marginal.  Auch in den Hiatus-Periodenb wird also die Erde weiterhin aufgeheizt. Da die Oberflächentemperatur nicht ansteigt, kann die Wärme nur im Meer gespeichert werden. Die ARGO-Messungen zeigen allerdings für die oberen 300m  ebenfalls stagnierende Temperaturen. Meehl u.a. haben deshalb untersucht, ob die Überschusswärme in tieferen Meeresschichten eingelagert wird. Tatsächlich zeigen die Modellrechnungen, dass sowohl im Bereich von 300 bis 750 m als auch in noch tieferen Schichten in den Hiatus-Perioden mehr Wärme zugeführt wird als in den übrigen Phasen.

Da die ARGO Messungen nur die oberen 700 m erfassen, darunter also keine Messwerte vorliegen, ist eine experimentelle Bestätigung nicht ohne weiteres möglich. Der verstärkte Anstieg in der Schicht zwischen 200 und 700 m in den letzten Jahren bestätigen jedoch die Erwartung.

Die Lücke für noch tiefere Schichten versucht eine Arbeit von Balmaseda, Trenberth, and Källén (2013) zu füllen, die Arbeit ist in Skeptical Science besprochen. Die Autoren benutzen die Methodik der Reanalyse. Die vorhandenen Messwerte für vergangene Klimaverläufe werden in ein Klimamodell als Randbedingung eingegeben. Das Modell dient dazu, die zu diesen Messungen kompatiblen anderen nicht-gemessenen physikalischen Grössen zu ermitteln. Das folgende Bild zeigt die so ermittelten Verläufe der Energiezunahme in verschiedenen Tiefen. Die violette Kurve für alle Tiefen zusammen zeigt in den letzten Jahren einen sogar beschleunigten Anstieg.

Meehl und Mitautoren zeigen in ihrer Arbeit, dass der Wärmetransport in tiefere Schichten während der Hiatus-Perioden im Atlantik und im Pazifischen  und Indischen Ozean einem Muster entsspricht, das mit dem El Niño/La Niña auf einer kürzeren Zeitskala konsistent ist. Hier gibt es eine schöne Übereinstimmung zur Arbeit von Rahmstorf (hier diskutiert), der gezeigt hat, dass nach Herausrechnen des El Niño/La Niña Einflusses keine Stagnation des Temperaturanstiegs mehr übrigbleibt.

Diese zunehmende Bestätigung des Einflusses tieferer Ozeanschichten ist leider keine Entwarnung für die Klimaentwicklung.  Skeptical Science fasst das Ergebnis aufgrund des obigen Bildes vielmehr so zusammen: “Die Erwärmung hat sich beschleunigt”.

Autor: Klaus Ragaller

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