Warum die Erderwärmung eine Pause einlegt

Seit Anfang dieses Jahrtausends erwärmte sich die bodennahe Luft der Erde deutlich schwächer, als über hundert Klimamodelle vorhergesagt hatten. Diese Erwärmungspause gibt Skeptikern, die am vom Menschen verursachten Klimawandel zweifeln, Auftrieb und setzt anerkannte Klimaforscher unter Druck. Ob die verfügbaren Klimamodelle die globale Erwärmung tatsächlich überschätzen oder gar systematische Fehler aufweisen, überprüfte nun ein Forscherteam. Ihr im Fachblatt „Nature“ veröffentlichtes Ergebnis: Natürliche Schwankungen können die Erwärmungspause erklären.

„Die Behauptung, dass die Klimamodelle die Erwärmung aufgrund der zunehmenden Treibhausgaskonzentration überschätzen, ist unzutreffend“, sagt Jochem Marotzke vom Max-Planck-Institut für Meteorologie in Hamburg. Zusammen mit seinem Kollegen Piers Forster von der University of Leeds nahm er alle 114 Modellsimulationen unter die Lupe, die im Bericht des Weltklimarats berücksichtigt werden. Mit aufwendigen statistischen Methoden suchten die beiden in diesen Modellen nach konzeptionellen Fehlern. Finden konnten sie keine.

Die Globale Durchschnittstemperatur in 15-Jahrestrends der Oberflächentemperatur in einem Graphen dargestellt. Auf der x-Achse ist das Anfangsjahr und auf der y-Achse die Temperatur in Grad Celsius pro Dekade dargestellt. Wobei Modellberechnung in Farbe und die Beobachtungen als Kreise dargestellt wurden. Die Temperaturen gingen immer mal wieder hoch und runter. Die Beobachtungen liegen jedoch unterhalb der Modellberechnungen.
Globale Durchschnittstemperatur

Für Forscher ist es sehr ungewöhnlich, den Faktor Zufall wissenschaftlich zu belegen. Marotzke und Forster gingen in zwei Schritten vor: Zuerst prüften sie, ob die 114 Modellrechnungen die Vergangenheit plausibel simulieren konnten. Für den Zeitraum zwischen 1900 und 2012 verglichen sie berechnete und gemessene Temperaturtrends für Zeitabschnitte von jeweils 15 und 62 Jahren. Pessimistische und optimistische Prognosen lagen dabei um etwa 0,3 Grad auseinander. Die meisten Klimamodelle sagten einen Temperaturanstieg in der Mitte der möglichen Extremwerte voraus und alle erfassten die Realität einigermaßen richtig. „Im Großen und Ganzen stimmen die simulierten Trends mit den Beobachtungen überein“, sagt Marotzke. Große Ausreißer zeigte das Ensemble der simulierten Temperaturtrends nicht, sodass sich ein systematischer Fehler in den Modellen ausschließen ließ.

Danach analysierten die beiden Klimaforscher den Grund für die Abweichungen der Modelle untereinander. Das sollte erklären, warum alle Prognosen für die vergangenen 15 Jahre einen zu hohen Temperaturanstieg vorhersagten. Neben dem Zufall der natürlichen Schwankungen könnten dafür drei physikalische Gründe verantwortlich sein. So bewerten die Klimamodelle folgende Effekte unterschiedlich stark: die Ozeane als Wärmespeicher, die Bilanz der einfallenden und in den Weltraum abgestrahlten Energie und die schwankende Strahlungsenergie der Sonne, die durch den Treibhauseffekt auf der Erde gespeichert wird. Die Anteile dieser physikalischen Faktoren, die mal mehr und mal weniger stark in die Modelle einflossen, konnten die Forscher beziffern und herausrechnen. Ihr Resultat: Keiner dieser Faktoren kann die Abweichungen zwischen Simulation und Messung erklären. „Die unterschiedliche Empfindlichkeit erklärt eigentlich gar nichts“, sagt Marotzke. So bleibt allein der Zufall als mögliche Erklärung für die mit nur 0,06 Grad fast stagnierende Erwärmung zurück.

Die dreidimensionale Erde simuliert mit der Änderung der Durchschnittstemperaturen in farbig dargestellt.
Prognosen eines Klimamodells

Auf dieser Studie aufbauend kann nun umso mehr mit einer verstärkten Erderwärmung in den kommenden Jahrzehnten gerechnet werden. Schätzungen gehen davon aus, dass die Erwärmungspause maximal noch wenige Jahre anhalten wird. Doch für die laufenden Klimaschutzverhandlungen trat die offenbar zufällige Erwärmungspause zu einem ungünstigen Zeitpunkt auf, da Klimaskeptiker wieder verstärkt Gehör fanden. „Aber unter Klimaforschern wirkte die Erwärmungspause auch stark motivierend und es begann eine außerordentlich spannende Diskussion“, sagt Marotzke. Für die Optimierung von Forschungsergebnissen ist dies eine hervorragende Grundlage. „Mit dieser Arbeit haben wir nun einen klareren Blick auf die Anteile von zufälligen und erzwungenen Variationen in 15-Jahres-Zyklen“, beurteilt Klimaforscher James Risbey von der australischen Forschungsorganisation CSIRO die neue Analyse.

Das wichtigste Argument der Klimaskeptiker, dass alle Klimamodelle mit systematischen Fehlern behaftet seien, konnten Marotzke und Forster nun entkräften. Mit weiteren Detailanalysen, die die Vorhersagen der Modelle stützen, kann gerechnet werden. So können die Klimaforscher, die wegen der Erwärmungspause die Gültigkeit ihrer Modelle noch einmal im Detail überprüfen mussten, wieder selbstbewusster in der Klimadebatte auftreten.