Seit dem späten 19. Jahrhundert ist die Temperatur auf der Erde im
Mittel um 0,6 Grad angestiegen (mit 0,2 Grad Fehlertoleranz).
Seit Beginn der Temperaturmessung (1861) gab es kein so warmes Jahrzehnt
wie 1990 und Abschätzungen für die Jahre davor gelangen zu
dem Schluß, dass es sehr wahrscheinlich ist, dass in den 90iger
Jahren die höchsten Temperaturen der letzten 1 000 Jahre auftraten.
Sehr wahrscheinlich wird vom IPCC gebraucht, wenn die Wahrscheinlichkeit
über 90% liegt.
Daneben schwanden die Unterschiede in den Tages- und Nachttemperaturen,
die sich immer mehr angleichen.
Zwischen 1950 und 1993 stiegen die nächtlichen Minimaltemperaturen um
0,2°C pro Jahrzehnt. Die Tageshöchsttemperaturen hingegen verzeichneten
im selben Zeitraum nur eine Steigerungsrate um 0,1°C.
Neben dem Treibhauseffekt gibt es eine Vielzahl von natürlichen Ursachen
für Klimaänderungen.
Darunter fallen Veränderungen der Erdoberfläche, des Stoffhaushaltes
der Atmosphäre und der geoastrophysikalischen Parameter
(z.B. Erdbahnelemente).
Einige dieser Elemente können durch den Menschen beeinflußt
werden, andere entziehen sich jeder Kontrolle.
Dazu zählen zum auch Vulkanausbrüche, wie z.B. der des Pinatubu 1991.
Sie können durch die enormen Mengen an Partikeln, die dabei in die
Atmosphäre gelangen, eine Abkühlung verursachen.
Die Beeinflussung durch den Pinatubu fiel noch verhältnismäßig
gering aus.
Ganz andere Auswirkungen hingegen hatte der Ausbruch des Vulkans Tambora in Indonesien,
bei dem gewaltige Mengen an Asche in die Luft geschleudert wurden.
Die Aschemengen übertrafen die beim berühmten Ausbruch des
Krakatoa (1883) freigesetzten um das Zehnfache.
In den Sommermonaten des darauffolgenden Jahres fiel in Nordamerika und -europa
Schnee, so dass 1816 als Jahr ohne Sommer in die Geschichte einging.
Es wird häufig erwähnt, dass die Welt in Richtung einer
neuen Eiszeit tendiert und dass eine Erwärmung durch die
zusätzlichen Treibhausgase dies ausgleichen könne.
Die Bahn der Erde um die Sonne variiert und bewirkt auf diese Weise die
Folge von Kalt- und Warmzeiten. Dies geschieht im zeitlichen Rahmen
von über 10 000 Jahren.
Die Klimaerwärmung durch menschliche Ursachen geht hingegen
viel schneller vor sich. Damit ist ein Ausgleich extrem unwahrscheinlich.
Mit Hilfe der Klimamodelle (siehe unten) kann der weitere Temperaturanstieg
abgeschätzt werden.
Derzeit gehen die meisten Modelle von einem Anstieg von 1,4 - 5,8 °C
bis zum Jahr 2100 aus
(vergl. Klimaschutz 2001: Tatsachen - Risiken - Handlungsmöglichkeiten, Broschüre des Umweltbundesamtes).
Damit verbunden ist ein Rückgang in
der Dauer der Frostperioden.
Ausserdem berechnen sie einen weiteren Angleich der Nacht- und Tagestemperaturen.
Ebenso weisen sie mit einer hohen Wahrscheinlichkeit auf die Änderung
der gewohnten Niederschlagsmuster hin.
Zum Einem wird erwartetet, dass trockene Gebiete noch weniger Regen erhalten,
zum Anderen befürchtet man, dass andere Gebiete häufiger als
bisher Starkniederschläge aufweisen werden.
Für diese Phänomene können die Auswirkungen
abgeschätzt werden.
Teilweise konnten sie bereits gleichzeitig mit Temperaturanstieg beobachtet
werden.
Darunter fallen:
- Abtauen von Gletschern, Auftauen von Permafrostböden
- Verschiebung von Lebensräumen einiger Tiere und Pflanzen
- Veränderung des Brut- und Wandelverhalten einiger Vögel
In den Alpen gingen die Gletscherflächen auf 50% der 1900 vorhandenen
zurück.
Die Dauer der Eisbedeckung von Seen und Flüssen ging
im Laufe des letzten Jahrhunderts um 14 Tage zurück.
Der Meeresspiegel ist nach den vorliegenden Beobachtungen angestiegen,
Rechnungen gehen von 10-20cm aus.
Es lassen sich bereits Änderungen des Niederschlagsmusters
über den nördlichen Breiten der Nordhalbkugel feststellen.
Sehr wahrscheinlich stiegen die Niederschläge dort im
letzten Jahrhundert um 0,5-1% pro Jahrzehnt an.
Ebenso ist bei diesem Gebiet wahrscheinlich (67-90%) sowohl eine
Verstärkung von 2-4% in der Häufigkeit schwerer Unwetter
als auch ein 2%iger Anstieg in der Wolkenbedeckung festzustellen.
Für die von den Klimamodellen berechnete Temperaturveränderung
kann nur die Auswirkung abgeschätzt und daher ebenfalls
nur mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit
angegeben werden.
Nach dem IPCC betragen die Eintrittswahrscheinlichkeiten für die folgenden
Abschätzungen zwischen 67 und 90%.
Das Ansteigen der Maximaltemperaturen und die Verlängerung der
Hitzeperioden führen damit wahrscheinlich zu:
- Höheres Schädigungsrisiko für einige
Nutzpflanzen
- Vermehrtem Hitzestress bei Tieren
- Höheren Bedarf an Klimaanlagen u.ä.
Die Intensivierung von Niederschlägen könnte
- Vermehrte Bodenerosion
- Grössere Schäden durch Überflutungen, Erdrutsche u. Lawinen
zur Folge haben.
Klimamodelle werden dazu benutzt, die zukünftige Erwärmung
vorherzusagen. Dabei müssen die relevanten Prozesse berücksichtigt
und gleichzeitig ein Kompromiss zwischen Detailtreue und Zeitaufwand
eingegangen werden.
Das Klimasystem setzt sich aus
- Atmosphäre
- Ozeanen
- Erdoberfläche
- Kryosphäre
- und den Biosphären
zusammen.
Diese Bestandteile des Systems müssen in Submodellen abgebildet
und diese dann geeignet verknüpft werden.
Zudem muss das Ziel des Modelles definiert werden,
da sich regionale Unterschiede ergeben können.
Im Wesentlichen unterscheidet das IPCC zwei Arten von Modellen:
einfache und komplexe.
Die Einteilung geschieht nach den folgenden Kriterien:
- Zahl der räumlichen Dimensionen im Modell
- Detailtreue bei der Wiedergabe der physikalischer Prozesse
- Rechenaufwand und -zeit
Die realen physikalischen Eigenschaften des Klimas (z.B. Temperatur)
verteilen sich kontinuierlich im Raum.
Ein Modell kann dies so nicht abbilden, sondern muss sich auf eine endliche Zahl
von Simulationspunkten beschränken. Diese bilden das räumliche
Simulationsgitter.
Die Abstände der Punkte werden als räumliche Auflösung
bezeichnet.
Die physikalischen Prozesse müssen im Modell abgebildet werden.
Dies kann explizit geschehen, d.h. mit einer Gleichung, die den
Prozess detailliert widerspiegelt oder die Auswirkung des Prozesses
kann mit einer einfachen Regressionsgleichung oder einem Parameter
geschehen.
In allen Klimamodellen sind solche Parametrisierungen integriert.
Die Unterscheidung erfolgt danach, auf welcher Ebene sie
eingeführt werden.
Einfache Klimamodelle, die die Kriterien des IPCCs erfüllen,
berechnen die Konzentrationen der Treibhausgase, die damit
verbundene Erwärmung und den Anstieg des Meeresspiegels.
Alle Parameter der Klimamodelle werden so eingestellt,
dass die bekannte, vergangene Klimaentwicklung möglichst gut
wiedergegeben wird.
Dieser Vorgang nennt sich Modellkalibrierung.