Klimaszenarien

Neben der Frage nach den Ursachen der beobachteten globalen Erwärmung sind die Versuche einer Abschätzung des künftigen Klimas der Bereich der Klimaforschung, der in der Öffentlichkeit höchste Aufmerksamkeit erhält. Im Gegensatz zu einer Wettervorhersage beanspruchen sie nicht, einen bestimmten Zustand der Atmosphäre an einem beliebigen Ort der Erde vorherzusagen, z.B. die Temperatur am 4. Januar 2058 in Berlin, sondern zielen auf statistische Durchschnittswerte über größere Räume und Zeitabschnitte, z.B. die globale Durchschnittstemperatur oder den mittleren Niederschlag einer ganzen Klimazone über ein oder mehrere Jahrzehnte (siehe auch Klima und Wetter). Dennoch sind auch solche Prognosen mit zahlreichen und gravierenden Unsicherheiten behaftet. Diese Unsicherheiten lassen sich grob in drei Gruppen teilen: 1. Unsicherheiten, die die externen Einflussfaktoren auf das Klima betreffen, 2. Unsicherheiten, die aus der begrenzten Kenntnis über das Klimasystem resultieren und 3. solche, die in den Defiziten von Klimamodellen begründet sind.

Externe Einflussfaktoren

Klimaprognosen über die nächsten 100 Jahre gehen aufgrund der Beobachtung der Vergangenheit davon aus, dass in diesem relativ kurzen Zeitraum die natürlichen externen Einflussfaktoren keine wesentlichen Veränderungen des globalen Klimas bewirken werden, auch wenn solche Möglichkeiten, z.B. eine Serie von starken Vulkanausbrüchen oder bisher nicht beobachtete Veränderungen in der Sonnenaktivität, nicht völlig ausgeschlossen werden können. Der größte Unsicherheitsfaktor wird vielmehr in der Wirkung des Menschen auf das Klima gesehen. Niemand kennt die Entwickung der Weltgesellschaft über die nächsten Jahrzehnte bzw. kann die Bevölkerungsentwicklung einigermaßen korrekt bestimmen, die Veränderung des Konsumverhaltens, den Energieverbrauch, die Nutzung von Energiequellen, die technologische Entwicklung, das Ausbrechen von Kriegen usw. vorhersagen. Diese Unsicherheit findet darin ihren Ausdruck, dass der IPCC ein ganzes Spektrum von Emissionsszenarien für Treibhausgase entwickelt hat, die auf die unterschiedlichen Entwicklungsmöglichkeiten der Weltgesellschaft zu reagieren versuchen. Klimaprognosen sind daher immer Wenn-dann-Aussagen, sie haben nicht den Anspruch, die Zukunft zu zeigen, sondern zeigen mögliche Zukünfte.

Kenntnis über das Klimasystem

Die zweite Unsicherheit liegt darin begründet, dass trotz aller sich beeindruckend entwickelnden Forschung die Kenntnis über das Klimasystem und seine Dynamik immer noch begrenzt ist. Das betrifft besonders Fälle, in denen Rückkopplungsprozesse, kleinräumige Vorgänge oder beide zusammen eine Rolle spielen. So ist zumindest quantitativ ungewiss, wie sich ein wärmeres Klima zusammen mit einem höheren Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre auf die Vegetation auswirken und deren Veränderung wiederum das Klima und den CO2-Gehalt beeinflussen wird. Noch nicht hinreichend erfasst sind außerdem viele Aspekte der Atmopshärenchemie und -physik mit ihrem Einfluss auf die Wolkenbildung und deren Einfluss auf den atmosphärischen Strahlenhaushalt. Auch kann nicht mit Sicherheit gesagt werden, ob und wann das Klima bei Überschreitung gewisser Grenzzustände "Sprünge" machen wird, d. h. plötzlich in einen anderen Zustand umkippt, wie es z.B. durch ein Aussetzen der thermohalinen Zirkulation am Ende der letzten Kaltzeit tatsächlich vorgekommen ist.

Klimamodelle

Klimaprognosen als Vorhersage von Möglichkeiten: Aus einer Reihe von möglichen gesellschaftlichen Entwicklungen von der Gegenwart bis in die Zukunft folgen verschiedene Szenarien der Treibhausgas-Emissionen, aus denen wiederum verschiedene Möglichkeiten der Treibhausgas-Konzentration und der Klimaentwicklung resultieren.

Drittens ist die Klimaforschung bei der Berechnungen des zukünftigen Klimas auf Computermodellsimulationen angewiesen, die in einer Art Ersatzrealität das hochkomplexe Klimasystem, seine interne Dynamik und den Einfluss von externen Faktoren, insbesondere des Menschen, darzustellen versuchen. Auch hier gab es eine nahezu schwindelerregende Entwicklung zu immer mehr Computerleistung. Trotzdem ist die Leistungsfähigkeit weiterhin begrenzt, was sich anschaulich in der räumlichen Auflösung von globalen Atmosphärenmodellen zeigt, die gegenwärtig bei einem Gitternetz von über 100 km Breite liegt, wodurch viele kleinräumige Prozesse wie etwa die Wolkenbildung oder die Dynamik der großen Eisschilde immer noch nicht erfasst werden können. Die Erfolge, die mit Klimamodellen bei der Simulation des vergangenen und gegenwärtigen Klimas erzielt werden konnten, verleihen den Modellprognosen dennoch ein erhebliches Gewicht. Ihre Aussagen nicht ernst zu nehmen wäre angesichts der weitreichenden Folgen einer fortgesetzten Klimaänderung und der Eintrittswahrscheinlichkeit, die die Modelle vorhersagen, höchst unverantwortlich (Näheres s. Abschnitt Klimamodelle).

Die IPCC-Szenarien

Die Szenarien des IPCC

Bei dem Versuch, Aussagen über das künftige Klima zu machen, beschränkt sich die Klimaforschung in der Regel auf Prognosen für die nächsten 100 Jahre. Die zentrale Frage ist: Wie entwickelt sich das globale Klima durch den weiteren Anstieg der anthropogenen Emissionen von Treibhausgasen und welche Folgen hat der zu erwartende Klimawandel? Die zukünftigen Emissionen sind von ökonomischen, sozialen und politischen Entwicklungen abhängig, die grundsätzlich nicht vorhersagbar sind. Die Klimaforschung geht daher von einer breiten Varianz von Annahmen über die künftige Entwicklung der Menschheit aus, aus denen sie eine vielfältige Palette von Emissionsszenarien ableitet, die wiederum die Grundlage für Prognosen über die künftige Klimaentwicklung bilden. Der neue IPCC-Bericht von 2001 basiert auf nahezu 40 Szenarien, die je nach Annahme über die weitere Entwicklung der menschlichen Weltgesellschaft in vier "Familien" gegliedert sind.1

Die den früheren IPCC-Berichten zugrundeliegenden IS92-Szenarien (IPCC-Szenarien von 1992) wurden ab 1996 gründlich überarbeitet. Das Ergebnis sind die 40 neuen sogenannten SRES-Szenarien (nach: Second Report on Emission Szenarios), die die möglichen Entwicklungen im 21. Jahrhundert in den Bereichen Bevölkerungswachstum, ökonomische und soziale Entwicklung, technologische Veränderungen, Ressourcen-Verbrauch und Umweltmanagement differenzierter als bisher berücksichtigen. Sie lagen sowohl dem IPCC-Bericht von 2001 wie dem von 2007 zugrunde. Die 40 Szenarien werden in die vier Hauptgruppen A1, A2, B1 und B2 unterteilt.

Die Emissions-Szenarien des IPCC -Sonderberichtes über Emissions-Szenarien (SRES ) A1. Die A1-Modellgeschichte bzw. -Szenarien-Familie beschreibt eine zukünftige Welt mit sehr raschem Wirtschaftswachstum, einer Mitte des 21. Jahrhunderts kulminierenden und danach rückläufigen Weltbevölkerung, und rascher Einführung neuer und effizienterer Technologien. Wichtige grundlegende Themen sind Annäherung von Regionen, Entwicklung von Handlungskompetenz sowie zunehmende kulturelle und soziale Interaktion bei gleichzeitiger substantieller Verringerung regionaler Unterschiede der Pro-Kopf-Einkommen. Die A1-Szenarien- Familie teilt sich in drei Gruppen auf, die unterschiedliche Ausrichtungen technologischer Änderungen im Energiesystem beschreiben. Die drei A1-Gruppen unterscheiden sich in ihrer technologischen Hauptstossrichtung: fossil-intensiv (A1FI), nichtfossile Energiequellen (A1T) oder eine ausgewogene Nutzung aller Quellen (A1B) (wobei ausgewogene Nutzung definiert ist als eine nicht allzu große Abhängigkeit von einer bestimmten Energiequelle und durch die Annahme eines ähnlichen Verbesserungspotentials für alle Energieversorgungs- und -verbrauchstechnologien). A2. Die A2-Modellgeschichte bzw. -Szenarien-Familie beschreibt eine sehr heterogene Welt. Das Grundthema ist Autarkie und Bewahrung lokaler Identitäten. Regionale Fruchtbarkeitsmuster konvergieren nur sehr langsam, was eine stetig zunehmende Bevölkerung zur Folge hat. Die wirtschaftliche Entwicklung ist vorwiegend regional orientiert und das Pro-Kopf-Wirtschaftswachstum und technologische Veränderungen sind bruchstückhafter und langsamer als in anderen Modellgeschichten. B1. Die B1- Modellgeschichte bzw. -Szenarien-Familie beschreibt eine sich näher kommende Welt, mit der gleichen, Mitte des 21. Jahrhunderts kulminierenden und danach rückläufigen Weltbevölkerung wie in der A1-Modellgeschichte, jedoch mit raschen Änderungen der wirtschaftlichen Strukturen in Richtung einer Dienstleistungs- und Informationswirtschaft, bei gleichzeitigem Rückgang des Materialverbrauchs und Einführung von sauberen und ressourcen-effizienten Technologien. Das Schwergewicht liegt auf globalen Lösungen für eine wirtschaftliche, soziale und umweltgerechte Nachhaltigkeit, einschließlich erhöhter sozialer Gerechtigkeit, aber ohne zusätzliche Klimainitiativen. B2. Die B2-Modellgeschichte bzw. -Szenarien-Familie beschreibt eine Welt mit Schwerpunkt auf lokalen Lösungen für eine wirtschaftliche, soziale und umweltgerechte Nachhaltigkeit. Es ist eine Welt mit einer stetig, jedoch langsamer als in A2 ansteigenden Weltbevölkerung, wirtschaftlicher Entwicklung auf mittlerem Niveau und weniger raschem, dafür vielfältigerem technologischem Fortschritt als in den B1- und A1-Modellgeschichten. Obwohl das Szenario auch auf Umweltschutz und soziale Gerechtigkeit ausgerichtet ist, liegt der Schwerpunkt auf der lokalen und regionalen Ebene. Für jede der sechs Szenarien-Gruppen A1B, A1FI, A1T, A2, B1 und B2 wurde ein illustratives Szenario gewählt. Alle sollten als gleich stichhaltig betrachtet werden. Die SRES-Szenarien beinhalten keine zusätzlichen Klimainitiativen, d.h. es sind keine Szenarien berücksichtigt, die ausdrücklich eine Umsetzung des Rahmenübereinkommens der Vereinten Nationen über Klimaänderungen (UNFCCC) oder den Emissionszielsetzungen des Kyoto-Protokolls annehmen.

Die vom IPCC prognostizierte Erhöhung der globalen Durchschnittstemperatur

Die vier Szenariofamilien des Fourth Assessment Report des IPCC und die prognostizierte Erhöhung der globalen Durchschnittstemperatur bis 2100
AR4 Summary (PDF)	Wirtschaftsorientiert (ökonomisch ausgerichtet)	Umweltorientiert (ökologisch ausgerichtet)
Globalisierung (homogene Welt)	A1 (Hohes Wirtschaftswachstum) (Gruppen: A1T/A1B/A1Fl) 1,4–6,4 °C	B1 (Globale Nachhaltigkeit)   1,1–2,9 °C
Regionalisierung (heterogene Welt)	A2 (Regionalisierte Wirtschaftsentwicklung) 2,0–5,4 °C	B2 (Regionale Nachhaltigkeit) 1,4–3,8 °C

Weblinks

• H. Paeth (2007): Klimamodellsimulationen, aus: Wilfried Endlicher, Friedrich-Wilhelm Gerstengarbe: Der Klimawandel – Einblicke, Rückblicke und Ausblicke, 44-55