FAQ

Lässt sich die Erwärmung des 20. Jahrhunderts durch natürliche Schwankungen erklären?

Es ist sehr unwahrscheinlich, dass die Erwärmung des 20. Jahrhunderts durch natürliche Ursachen erklärt werden kann. Das späte 20. Jahrhundert war ungewöhnlich warm. Paläoklimatische Rekonstruktionen des Klimas zeigen, dass die zweite Hälfte des 20. Jahrhunderts in der Nordhemisphäre wahrscheinlich der wärmste Zeitraum von 50 Jahren in den letzten 1300 Jahren war. Diese schnelle Erwärmung steht im Einklang mit der wissenschaftlichen Auffassung darüber, wie das Klima auf einen so schnellen Anstieg der Treibhausgase reagieren sollte, wie er im letzten Jahrhundert aufgetretenen ist. Die beobachtete Erwärmung stimmt jedoch nicht überein mit der wissenschaftlichen Auffassung darüber, wie das Klima auf natürliche externe Faktoren wie veränderte Sonnenleistung und vulkanische Aktivität reagieren sollte. Klimamodelle sind ein geeignetes Werkzeug zur Untersuchung der unterschiedlichen Einflüsse auf das Erdklima. Klimamodellstudien zeigen, dass die Temperaturentwicklung im 20. Jahrhundert, nur durch die gleichzeitige Berücksichtigung von externen natürlichen Faktoren und menschlichen Aktivitäten wiedergegeben werden kann. Die Modelle zeigen dies nicht, wenn sie nur mit natürlichen Faktoren rechnen. Wenn man menschliche Faktoren einschließt, simulieren die Modelle auch ein geografisches Muster der Temperaturänderungen rund um den Globus, das dem in den letzten Jahrzehnten aufgetretenen ähnelt. Dieses räumliche Muster, das z.B. eine größere Erwärmung in hohen nördlichen Breiten zeigt, unterscheidet sich von den wichtigsten Mustern natürlicher Klimavariabilität, die man mit internen Klimaprozessen in Verbindung bringt, wie z.B. El Niño.

Veränderungen des Erdklimas wurden im Verlauf der Erdgeschichte sowohl durch natürliche interne Prozesse (z.B. El Niño) als auch durch die Veränderung externer Einflüsse verursacht. Diese externen Einflüsse können natürlichen Ursprungs sein (wie z.B. vulkanische Aktivität und Schwankungen der solaren Einstrahlung) oder durch menschliche Aktivitäten verursacht werden (wie z.B. Treibhausgasemissionen, durch Menschen verursachte Aerosole, Ozonabbau und veränderte Landnutzung). Der Beitrag natürlicher interner Prozesse kann abgeschätzt werden, indem man beobachtete Klimaänderungen untersucht und Klimamodelle laufen lässt, ohne einen der externen das Klima beeinflussenden Faktoren zu ändern. Die Wirkung externer Einflüsse kann anhand von Modellen abgeschätzt werden, indem man diese Faktoren ändert und das physikalische Verständnis der beteiligten Prozesse nutzt. Der kombinierte Einfluss natürlicher interner Schwankungen und natürlicher externer Faktoren auf das Erdklima kann auch anhand von Klimainformationen beurteilt werden, die in Baumringen, Eiskernen und anderen Formen natürlicher „Thermometer“ vor dem Industriezeitalter dokumentiert sind.

Die natürlichen externen klimabeeinflussenden Faktoren umfassen vulkanische Aktivität und Schwankungen der solaren Einstrahlung. Explosive Vulkanausbrüche schleudern große Mengen an Staub und Sulfat-Aerosolen hoch in die Atmosphäre, wodurch es zu einer vorübergehenden Abschirmung und der Reflexion des Sonnenlichts zurück ins All kommt. Die Sonnenstrahlungsintensität hat einen 11-Jahres-Zyklus und besitzt auch längerfristige Schwankungen. Menschliche Aktivitäten während der letzten 100 Jahre, besonders die Verbrennung fossiler Brennstoffe, haben einen schnellen Anstieg von Kohlendioxid und anderen Treibhausgasen in der Atmosphäre bewirkt. Vor dem Industriezeitalter zeigten diese Gase jahrtausendelang eine nahezu stabile Konzentration. Menschliche Aktivitäten führten auch zu erhöhten Konzentrationen von feinen reflektierenden Partikeln (Aerosolen) in der Atmosphäre, vor allem während der 1950er und 1960er Jahre.

Obwohl natürliche interne Klimaprozesse wie beispielsweise El Niño für relativ kurze Zeiträume Veränderungen der weltweiten Durchschnittstemperatur verursachen können, zeigen Untersuchungen, dass ein großer Teil auf externe Faktoren zurückzuführen ist. Kurze Zeiträume globaler Abkühlung folgten auf große Vulkanausbrüche wie den des Mt. Pinatubo im Jahr 1991. Im frühen 20. Jahrhundert stieg die weltweite Durchschnittstemperatur, während gleichzeitig die Treibhausgaskonzentrationen zunahmen, die Sonnenleistung wahrscheinlich stieg, und es nur geringe vulkanische Aktivität gab. Während der 1950er und 1960er Jahre stabilisierten sich die weltweiten Durchschnittstemperaturen, da die Aerosolkonzentration aus fossilen Brennstoffen und anderen Quellen anstieg und den Planeten abkühlte. Der Ausbruch des Mt. Agung im Jahr 1963 brachte ebenfalls große Mengen reflektierenden Staubs in die obere Atmosphäre. Die seit den 1970ern beobachtete schnelle Erwärmung trat in einem Zeitraum auf, in dem der Anstieg von Treibhausgasen alle anderen Faktoren dominierte.

In zahlreichen Experimenten nutzte man Klimamodelle zur Bestimmung der wahrscheinlichsten Ursachen des Klimawandels im 20. Jahrhundert. Diese Experimente zeigen, dass Modelle die schnelle Erwärmung der letzten Jahrzehnte nicht nachbilden können, wenn sie nur Schwankungen der solaren Einstrahlung und vulkanische Aktivität in Betracht ziehen.

Wie in Abbildung 1 gezeigt, sind Modelle jedoch in der Lage, die beobachteten Temperaturänderungen im 20. Jahrhundert wiederzugeben, wenn sie alle wichtigen externen Faktoren einschließlich menschlicher Einflüsse aus Quellen wie Treibhausgasen und natürlichen externen Faktoren in ihre Berechnungen mit einbeziehen. Die vom Modell geschätzten Reaktionen auf diese externen Faktoren sind weltweit im Klima des 20. Jahrhunderts nachweisbar sowie auf jedem einzelnen Kontinent außer der Antarktis, für die nur unzureichende Beobachtungen vorliegen. Der menschliche Einfluss auf das Klima beherrscht sehr wahrscheinlich alle anderen Ursachen des Wandels der weltweiten durchschnittlichen Oberflächentemperatur während des letzten halben Jahrhunderts.

Abbildung 1: Temperaturänderungen relativ zum entsprechenden Durchschnitt für 1901-1950 (°C) von Jahrzehnt zu Jahrzehnt von 1906 bis 2005 für die Kontinente der Erde sowie über den gesamten Globus, weltweite Landgebiete und weltweite Ozeane (untere Grafiken). Die schwarzen Linien zeigen die beobachteten Temperaturänderungen. Die rote Linie zeigt Simulationen, die natürliche und menschliche Faktoren einschließen, während die blaue Linie Simulationen zeigt, die nur natürliche Faktoren einschließen. Blau schattierte Bänder zeigen die 5-95 %-Bandbreite für 19 Simulationen von 5 Klimamodellen, welche nur die natürlichen Antriebe durch Sonnenaktivität und Vulkane berücksichtigen. Rot schattierte Bänder zeigen die 5-95 %-Bandbreite für 58 Simulationen von 14 Klimamodellen unter Verwendung sowohl der natürlichen als auch der menschlichen Antriebe. Gestrichelte schwarze Linien zeigen Jahrzehnte und kontinentale Gebiete, für die es erheblich weniger Beobachtungen gibt. Ausführliche Beschreibungen zu dieser Abbildung und der bei ihrer Herstellung benutzten Methodologie befinden sich im Zusatzmaterial, Anhang 9.C des IPCC Berichts. (Quelle: Abbildung geändert nach IPCC 2007, S. 703)

Eine wichtige Quelle für Unsicherheiten ergibt sich aus dem unvollständigen Wissen über einige externe Faktoren wie z.B. vom Menschen verursachte Aerosole. Zudem sind die Klimamodelle selbst nicht perfekt. Dennoch simulieren alle Modelle ein Reaktionsmuster auf die Treibhausgasanstiege durch menschliche Aktivitäten, das dem veränderten beobachteten Muster gleicht. Dieses Muster beinhaltet mehr Erwärmung über Land als über den Ozeanen. Dieses Veränderungsmuster weicht von den wesentlichen Mustern der mit natürlichen internen Schwankungen in Verbindung gebrachten Temperaturänderungen wie z.B. El Niño ab. Somit können die Reaktionen des Klimas auf die Erhöhung von Treibhausgaskonzentrationen von der Reaktion auf natürliche externe Faktoren unterschieden werden.

Sowohl Modelle als auch Beobachtungen zeigen eine Erwärmung des unteren Teils der Atmosphäre (der Troposphäre) und eine Abkühlung in der Stratosphäre. Dies ist ein weiterer „Fingerabdruck“, der die Auswirkung des menschlichen Einflusses auf das Klima deutlich macht. Wäre z.B. ein Anstieg der Sonnenleistung für die im Moment stattfindende Klimaerwärmung verantwortlich, hätten sich sowohl die Troposphäre als auch die Stratosphäre erwärmt. Außerdem helfen Unterschiede im zeitlichen Ablauf der menschlichen und natürlichen externen Einflüsse, die Reaktionen des Klimas auf diese Faktoren zu unterscheiden. Solche Betrachtungen stärken die Überzeugung, dass eher menschliche als natürliche Faktoren die beherrschende Ursache der während der letzten 50 Jahre beobachteten globalen Erwärmung waren.

Schätzungen der Temperaturen in der Nordhemisphäre während der letzten ein bis zwei Jahrtausende, basieren auf natürlichen „Thermometern“ wie beispielsweise Baumringen, die bei Temperaturänderungen in Breite oder Dichte variieren sowie auf historischen Wetteraufzeichnungen. Sie liefern zusätzliche Beweise dafür, dass die Erwärmung im 20. Jahrhundert nicht nur durch natürliche interne Schwankungen und natürliche externe Faktoren erklärt werden kann. Das Vertrauen in diese Schätzungen erhöht sich, weil vor dem Industriezeitalter ein Großteil der Schwankung der nordhemisphärischen Durchschnittstemperaturen durch episodische Abkühlung erklärt werden kann, verursacht durch große Vulkanausbrüche und Änderungen der Sonnenleistung.

Die restliche Variation stimmt generell mit der Schwankung überein, die durch Klimamodelle in Abwesenheit natürlicher und menschlich verursachter externer Faktoren simuliert wurde. Auch wenn es bei den Schätzungen vergangener Temperaturen Unsicherheiten gibt, zeigen sie, dass es wahrscheinlich ist, dass die zweite Hälfte des 20. Jahrhunderts der wärmste 50-Jahres-Zeitraum in den letzten 1300 Jahren war. Die geschätzte durch natürliche Faktoren verursachte Klimaschwankung ist gering im Vergleich zur starken Erwärmung im 20. Jahrhundert.

 

 

Quelle (falls nicht anders gekennzeichnet):
IPCC, 2007: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, S. 702-703, FAQ 9.2.

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