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Klimamodelle

Klimamodelle sind sehr komplexe, leistungsstarke Computermodelle. Sie versuchen die wesentlichen physikalischen und chemischen Prozesse innerhalb und zwischen verschiedenen Systemen, wie der Atmosphäre, den Ozeanen und der Erdoberfläche, zu simulieren. Diese sind jedoch vielfach noch nicht vollständig erforscht und können daher z.T. nur vereinfacht abgebildet werden. Die Modelle werden anhand von Beobachtungsdaten sowie Klimadaten aus der Vergangenheit (sog. Proxy-Daten) entwickelt und überprüft. Ziel ist es mit Hilfe der Modelle Abschätzungen von zukünftigen Klimaentwicklungen zu ermöglichen.

Grundlage dafür sind Szenarien, also Annahmen der Entwicklung denkbarer Einflussfaktoren auf das Klima, wie etwa die (anthropogenen) Treibhausgasemissionen. Diese hängen nach heutigen Ansätzen von der Entwicklung der Bevölkerung, der Technologie, der Wirtschaft und Landnutzung auf der Erde ab. Diese Entwicklungen können zudem global oder regional bzw. ökonomisch- oder umweltorientiert verlaufen. Entsprechend werden (nach dem IPCC-Sonderbericht über Emission-Szenarien, SRES) sog. Emission-Szenarien unterschieden, die sich in vier „Familien" unterteilen: A1, A2, B1 und B2.

Szenarien für Klimamodelle  

Diese dienen als Antrieb für Globalmodelle. Diese Modelle bestehen aus einem dreidimensionalen Gitter. Zwischen den Gitterpunkten werden die klimatischen Prozesse großräumig (global), aber mit einer relativ groben zeitlichen (Tageswerte) und räumlichen (100 bis 200 km) Auflösung berechnet. Ein solches in Deutschland gängiges Globalmodell ist ECHAM, entwickelt und betrieben am Max-Planck-Institut für Meteorologie in Hamburg (MPI).

Mit den Ergebnissen der Globalmodelle können für kleinere Regionen wie etwa Niedersachsen jedoch nur wenig differenzierte Aussagen zur Klimaentwicklung gemacht werden. Hier kommen regionale Klimamodelle zur Anwendung, die nur einen Ausschnitt der Erde bzw. Atmosphäre betrachten. Sie erhalten als Antrieb bzw. Randbedingung u.a. die Ergebnisse der Globalmodelle und rechnen damit auf einer höher aufgelösten räumlichen (bis 10 km) und z.T. auch zeitlichen (Stundenwerte) Skala weiter. Dieses Verfahren nennt man „Nesting" oder auch „dynamic Downscaling".

Die Ergebnisse der regionalen Klimamodelle können letztlich als Antrieb für sog. Impact-Modelle genutzt werden. Dies sind Modelle, die die Wirkungen der klimatischen Veränderungen auf verschiedenen fachlichen Ebenen simulieren. Hierzu zählen z.B. hydrologische Modelle, die die Folgen eines Klimawandels auf die Wasserwirtschaft verdeutlichen können.

Es muss jedoch stets berücksichtigt werden, dass diese Ergebnisse nicht als Prognosen oder Vorhersagen interpretiert werden dürfen. Um die Unsicherheiten in den Aussagen der möglichen zukünftigen Entwicklung zu verdeutlichen, sollten stets die Ergebnisse verschiedener Modelle gemeinsam betrachtet werden (Modell-Ensemble). So wird die Bandbreite möglicher Entwicklungen aufgezeigt. Zeigen alle Modelle eines Ensembles in die gleiche Richtung, so spricht man von einem "robusten" Klimasignal.

Schematischer Aufbau eines Klimamodells

Schematischer Aufbau eines Klimamodells (verändert nach IPCC4)

Artikel-Informationen

23.05.2012

Ansprechpartner/in:
Uwe Petry

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