Temperaturentwicklung

Die Justus-Liebig-Universität Giessen gab am 21. April 2013 eine Pressemitteilung zu einem neuen Fachartikel im Magazin Nature Geoscience heraus, in dem die natürliche Klimavariabilität der letzten zwei Jahrtausende auf globalem Maßstab dokumentiert wird. Mit dabei sind auch die Kleine Eiszeit, eine lange Wärmeperiode zur Römerzeit sowie Sonnenaktivitätsschwankungen. Im Folgenden die Pressemitteilung im Original (Fettsetzung ergänzt):

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Die erste 2000 Jahre umfassende Temperaturrekonstruktion für einzelne Kontinente – Gießener Wissenschaftler Mitautoren einer Veröffentlichung in „Nature Geoscience“

Der Klimawandel in der Vergangenheit unterschied sich deutlich von Region zu Region. Zu diesem Ergebnis kommt eine neue Studie mit Beteiligung Gießener Wissenschaftler, die durch das internationale PAGES-Projekt (Past Global Changes) koordiniert wurde. In dieser Studie wurden erstmalig die regionalen, kontinentalen Temperaturen der letzten ein- bis zweitausend Jahre umfassend rekonstruiert. Ein zentrales Ergebnis ist, dass der global  vorherrschende Abkühlungstrend  – hervorgerufen durch reduzierte Sonneneinstrahlung im Sommer und Vulkanismus – seit Ende des 19. Jahrhunderts durch Erwärmung abgelöst wurde. Etwa achtzig Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus aller Welt arbeiteten gemeinsam an der Studie „Kontinentale Temperaturvariabilität über die letzten beiden Jahrtausende“, die nun in der renommierten Fachzeitschrift „Nature Geoscience“ veröffentlicht wurde. Diese Arbeit stellt eine der umfassendsten und umfangreichsten zu diesem Thema dar. Das internationale Autorenteam – darunter Prof. Jürg Luterbacher, PhD und Dr. Johannes Werner vom Institut für Geographie – wertete Klimaarchivdaten von allen Kontinenten aus, um die Temperaturschwankungen der vergangenen beiden Jahrtausende zu erfassen.
Die Initiative geht zurück auf die 1991 ins Leben gerufene Organisation PAGES (Past Global Changes) des Internationalen Geosphären-Biosphären-Programms (IGBP). Das Ziel von PAGES ist es, unser Verständnis des Klimasystems zu verbessern, indem Klima und Umwelt der Vergangenheit rekonstruiert und analysiert werden. Die Hauptgeldgeber für das Programm sind der Schweizerische Nationalfonds (SNF) sowie die National Science Foundation (NSF) der Vereinigten Staaten.

weiter lesenNeue Studie in Nature Geoscience: Temperaturen lagen zur Römerzeit mehrere Jahrhunderte lang auf dem heutigen Niveau

Ein wichtiges Anliegen unseres Klimablogs ist es, eine Plattform für wissenschaftliche Diskussionen bereitzustellen. Wir freuen uns daher, dass wir heute einen Beitrag von Ulrich Berger präsentieren können, der die Temperaturentwicklung der letzten 130 Jahre auf Muster ausgewertet hat, die bei der Prognose bis 2100 helfen könnten. Für alle Nichtmathematiker ein kleiner Warnhinweis: In der Diskussion tauchen Formeln auf! Wer es eilig hat, kann sich das Resultat in Abbildung 6 anschauen. Fazit: Die Erwärmung wird wohl deutlich geringer ausfallen, als vom IPCC befürchtet.

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Von Dr. Ulrich Berger

Da es zu der Problematik, wie hoch der menschliche Anteil an der unbestreitbar gegebenen Klimaerwärmung der letzten 150 Jahre war (und künftig sein wird), immer noch große Differenzen gibt, habe ich (ursprünglich für mich selbst) eine gründlichere Datenanalyse versucht. Ich habe dazu ausschließlich die in Bild 1 gezeigten Messwerte der globalen Temperatur- und CO2-Entwicklung  verwendet. Die in dieser Grafik eingetragene CO₂-Kurve ist ein parabolischer Fit an die bisher gemessenen Werte (dunkelblau) und eine mit diesem Fit gerechnete Zukunftsprognose in grau (diese ist natürlich nur EIN mögliches CO₂-Szenario). Die gestrichelte Gerade soll einen mittleren Verlauf dessen andeuten, was das IPCC (wesentlich auf Basis der Entwicklung von 1970-2000) meines Wissens per Klimamodellierung vorhersagt.

Bild 1: Temperatur- und CO₂-Messwerte als Basis der vorliegenden Analyse

Meine Überlegungen gingen von dem Anschein aus, dass die Temperaturentwicklung seit 1880 einem linearen Grundtrend von ca. 0,004 °C/a mit einer überlagerten etwa 60jährigen Periodizität folgte. Auf dieser als „natürlich“ anzusehenden Charakteristik setzt dann ggf. noch eine mit der Konzentration des anthropogenen CO₂ (aCO₂) wachsende additive Komponente auf. Gründe für diese Annahmen waren folgende:

1. Unabhängig vom aCO₂ gab es in regelmäßigem  Wechsel stagnierende/abkühlende Phasen (ca. 1880-1910, 1940-1970) und Phasen starker Erwärmung (ca. 1910-1940, 1970-2000). Beide Phasen-Typen waren jeweils etwa 30 Jahre lang und wiesen ähnliche Temperaturgradienten auf.
2. Von 2000 bis 2030 wäre danach wieder eine stagnierende/abkühlende Phase zu erwarten – bisher wird diese Erwartung erfüllt.
3. Parallel hierzu hat die sog. „Pazifische Dekaden-Oszillation“ (PDO) ebenfalls eine 60jährige Periodizität, deren warme und kalte Abschnitte sich jeweils mit den Erwärmungsphasen bzw. stagnierenden/abkühlenden Phasen der Globaltemperaturen (s. Bild 1) weitgehend decken.

Um hier nun nicht bei Vermutungen und Behauptungen stehen zu bleiben, habe ich einmal versucht, auf rechnerischem Wege die nichtanthropogenen Vorgänge von den Effekten zu isolieren, die auf das Wirken des Menschen (des aCO₂ hauptsächlich) zurückgehen. Wie Bild 1 zeigt, begann das aCO₂ etwa 1940-1960, einen merklichen Anteil an der Gesamt-CO₂-Konzentration (gCO₂) auszumachen. Daher habe ich zunächst versucht, den T-Verlauf von 1880 bis 1960 mit einer Kombination aus Linear- und Cosinusfunktion (cos-lin-Modell) zu beschreiben. Das wäre dann annähernd als der *natürliche* Verlauf im genannten Zeitraum anzusehen. Dieser Grundtrend sollte sich auch später fortsetzen, da es nicht plausibel ist, sein plötzliches Abbrechen anzunehmen. Ein eventueller aCO₂-Effekt würde dann additiv auf dem Grundtrend aufsetzen. Bild 2 zeigt das Ergebnis einer Optimierungsrechnung (Fittung) für den beschriebenen Grundtrend ohne aCO₂, sowie des linearen Modellanteils alleine (lin-Modell).

weiter lesenEine Analyse der Globaltemperaturen seit 1880 mit dem Versuch einer Prognose bis 2100