Klimasensitivität
Die Erde erwärmt sich, weil die Menschen Treibhausgase in die Atmosphäre einbringen. Das nennt man den Treibhauseffekt, und dieser Artikel erklärt mehr darüber. Das Treibhausgas, das sich am stärksten erwärmt, ist Kohlendioxid (Kurzname CO2), und die Verbrennung von Kohle ist das größte Treibhausgas, das in die Atmosphäre gelangt. Klimasensitivität bedeutet, wie stark sich die Erde erwärmen wird, wenn eine bestimmte Menge CO2 in die Atmosphäre freigesetzt wird. Normalerweise bedeutet es, wie viel wärmer die Erde wäre, wenn die Atmosphäre doppelt so viel CO2 hätte wie im Jahr 1750, bevor die Menschen anfingen, viel Kohle zu verbrennen. Wissenschaftler gehen davon aus, dass nach der Verdoppelung der CO2-Menge in der Atmosphäre zusätzlich 4 W/m2 Energie an der Erdoberfläche verbleiben und sich die Erde dadurch schließlich um etwa 3 °C erwärmt.
Wie empfindlich ist das Klima?
Die Klimawissenschaftler kennen die Klimasensitivität nicht sehr gut, aber sie glauben, dass sie wahrscheinlich zwischen 1,5 °C und 4,5 °C liegt. Wenn die Atmosphäre also doppelt so viel CO2 hätte wie 1750, dann wäre die Erde nach Tausenden von Jahren wahrscheinlich zwischen 1,5 °C und 4,5 °C wärmer.
Wie können wir das wissen?
Es gibt drei Wege, um die Klimasensitivität herauszufinden. Die erste Möglichkeit besteht darin, die seit 1750 jedes Jahr durchgeführten Temperaturmessungen zu betrachten und sie mit Messungen zu vergleichen, wie viel Treibhausgas zur gleichen Zeit in der Atmosphäre war. Die zweite Möglichkeit ist der Versuch, herauszufinden, wie viel Treibhausgas es gab und wie hoch die Temperatur in der fernen Vergangenheit war, bevor die Menschen mit den Messungen begannen. Zum Beispiel indem man misst, wie viel CO2 sich in winzigen Luftblasen befindet, die vor Tausenden von Jahren tief im Polareis eingeschlossen waren. Der dritte Weg ist, Modelle des Klimasystems in Computern zu erstellen.
Warum ist es wichtig, besser zu wissen, wie empfindlich das Klima ist?
Das Pariser Abkommen soll die globale Erwärmung unter 2°C halten. Wenn das Klima sehr empfindlich ist, wird dies sehr schwierig sein, deshalb sollten Menschen und Länder vielleicht schneller zu sauberer Energie übergehen. Aber wenn das Klima nicht sehr empfindlich ist, wäre es vielleicht eine Geldverschwendung, die noch fast neuen Kohlekraftwerke nicht mehr zu nutzen. Es ist also sehr wichtig, genauer herauszufinden, wie empfindlich das Klima ist.
Warum ist es schwierig, das herauszufinden?
Es ist schwierig herauszufinden, wie sensibel das Klima ist, denn nachdem der Treibhauseffekt die Erde etwas wärmer macht, gibt es viele verschiedene Arten von Rückkopplungen, die die Erwärmung schneller oder langsamer machen können. Zum Beispiel verdunstet durch die Wärme mehr Wasser aus dem Meer, und dieser Wasserdampf ist selbst ein Treibhausgas, was die Erde noch wärmer macht. Wissenschaftler sind sich ziemlich sicher, dass die meisten Rückkopplungen die Erwärmung schneller machen: aber weil die Rückkopplungen so kompliziert sind, verstehen sie nicht sehr gut, und manchmal sind ihre Computer nicht schnell genug, um genügend Berechnungen durchzuführen, um eine gute Antwort zu erhalten. Das Projekt, bei dem sie zusammen arbeiten, um besser zu verstehen, wird das Coupled model intercomparison project (CMIP) genannt. Eines der Dinge, die sie versuchen, besser zu verstehen, sind Wolken, denn sie könnten einen großen Unterschied machen.
Dieses Diagramm zeigt die allgemeine Idee der Klimasensitivität. Wenn Menschen CO2 freisetzen, erwärmt sich die Erde. Diese Erwärmung wird durch die meisten Rückkopplungen verstärkt. Es gibt viele verschiedene Arten von Rückmeldungen. Eine Rückkopplung ist, wenn das erste bisschen Wärme etwas Eis schmilzt, das einen großen Teil des Sonnenlichts reflektiert hat, dann könnte das Sonnenlicht auf das Meer scheinen, das früher unter dem Eis lag, und das Meer wärmer machen.
Unterschiedliche Arten, über Klimasensitivität zu sprechen
Menschen, die an das 21. Jahrhundert denken, sprechen vielleicht anders über die Klimasensitivität als Menschen, die an Tausende von Jahren in der Zukunft denken.
Wenn das CO2 nicht mehr steigt
Wenn das CO2 allmählich jedes Jahr um 1% ansteigt, ist die transiente Klimareaktion (TCR) der Anstieg der Temperatur bis zu dem Jahr, in dem sie sich verdoppelt hat. Dies ist wahrscheinlich zwischen 1 °C und 2,5 °C. Da dies ein wenig dem ähnelt, was in diesem Jahrhundert passieren könnte, könnte dies für die meisten Menschen die nützlichste Art und Weise sein, über Klimasensitivität zu sprechen, wenn sie über das Pariser Abkommen sprechen.
Wenn die Temperatur des Ozeans die Temperatur der Atmosphäre ausgleicht
Aber der größte Teil der zusätzlichen Wärme erwärmt die Ozeane, und nachdem die CO2-Erhöhung gestoppt ist, verlässt ein Teil dieser Wärme die Ozeane und erwärmt die Atmosphäre über Tausende von Jahren langsam weiter. Die Gleichgewichtsklimasensitivität (ECS) ist die Temperatur, die die Erde erreichen würde, wenn die Atmosphäre wieder im Gleichgewicht mit den Ozeanen wäre, wenn das CO2 nicht weiter ansteigen würde, sondern auf dem doppelten Niveau bliebe.
Fragen und Antworten
F: Was ist die Ursache für die Erwärmung der Erde?
A: Die Menschen bringen Treibhausgase in die Atmosphäre ein, was als Treibhauseffekt bezeichnet wird.
F: Was ist die größte Quelle von Kohlendioxid in der Atmosphäre?
A: Die Verbrennung von Kohle ist die größte Quelle für Kohlendioxid (CO2) in der Atmosphäre.
F: Was bedeutet Klimaempfindlichkeit?
A: Die Klimasensitivität gibt an, wie stark sich die Erde erwärmt, wenn eine bestimmte Menge an CO2 in die Atmosphäre gelangt. Sie bezieht sich in der Regel darauf, wie viel wärmer es wäre, wenn sich doppelt so viel CO2 in der Atmosphäre befände wie im Jahr 1750, bevor die Menschen anfingen, viel Kohle zu verbrennen.
F: Wie viel zusätzliche Wärme wird eingeschlossen, wenn sich die CO2-Menge in der Atmosphäre verdoppelt?
A: Wenn sich der CO2-Gehalt in der Atmosphäre verdoppelt, werden pro Sekunde und Quadratmeter auf der Erde zusätzlich 4 Joule an Wärme gespeichert.
F: Wie heiß wird die Erde nach einer langen Zeit, wenn sich das CO2 verdoppelt?
A: Wissenschaftler gehen davon aus, dass die Erde bei einer Verdoppelung des CO2 nach langer Zeit etwa 3°C wärmer sein wird.
F: Was hält einen Teil der Wärme davon ab, von der Erde zu entweichen?
A: Treibhausgase verhindern, dass ein Teil der Wärme aus der Erde entweicht, deshalb nennt man es "Treibhauseffekt".
