Erderwärmung: Das Elend mit den Klimamodellen

Erderwärmung: Das Elend mit den Klimamodellen

Die Wissenschaft stützt sich bei ihren Prognosen zum Klimawandel massgeblich auf Computersimulationen ab. Doch diese sind mit vielen Problemen behaftet. Ihre Zuverlässigkeit ist eng begrenzt. Die Modelle eignen sich kaum, um den menschlichen Einfluss auf das Klima zu belegen. (Klimamodelle Teil 2)

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von Alex Reichmuth am 23.9.2021, 12:30 Uhr
Der IPCC-Vorsitzende Hoesung Lee stellt den sechsten Sachzustandsbericht vor. Bild: Keystone
Der IPCC-Vorsitzende Hoesung Lee stellt den sechsten Sachzustandsbericht vor. Bild: Keystone
Der Weltklimarat hat ein Problem. Sein neuester Bericht zum Ausmass und den Konsequenzen der Erderwärmung, der am 9. August veröffentlicht wurde, ist auf Sand gebaut. Denn die Klimamodelle, die dem Bericht zugrundeliegen, haben sich als unzuverlässig erwiesen.
Klimamodelle stützen sich auf komplexe Computersimulationen ab. Bei diesen Modellen wird die Atmosphäre jeweils in viele gleichförmige, quaderförmige Stücke unterteilt, denen die Forscher aktuelle klimatische Daten zu Temperatur, Feuchtigkeit, Wolkenbedeckung, Winden etc. zuordnen. Aufgrund von Gleichungen, welche die komplexen physikalischen Wechselwirkungen und die Einflüsse auf das Klima so gut als möglich abbilden, werden dann die voraussichtlichen klimatischen Bedingungen in kommenden Jahren und Jahrzehnten errechnet. Dazu ist eine grosse Rechenleistung erforderlich.

Die aktuellen Klimamodelle überschätzen die Erwärmung

Für jeden sogenannten Sachstandsbericht des Weltklimarats (IPCC) stellen spezialisierte Forschergruppen jeweils eine neue Serie von Klimamodellen zur Verfügung. Die Serie mit dem Kürzel CMIP6 für den sechsten Sachstandsbericht von diesem Jahr sollte eigentlich zuverlässiger sein als die vorangegangene Serie von 2013. Denn die Erkenntnisse über klimatische Zusammenhänge – so sollte man meinen – werden immer besser, und die Rechenleistung von Computern steigt ständig.

Weil die Klimamodelle beim Vergangenheitstest versagt haben, gibt es auch kein Vertrauen, dass sie künftige Entwicklungen korrekt voraussagen.


Doch dem ist nicht so. Konkret hat sich gezeigt, dass die CMIP6-Modelle die Erwärmung der Erde deutlich überschätzen. Das lässt sich daran zeigen, dass diese Modelle die Temperaturerhöhungen der letzten Jahrzehnten falsch berechnet haben. Klimamodelle werden nämlich immer auch rückwärts angewandt, um ihre Leistungsfähigkeit im Abgleich mit realen Messdaten zu testen. Weil die CMIP6-Modelle bei diesem Vergangenheitstest versagt haben, gibt es auch kein Vertrauen, dass sie künftige Entwicklungen korrekt voraussagen (mehr dazu in Klimamodelle Teil 1).

Die Aussagekraft des neuen IPCC-Berichts ist eingeschränkt

Der Weltklimarat hat es aber verpasst, in seiner «Zusammenfassung für politische Entscheidungsträger» (siehe hier) klaren Wein einzuschenken. Konkret behauptet er sogar, die CMIP6-Modelle könnten die klimatischen Prozesse besser abbilden als die Vorgängermodelle. Im Prinzip sind die CMIP6-Modelle aber unbrauchbar. Die Aussagekraft des neuen IPCC-Berichts, der massgeblich auf diesen Modellen beruht, ist darum eingeschränkt.
Ganz allgemein berufen sich die tonangebenden Klimaforscher in ihren Prognosen regelmässig auf umfangreiche Computersimulationen. Sie erwecken dabei den Eindruck, es handle sich bei diesen Simulationen um hochpräzise Werkzeuge, mit denen sie die künftigen klimatischen Bedingungen zuverlässig voraussagen könnten. Doch dieses Bild trügt. In Wahrheit sind die Klimamodelle unpräzise und mit vielen Problemen verbunden.
Auf diese Probleme geht Steven Koonin in seinem jüngst erschienenen Buch «Unsettled?» ein (siehe hier). Koonin ist ein amerikanischer Physiker und Professor mit grossem wissenschaftlichem Leistungsausweis, der sich seit Jahrzehnten auch mit der Klimaforschung befasst hat. Er diente unter anderem als Unterstaatssekretär für Wissenschaft im US-Departement für Energie unter der Administration von Barack Obama.

Koonin kann nicht als «Klimaleugner» abgetan werden

In seinem Buch nimmt Koonin die mantrahaft vorgebrachte Behauptung aufs Korn, die wissenschaftlichen Grundlagen des menschengemachten Klimawandels seien unbestreitbar, und belegt akribisch, wie gross die Unsicherheiten in Wahrheit sind. Die Publikation hat für Aufsehen gesorgt, denn der 70-jährige Autor kann wegen seiner fachlichen Kompetenzen nicht einfach als «Klimaleugner» abgetan werden.

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Buchautor Steven Koonin

Steven Koonin weist im Kapitel über die Klimamodelle darauf hin, dass er jahrzehntelange Erfahrung mit Computersimulationen in der Wissenschaft habe. Er beschreibt, wie der Umgang mit den Klimamodellen mit «einer Reihe von ärgerlichen praktischen Problemen» einhergeht. Die Forscher müssten diese Modelle wegen fehlender Daten, ungenügender Auflösung und eines mangelnden Verständnisses über fundamentale naturwissenschaftliche Zusammenhänge immer wieder nachjustieren, damit diese zu einigermassen vernünftigen Ergebnissen kämen.

Grosse Differenzen zu realen Daten

Manchmal würden die Modellierer ihre Modelle auch in einer Art und Weise manipulieren, «dass diese die gewünschten Resultate liefern», stellt Koonin fest. Jedenfalls mache dieses ständige Nachjustieren klar «dass wir die Eigenschaften des Klimas nicht annähernd mit der Gründlichkeit verstehen, die nötig wäre, um den verhältnismässig geringen Einfluss der Menschen auf das Klimageschehen zu belegen».

Die Abweichungen zwischen Modellen und Realität seien ein klarer Beleg, «dass die Wissenschaft weit davon entfernt ist, gefestigt zu sein.»

Steven Koonin, US-Physiker

Der Autor weist weiter darauf hin, dass die Resultate der Klimamodelle stark voneinander abweichen und sich auch immer wieder grosse Differenzen zu realen Daten ergeben. «Aber das erfährt man nicht, ausser man vergräbt sich tief in die IPCC-Berichte.» Diese Abweichungen seien aber ein klarer Beleg, «dass die Wissenschaft weit davon entfernt ist, gefestigt zu sein».

Auch natürliche Einflüsse wirken auf das Klima

Steven Koonin geht insbesondere auf die Schwierigkeiten der Klimamodelle ein, die Einflüsse periodischer Zyklen von Ozeanströmungen wie der Atlantischen Multidekaden-Oszillation oder der Pazifischen Dekaden-Oszillation auf das Klima abzubilden. Solche Faktoren würden aber die Einflüsse des Menschen überlagern. Das mache es schwierig zu eruieren, «welche beobachteten klimatischen Veränderungen auf menschliche Einflüsse zurückgehen und welche natürlichen Ursprungs sind». Konkret sei es «möglich oder sogar wahrscheinlich», dass natürlich bedingte Schwankungen «signifikant» zur Erwärmung der vergangenen Jahrzehnte beigetragen hätten.
Der Weltklimarat dagegen stellt sich in seinem neuen Sachstandsbericht auf den Standpunkt, dass die seit dem Ende des 19. Jahrhunderts registrierte Erderwärmung von 1,1 Grad ausschliesslich auf den Einfluss des Menschen zurückzuführen ist. Ob ein solch apodiktischer Schluss angesichts des wackeligen Fundaments, auf dem er beruht, zulässig ist, mag jeder für sich selber entscheiden.

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