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Wie solide ist die Basis der IPCC-Berichte? Klimademonstration in Bern. Bild: Keystone
Im Mai letzten Jahres erschien im deutschen Nachrichtenmagazin «Spiegel» ein Artikel mit dem Titel «Warum die Klimamodelle heisslaufen». Es war ein Gastartikel von Stefan Rahmstorf. Der Wissenschaftler am deutschen Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung ist bekannt dafür, dass er immer wieder Stimmen, die die These der menschengemachten Erderwärmung hinterfragen, ziemlich rüde in den Senkel stellt. Doch dieser Artikel war erstaunlich defensiv verfasst (siehe hier).
Rahmstorf schrieb über die Klimamodelle, die den Berichten des Weltklimarats (IPCC) zugrunde liegen. Es handelt sich bei diesen Modellen um komplexe Rechenprogramme, welche die Abläufe in der Atmosphäre, in den Meeren und an Land simulieren sollen. Aufgrund von Gleichungen, die naturwissenschaftliche Zusammenhänge abbilden, wird das Klimageschehen zurück in die Vergangenheit und vorwärts in die Zukunft errechnet. Die Klimamodelle sind das Herz der Berichte des IPCC und damit die Grundlage der Prognosen, welche klimatischen Veränderungen bevorstehen und welche Folgen diese haben.
Heisslaufende neue Klimamodelle
Der Weltklimarat veröffentlicht alle paar Jahre einen Sachstandsbericht zum Stand der Forschung. Für jeden dieser Berichte arbeiten verschiedene Forschergruppe jeweils eine neue Reihe von Klimamodellen aus. Beim fünften Sachstandsbericht von 2013 waren es die Klimamodelle mit dem Kürzel CMIP5, beim sechsten Bericht, der im letzten August an die Öffentlichkeit kam, solche mit dem Kürzel CMIP6.
Schon im Frühling 2020 war bekannt, dass die CMIP6-Modelle eine erstaunlich grosse künftige Erwärmung prognostizieren. Darauf ging Stefan Rahmstorf in seinem Artikel ein. «Die bisherigen Resultate der neuesten Modellgeneration, CMIP6, haben die Forscher kalt erwischt – oder besser gesagt: heiss», schrieb er. Gleich mehrere der Modelle würden für die üblichen Emissionsszenarien eine deutlich stärkere globale Erwärmung vorhersagen als die Modellgenerationen der letzten Jahrzehnte. «Wenn das stimmt», fuhr Rahmstorf fort, «müssten wir den CO₂-Ausstoss noch schneller herunterfahren, um das Ziel des Pariser Klimaabkommens zu halten».
Ein bemerkenswerter Vorgang
Dann aber fügte Rahmstorf an: «Doch stimmen die Berechnungen? Endgültig kann man diese Frage noch nicht beantworten (...).» Verschiedene Studien würden aber zeigen, dass die Modelle die Erwärmung überschätzten. «Derzeit spricht einiges dafür, dass diese Modelle nicht besser als die alten, sondern einfach zu empfindlich sind.» Stefan Rahmstorf zweifelte also die Verlässlichkeit der Klimamodelle an, welche die Basis des kommenden IPCC-Berichts und damit der weltweiten Klimapolitik bilden sollten – ein bemerkenswerter Vorgang.
Der Klimaforscher tat dies nicht ohne Not. Tatsächlich zwang ihn eine ganze Reihe wissenschaftlicher Ergebnisse zu diesem Eingeständnis. In verschiedenen Studien war überprüft worden, welche Resultate die CMIP6-Modelle zeigen, wenn sie für zurückliegende Jahrzehnte angewendet werden. Es zeigte sich jeweils, dass viele der Modelle die reale Temperaturentwicklung der Vergangenheit deutlich überzeichnen. Damit kann man auch kein Vertrauen haben, dass diese Modelle die künftige Erwärmung zuverlässig vorhersagen. Sie sind untauglich.
Erwärmung bis um das Siebenfache überschätzt
Seit der Publikation von Rahmstorfs «Spiegel»-Artikel kamen weitere Forschungsresultate dazu, die zeigen, dass die CMIP6-Modelle zu heiss laufen. Zu diesen zählt eine Studie im Fachmagazin «Environmental Research Letters» im Oktober 2020, verfasst von einer Gruppe um Dann Mitchell von der britischen University of Bristol. Das Resultat der Studie war, dass die CMIP6-Modelle für die Jahre 1979 bis 2014 grobe Abweichungen der Temperaturen an der Erdoberfläche und in der Stratosphäre gegenüber der realen Entwicklung zeigen. Eines der Klimamodelle überschätzt die Erwärmung sogar um das Siebenfache (siehe hier).
Ähnlich lautete das Ergebnis einer Studie im Fachmagazin «Earth and Space Science» vom Juli 2020, verfasst unter Führung von Ross McKitrick von der University of Guelph in Kanada. Alle 38 CMIP6-Modelle überschätzen die reale Erderwärmung der Jahre 1979 bis 2014, war das Fazit der Studie. In den meisten Fällen fiel die Überschätzung signifikant aus (siehe hier).
Der Weltklimarat stand vor einem Problem
Schon im Dezember 2019 war die Zuverlässigkeit der Klimamodelle von einer Forschergruppe um Piers Forster von der University of Leeds in Grossbritannien heftig in Zweifel gezogen worden. Viele kürzlich aktualisierte Klimamodelle zeigten eine grössere Erwärmung als früher, stellte die Gruppe im Fachmagazin «Nature Climate Change» fest. «Verschiedene Beweislinien legen nahe, dass die Erwärmungsraten unrealistisch hoch sein könnten.» Es folgte eine Warnung: «Die CMIP6-Modelle sollten nicht direkt verwendet werden, um daraus politische Massnahmen zur Erreichung von Temperaturzielen abzuleiten.» (siehe hier)
Der Weltklimarat stand also vor einem Problem: Die Klimamodelle, welche die Grundlage für seinen jüngsten Sachzustandsbericht bilden sollten, hatten sich als unbrauchbar erwiesen, weil sie nicht in der Lage waren, die Temperaturentwicklung der vergangenen Jahrzehnte korrekt nachzubilden. Es musste davon ausgegangen werden, dass diese Modelle auch die bevorstehende Erwärmung überschätzen.
Zusätzliches CO₂ erwärmt weniger als vermutet
Erschwerend für den IPCC kam hinzu, dass zahlreiche wissenschaftliche Studien erschienen waren, die darauf hindeuteten, dass die Erwärmungswirkung von CO₂ deutlich geringer ist als bisher angenommen. Diese Wirkung wird üblicherweise in Form der Klimasensitivität wiedergegeben, die angibt, um wie viele Grad sich die Erde bei einer Verdopplung des CO₂-Gehalts in der Atmosphäre aufheizt. Eine solche Verdopplung gegenüber dem vorindustriellen Zeitalter könnte sich bis Ende dieses Jahrhunderts einstellen.
Generell ist sich die Wissenschaft auch nach vielen Jahren intensiver Forschung sehr unsicher, wie gross die Klimasensitivität ist. Trotz immer ausgeklügelteren Klimamodellen und immer höherer Rechenleistung hat diese Unsicherheit in den letzten Jahren und Jahrzehnten kaum abgenommen. Im fünften Sachstandsbericht von 2013 bezifferte der Weltklimarat die Klimasensitivität auf 1,5 bis 4,5 Grad – eine sehr grosse Spanne. Wenn die Sensitivität nun aber eher im unteren Bereich der Spanne anzusiedeln wäre, würde das bedeuten, dass die Erwärmung viel langsamer vonstatten ginge und die befürchtete Klimakatastrophe weitgehend ausbliebe.
Für die Politik ist die Zusammenfassung des IPCC entscheidend
Man konnte also gespannt sein, wie der Weltklimarat in seinem sechsten Sachstandsbericht mit dem Problem der untauglichen Klimamodellen umgeht und auf welchen Bereich der Klimasensitivität er sich festlegt. Es war klar, dass dabei entscheidend ist, was der IPCC in der Zusammenfassung für Politiker (Summary for Policymakers, SPM) schreibt, die einige Dutzend Seiten umfasst. Denn kaum jemand ausserhalb des Wissenschaftsbetriebs hat die Kapazitäten, den vollständigen Klimabericht mit mehreren tausend Seiten durchzuackern.
Am 9. August, als der IPCC das SPM publizierte, war die Sache dann klar. Der Weltklimarat behauptet, dass die CMIP6-Modelle «die Simulation des aktuellen Zustands der meisten grossmassstäblichen Indikatoren des Klimawandels und vieler anderer Aspekte des Klimasystems» verbessert hätten. Es ergäbe sich damit «eine bessere Darstellung der physikalischen, chemischen und biologischen Prozesse» und «eine höhere Auflösung verglichen mit den Klimamodellen, die der IPCC in seinen früheren Berichten berücksichtigt hat» (siehe hier).
«Eine krasse Fehldarstellung»
Der deutsche Geowissenschaftler und Klimapublizist Sebastian Lüning bezeichnete diese Aussagen in seiner «Klimaschau» als «eine krasse Fehldarstellung der wirklichen Probleme der CMIP6-Modelle». Es sei unverständlich, «warum der IPCC den Politikern nicht ohne Umschweife mitteilt, dass die Modelle viel zu heissgelaufen und daher im Prinzip unbrauchbar sind» (siehe hier).
Der Weltklimarat deutet die Probleme im SPM nur beiläufig und für Laien wohl unverständlich an. Die CMIP6-Modelle würden «eine grössere Spanne der Klimasensitivität» aufweisen als die CMIP5-Modelle, schreibt der IPCC – und auch eine grössere Spanne, als diejenigen, die im neuen Bericht schliesslich als die wahrscheinliche benennt werde, und die auf «verschiedenen fachlichen Begründungen» beruhe. Der Weltklimarat gibt damit höchst verklausuliert zu, dass er sich bei der Klimasensitivität nicht auf die CMIP6-Modelle abstützt.
Der neue Bericht ist auf Sand gebaut
Tatsächlich legt sich der Klimarat im neuen Bericht auf eine Spanne von 2,5 bis 4 Grad für die Klimasensitivität fest, mit einem besten Schätzwert von 3 Grad. Er hat also die neuen Klimamodelle, von denen viele eine Klimasensitivität oberhalb der alten Spanne von 1,5 bis 4,5 Grad ergeben haben, nicht berücksichtigt und die obere Grenze der Bereichs abgesenkt (von 4,5 auf 4 Grad). Umgekehrt hat er aber auch die vielen Forschungsresultate, die eine tiefe Klimasensitivität nahelegen, übergangen und die untere Grenze des Bereichs sogar deutlich erhöht (von 1,5 auf 2,5 Grad).
Hier sei versucht worden, die erwärmende Wirkung von CO₂ «mit Gewalt, weitgehend ohne robuste wissenschaftliche Grundlage» weiter einzugrenzen, kommentierte Sebastian Lüning. Das sei «im Prinzip ein unglaublicher Vorgang». Jedenfalls kann man feststellen, dass dem Weltklimarat mit dem Versagen der Klimamodelle die Basis seiner wissenschaftlichen Schlüsse abhanden gekommen ist. Der neue IPCC-Bericht ist auf Sand gebaut.