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James Hansen und Makiko Sato: Aktuelle Klima Bestandsaufnahme – Juli 2021

14 August, 2021
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13. August 2021

Juli Temperatur-Update: Faustische Zahlung wird fällig

Die globale Juli-Temperatur (+1,16 °C gegenüber dem Mittelwert von 1880-1920) war um Haaresbreite (0,02 °C) der wärmste Juli in der Ära der instrumentellen Messungen (Abb. 1, links). Das ist bemerkenswert, weil wir immer noch unter dem Einfluss einer ziemlich starken La Nina stehen (Abb. 1, rechts). Die globale Abkühlung im Zusammenhang mit La Ninas erreicht im Durchschnitt fünf Monate nach dem La-Nina-Hoch[1] ihren Höhepunkt.

Abb. 1. Links: monatliche globale Temperaturanomalien. Rechts: Nino 3.4 Temperaturanomalie für die letzten sechs Jahre und 7 Monate und NCEP-Vorhersage (grüne Linie).

Neben der Erwärmung durch den Treibhauseffekt ist noch etwas anderes im Gange. Die globale 12-Monats-Mitteltemperatur (blaue Kurve in Abb. 2) hat bereits ihr lokales Minimum erreicht. Ohne einen großen Vulkan, der die Stratosphäre mit Aerosolen füllt, sollte die blaue Kurve in den nächsten 12 Monaten ansteigen, weil die Erde jetzt weit aus dem Energiegleichgewicht ist – es kommt mehr Energie herein als hinausgeht.

Wie weit liegt die jüngste globale Temperatur über dem 50-jährigen Erwärmungstrend? Das beste Maß ist wahrscheinlich die durchschnittliche Abweichung von der Trendlinie der beiden El-Nino-Maxima und der beiden darauf folgenden La-Nina-Minima. Dieser Durchschnitt liegt bei 0,14 °C. Das ist viel, und wir wissen, dass es sich um eine erzwungene Veränderung handelt, die durch ein wachsendes planetarisches Energieungleichgewicht verursacht wird.

Abb. 2. Globale Oberflächentemperatur im Vergleich zum Durchschnitt 1880-1920.
Abb. 3. Jährliches Wachstum des Treibhausgas-Klimaantriebs (rot sind Spurengase, hauptsächlich FCKW). Die Grafik zeigt 5-Jahres-Mittelwerte, mit Ausnahme des 3-Jahres-Mittelwerts für 2019 und des 1-Jahres-Mittelwerts für 2020.

Die globale Temperatur ändert sich durch meteorologisches Rauschen nicht so stark. Der Ozean ist ein riesiges Wärmereservoir und kann Wärme abgeben – das ist auch die Ursache für die meisten zwischenjährlichen Schwankungen der globalen Temperatur. In den letzten Jahren hat der Ozean jedoch keine Wärme abgegeben – im Gegenteil, er hat so schnell wie noch nie Wärme zugelegt. Die globale Erwärmung wird erzwungen.

Keiner der gemessenen Antriebe kann für die Beschleunigung der globalen Erwärmung verantwortlich gemacht werden. Die Wachstumsrate des Klimaantriebs durch gut gemischte Treibhausgase (THG) liegt nahe dem 40-Jahres-Mittel (Abb. 3). Die Sonneneinstrahlung beginnt gerade erst, nach dem jüngsten solaren Minimum wieder anzusteigen; sie liegt immer noch unter dem Durchschnitt der letzten Sonnenzyklen.

Daraus folgt, dass die Beschleunigung der globalen Erwärmung auf den einen großen Klimaantrieb zurückzuführen ist, den wir nicht messen wollen: den Antrieb, der durch auferlegte Veränderungen der atmosphärischen Aerosole verursacht wird.

Leon Simons – Direktor des Club of Rome Niederlande – schickte mir vor einigen Monaten eine Nachricht, in der er die von der Internationalen Seeschifffahrtsorganisation (IMO) erlassenen Vorschriften für Schwefelemissionen von Schiffen beschrieb. Bis 2015 wurde eine gewisse Verringerung gefordert, und für 2020 wurden weltweit strengere Beschränkungen eingeführt. Die Verringerung der Schwefelemissionen erfolgt im Interesse der menschlichen Gesundheit, denn nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation sterben jährlich 3-4 Millionen Menschen an den Folgen der Luftverschmutzung.

Es ist eine Schande, dass wir den Aerosol-Klimaantrieb nicht messen, um dieses riesige geophysikalische Experiment zu nutzen und unser Verständnis zu verbessern. Der vom Menschen verursachte Aerosol-Antrieb ist fast so groß wie der CO2-Antrieb, aber er hat das entgegengesetzte Vorzeichen, d. h. Aerosole verursachen eine Abkühlung.

Aerosole bewirken eine Abkühlung, indem sie das Sonnenlicht in den Weltraum reflektieren, so dass eine Zunahme der Aerosole an sich ein vorübergehendes Energieungleichgewicht verursacht – es geht mehr Energie hinaus als hereinkommt. Die Erde stellt das Energiegleichgewicht wieder her, indem sie sich abkühlt und so die Wärmeabstrahlung in den Weltraum verringert.

Der Klimaantrieb durch Aerosole ist komplex, da der größte Teil ihrer Wirkung auf ihrer Rolle als Wolkenkondensationskerne zu beruhen scheint. Zusätzliche Kondensationskerne führen dazu, dass die durchschnittlichen Wolkenteilchen kleiner werden, was zu helleren, langlebigeren Wolken führt, aber das ist eine komplizierte Geschichte.

Abb. 4. Klimareaktionsfunktion R(t), d. h. der Anteil (%) der Reaktion auf die Oberflächentemperatur im Gleichgewicht für das GISS-Modell E-R auf der Grundlage

Lassen Sie mich nur kurz daran erinnern, dass Schiffe nur einen Bruchteil der vom Menschen verursachten Aerosole produzieren. Es wird erwartet, dass die weltweite Aerosolproduktion in den nächsten Jahrzehnten erheblich zurückgehen wird, wenn wir die Emissionen fossiler Brennstoffe schrittweise reduzieren.

Auch haben wir bisher nur einen Bruchteil der möglichen Erwärmung aufgrund des vermuteten Rückgangs der Aerosole in den letzten Jahren gespürt. Die Klimareaktionsfunktion des GISS-Modells ER (Abb. 4), die für die meisten Klimamodelle typisch ist, deutet darauf hin, dass wir nur etwa ein Drittel der Erwärmung aufgrund des angenommenen Rückgangs der Schiffsemissionen seit 2015 erhalten haben. Glücklicherweise besteht ein großer Teil der noch nicht realisierten Erwärmung in der langsamen Reaktion des Klimasystems über Jahrzehnte und Jahrhunderte hinweg, die Isaac Held als “recalcitrant response” bezeichnete. Das gibt uns die Möglichkeit, den größten Teil der Erwärmung zu vermeiden – wenn wir nur klug genug sind -, indem wir unser derzeitiges enormes Geo-Engineering des Planeten schrittweise zurückfahren.

In Ermangelung adäquater Aerosolmessungen sollten wir vorerst das gemessene Energieungleichgewicht der Erde verwenden, um die Auswirkungen einer Aerosolreduzierung auf die globale Erwärmung abzuschätzen. Das Energieungleichgewicht der Erde wird durch die genaue Überwachung des Anstiegs der globalen Ozeantemperatur mit guter Genauigkeit gemessen, da der Ozean etwa 90 Prozent der überschüssigen Energie speichert. Von Schuckmann et al. (2020)[4] berichten, dass das durchschnittliche Ungleichgewicht im Zeitraum 1971-2018 bei 0,47 ±0,1 W/m2 lag, aber im Zeitraum 2010-2018 betrug das Ungleichgewicht 0,87 ±0,1 W/m2.

Zusätzliche Informationen über das Energieungleichgewicht erhält man durch die Kombination der absoluten Kalibrierung, die durch die Messung der Veränderung des Wärmeinhalts des Ozeans erfolgt, mit den räumlichen und zeitlichen Informationen, die von satellitengestützten Radiometern geliefert werden. Die CERES-Instrumente (Clouds and the Earth’s Radiant Energy System) messen die ausgehende Strahlung – sowohl das reflektierte Sonnenlicht als auch die emittierte terrestrische Wärmestrahlung. CERES kann das winzige Ungleichgewicht zwischen den ein- und ausgehenden Strahlungsflüssen nicht messen, aber die Stabilität seiner Sensoren reicht aus, um wertvolle Informationen über das Energieungleichgewicht des Planeten abzuleiten.

Insbesondere zeigen die CERES-Daten – zusätzlich zu den zeitlichen Schwankungen der Energiebilanz der Erde, die mit den Ozeandaten von Schuckmann et al. übereinstimmen -, dass der größte Teil des gestiegenen Ungleichgewichts seit 2015 auf eine Zunahme der absorbierten Sonnenenergie zurückzuführen ist, d. h. auf eine Abnahme des Reflexionsvermögens der Erde. Dies steht im Einklang mit der Erwartung, dass der größte Einfluss der Aerosole auf die Strahlungsbilanz und das Klima der Erde über ihre Wirkung auf die Wolken erfolgt.

Eine solche Konsistenz ist kaum ein Ersatz für tatsächliche Aerosol- und Wolkenmessungen. Es ist möglich, vom Weltraum aus detaillierte mikrophysikalische Informationen (Partikelgröße, Form, Brechungsindex) für Aerosole und Wolkenpartikel zu messen. Die Gewinnung der vollständigen Informationen aus dem reflektierten Sonnenlicht – einschließlich der Trübung der Aerosolschicht und des Aerosol-Einzelstreu-Reflexionsvermögens – erfordert Beobachtungen eines bestimmten Gebiets aus einem breiten Spektrum von Streuwinkeln, in mehreren Spektralbereichen des Sonnenspektrums vom nahen Ultraviolett bis zum nahen Infrarot und mit einer auf 0,1 % genau gemessenen Polarisation des reflektierten Lichts. Die NASA hat schon einmal eine Mission mit dieser Fähigkeit gestartet, aber sie endete auf dem Grund des Südlichen Ozeans in der Nähe der Antarktis und nicht im Weltraum, als sich der Satellit nicht von der Trägerrakete lösen konnte. Es wurde kein Ersatzsatellit gebaut – das ist eine traurige Geschichte für ein anderes Mal.

Im Moment können wir nur vermuten, dass sich das Energieungleichgewicht auf der Erde – das zwischen 1971 und 2015 weniger als ein halbes Watt pro Quadratmeter betrug – seit 2015 auf etwa 1 W/m2 verdoppelt hat. Dieses erhöhte Energieungleichgewicht ist die Ursache für die Beschleunigung der globalen Erwärmung. Es ist zu erwarten, dass die globale Erwärmung im Vierteljahrhundert 2015-2040 etwa doppelt so hoch sein wird wie die Erwärmung um 0,18°C/Dekade im Zeitraum 1970-2015 (siehe Abb. 2), sofern keine geeigneten Gegenmaßnahmen ergriffen werden.

Die faustische Zahlung, auf die wir 1990 hingewiesen haben und die an anderer Stelle ausführlich erörtert wird, ist nun fällig. Dr. Faust musste die Schuld selbst begleichen. Wir haben sie unseren Kindern und Enkelkindern vererbt.

Abb. 5. Dr. Faustus denkt über seinen Handel mit Mephistopheles nach.

Quellen/Original/Links:
https://mailchi.mp/caa/july-temperature-update-faustian-payment-comes-due

Übersetzung:
https://www.deepl.com/de/translator

Klimaforscher
James Hansen

James Edward Hansen

James E. Hansen (James Edward „Jim“ Hansen; * 29. März 1941 in Denison, Iowa) ist ein US-amerikanischer Klimaforscher. Von 1981 bis 2013 war er Direktor des Goddard Institute for Space Studies (GISS) der NASA und Professor für Erd- und Umweltwissenschaften an der Columbia University. Bekannt wurde Hansen besonders in den 1980ern als einer der ersten Wissenschaftler, der eindringlich vor den Gefahren der globalen Erwärmung warnte. Er beendete im April 2013 sein Engagement bei der NASA,… Weiterlesen »James Edward Hansen

Klimaforscherin
Makiko Sato

Makiko H. Sato

Dr. Makiko Sato hat ihre Karriere der Erforschung unseres globalen Klimas gewidmet. Bevor sie zu Climate Science, Awareness and Solutions kam, arbeitete sie die letzten Jahrzehnte eng mit Dr. Hansen am NASA GISS zusammen, nachdem sie ihren Doktortitel in Physik erworben hatte. Zu ihren Forschungsinteressen gehören die Analyse der Berechnungsergebnisse von Klimamodellen, die auf verschiedene… Weiterlesen »Makiko H. Sato