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Wetten auf den besten Fall: Erwärmung im oberen Bereich ist in der Forschung unterrepräsentiert

Publiziert: 29. Juli, 2021
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Kurzfassung

Wir vergleichen die Wahrscheinlichkeit verschiedener Erwärmungsraten mit ihren Erwähnungen in IPCC-Berichten durch Textmining. Wir stellen fest, dass es eine erhebliche Diskrepanz zwischen den wahrscheinlichen Erwärmungsraten und der Forschungsberichterstattung gibt. 1,5 °C- und 2 °C-Szenarien sind deutlich überrepräsentiert. Wahrscheinlichere höhere Erwärmungsszenarien von 3 °C und mehr werden trotz möglicher katastrophaler Auswirkungen stark vernachlässigt.

Einleitung

Ein Temperaturanstieg von 3 °C gegenüber der vorindustriellen Temperatur ist bei den meisten Business-as-usual-Szenarien bis zum Ende des Jahrhunderts eher wahrscheinlich als unwahrscheinlich. Eine aktuelle Schätzung geht von einem Anstieg von 2,0 °C bis 4,9 °C aus, mit einem Median von 3,2 °C (Raftery et al. 2017). Dies deckt wahrscheinliche Bereiche ab; allerdings ist der Klimawandel stark schwanzlastig mit überraschend hohen Wahrscheinlichkeiten für hohe Erwärmungsniveaus. Treibhausgaskonzentrationen von 700 ppm könnten mit einer Wahrscheinlichkeit von 10 % zu einem Temperaturanstieg von mehr als 6 °C führen (Wagner und Weitzman 2015). Solche Konzentrationen würden bis 2100 unter sechs der neun CMIP6-SSP-RF-Basisszenarien und 6,0 W/m2-Antriebsszenarien überschritten werden (Riahi et al. 2017, Gidden et al. 2019). Die jüngsten Schätzungen der Gleichgewichts-Klimasensitivität zeigen eine ähnliche Verteilung, die die Bandbreite der Ergebnisse einschränkt und einen Anstieg unter 2 °C ausschließt, aber eine Erwärmung über 4,5 °C nicht ausschließt (Sherwood et al. 2020).

Niedrigere Konzentrationen könnten immer noch zu einer stärkeren Erwärmung führen, da es Kipppunkte gibt und die Rückkopplungen und Nichtlinearitäten des Erdsystems unsicher sind (Oreskes et al. 1994, Booth et al. 2012, Bodman et al. 2013, Lenton et al. 2019). Diese Unwägbarkeiten machen einen Klimawandel mit höherer Erwärmung noch gefährlicher, da sie die Möglichkeit weitaus schlimmerer Folgen offen lassen (Weitzman 2012). Solche Wahrscheinlichkeitsverteilungen sind zwar besorgniserregend, aber sie sind nicht mit der Risikostreuung gleichzusetzen. Die Auswirkungen höherer Temperaturbereiche sind nicht nur unsicherer, sondern wahrscheinlich auch unverhältnismäßig schwerwiegender (New et al. 2011). Da die letztendlichen Temperaturergebnisse auch von sehr unsicheren Faktoren wie dem Ausmaß der globalen Zusammenarbeit zur Eindämmung des Klimawandels abhängen, können Wissenschaftler die politischen Entscheidungsträger bei der Ausarbeitung robuster, langfristiger Reaktionen auf den Klimawandel unterstützen, indem sie mit Hilfe von Ansätzen wie der robusten Entscheidungsfindung (Lempert et al. 2003) eine breite Palette plausibler Zukunftsszenarien untersuchen. Daher ist es unerlässlich, die Auswirkungen und Folgen einer Erwärmung von 3 °C und mehr zu verstehen.

Es gibt zwar einige wertvolle Versuche, die verfügbaren Forschungsergebnisse zusammenzufassen (Wagner und Weitzman 2015, Wallace-Wells 2019), Handlungsaufrufe (Lenton et al. 2019) und Forschungsprojekte, die sich auf höherwertige Klimaauswirkungen konzentrieren, wie das HELIX-Projekt, aber es bleibt unklar, ob die vorhandenen Forschungsergebnisse der Wahrscheinlichkeits- oder Risikoverteilung des Klimawandels entsprechen. Die beste Synthese der Forschung zum Klimawandel sind die Bewertungs- und Sonderberichte des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen (IPCC 2013, 2014a, 2014b, 2018, 2019a, 2019b). Sie spiegeln den Konsens der Experten wider und sind ein zuverlässiger Indikator für den aktuellen Wissensstand. Um den Fokus des IPCC auf verschiedene Erwärmungsszenarien in Bezug auf die Temperaturen zu bewerten, durchsuchen wir die verfügbaren IPCC-Berichte (IPCC 2013, 2014a, 2014b, 2018, 2019a, 2019b) und zählen, wie oft die verschiedenen Temperaturen im Vergleich zu den Wahrscheinlichkeiten der für einen Anstieg der atmosphärischen CO2-Konzentrationen von 550 und 700 ppm projizierten Temperaturen auf der Grundlage der Forschung von Wagner und Weitzman (Wagner und Weitzman 2015) erwähnt werden. Wir konzentrieren uns auf diese Konzentrationen, da 700 ppm in vielen der analytischen CMIP6-Szenarien bis zum Ende des Jahrhunderts überschritten werden, während 550 ppm erreicht würden, wenn alle derzeit erklärten Klimapolitiken und -pläne umgesetzt würden (IEA 2020).

Ergebnisse und Diskussion

Unsere Ergebnisse zeigen ein großes Missverhältnis zwischen dem Umfang der Forschung und der Wahrscheinlichkeit der Erwärmung (Abbildung 1(a)). 3 °C ist der Höhepunkt der Wahrscheinlichkeit für 700 ppm, macht aber weniger als 3 % der Nennungen aus. Auf Temperaturen von 3 °C oder mehr (Abbildung 1(c)) entfallen etwa zwei Drittel der wahrscheinlichen Masse für 700 ppm, aber nur knapp über 10 % der Nennungen. Ähnlich verhält es sich mit einem dramatischeren Temperaturanstieg von 6 °C und mehr (Abbildung 1(d)), der mit einer Wahrscheinlichkeit von 10 % nur in weniger als 1 % der Fälle erwähnt wird. Für 550 ppm ergibt sich ein etwas besseres Bild, aber auch hier sind Klimaveränderungen mit höherer Erwärmung unterrepräsentiert. Außerdem sind diese Zahlen wahrscheinlich zu niedrig angesetzt, um die Vernachlässigung des Temperaturanstiegs am oberen Ende der Skala zu verdeutlichen, da sich viele der Textverweise nicht auf eine Änderung der globalen mittleren Oberflächentemperatur beziehen. Insgesamt schwankt der Prozentsatz der wirklich positiven Ergebnisse, die sich tatsächlich auf eine Änderung der globalen mittleren Lufttemperatur beziehen, je nach Temperatur (zwischen 5 °C und 10 °C) erheblich und reicht von 0 % für 10 °C bis 57 % für 7 °C. Allerdings beziehen sich auch diese meist auf die Temperaturänderung seit dem letzten glazialen Maximum und mögliche Werte für die Gleichgewichts-Klimaempfindlichkeit. Im AR5-Bericht der Arbeitsgruppe II (IPCC 2014a) wird 8 °C beispielsweise nur dreimal erwähnt, wobei sich zwei dieser Nennungen auf lokale Temperaturerhöhungen in der Arktis und das thermische Optimum von Lachsen beziehen.

Abbildung 1. Vergleich der Wahrscheinlichkeit von Temperaturanstiegen und des Auftretens dieser Temperaturen im IPCC für (a) alle AR5-Arbeitsgruppenberichte und alle Sonderberichte bis 2020; (b) alle Berichte von (a) mit Ausnahme des Sonderberichts über 1,5 °C Erwärmung; (c) die Summe aller Temperaturen von 3 °C und darüber (basierend auf a)); (d) die Summe aller Temperaturen von 6 °C und darüber (basierend auf a)). Die Unterabbildungen (c) und (d) zeigen, dass die kumulative Wahrscheinlichkeit (schwarz) einer Überschreitung von 3 °C (c) und 6 °C (d) wesentlich höher ist als das relative Auftreten (orange) dieser Temperaturen in den IPCC-Berichten. Die Wahrscheinlichkeitskurven und die kumulative Wahrscheinlichkeit beruhen auf den Schätzungen von Wagner und Weitzman (2015).

Es besteht ein großer Unterschied zwischen den Erwärmungswahrscheinlichkeiten und unserem Wissen. Mehr als die Hälfte der Textverweise konzentriert sich auf eine Erwärmung von 1,5 °C. Dies könnte durch den Sonderbericht 2018 “The Special Report on Global Warming of 1.5 °C (SR15)” (IPCC 2018) verzerrt sein, der von der Konferenz der Vertragsparteien (COP) des UNFCCC auf dem Pariser Klimagipfel 2015 angefordert wurde. Wenn wir den Sonderbericht über eine Erwärmung von 1,5 °C (IPCC 2018) (Abbildung 1(b)) aus unserer Analyse herausnehmen, nehmen die textlichen Verweise auf 1,5 °C ab, sind aber immer noch deutlich höher als die Wahrscheinlichkeit und die Erwähnung von Szenarien mit einer Erwärmung von über 4 °C. Unsere Textmining-Ergebnisse deuten darauf hin, dass es zumindest einige Forschungsarbeiten gibt, die sich auf eine Erwärmung von 4 °C konzentrieren. Dies wird durch die Erwähnung dieses Themas in bekannter grauer Literatur wie der “Turn Down the Heat”-Reihe der Weltbank und der “4 Degrees and Beyond International Climate Conference” von 2009 bestätigt.

Unsere Studie zeigt mögliche Wissenslücken in der Forschung zum Klimawandel auf. Sie ist keine endgültige Schlussfolgerung, aber ein nützlicher Ausgangspunkt, um die Divergenz zwischen Wahrscheinlichkeits- und Risikoverteilungen und den bisherigen Forschungsschwerpunkten zum Klimawandel zu diskutieren. Unsere Methode liefert nur eine Momentaufnahme der aktuellen Forschung zum Klimawandel und weist einige Einschränkungen auf. Die Erwähnungen in den IPCC-Berichten lassen sich nicht genau mit der Häufigkeit der Forschung vergleichen. Außerdem sagt die Häufigkeit der Erwähnungen wenig über die Qualität oder den Umfang der einzelnen Studien aus. Die Themen der IPCC-Sonderberichte spiegeln häufig politische Wünsche ebenso wider wie den Forschungsbedarf. Darüber hinaus verwenden wir eine prominente Schätzung aus dem Jahr 2015 für die wahrscheinliche Verteilung von Konzentrationen und Temperaturen, doch könnten künftige Studien auch andere (oder sogar eine Kombination von ihnen) verwenden. Es gibt auch andere Möglichkeiten, unsere Analyse anzugehen, die zu anderen Zahlen führen könnten (Brown und Caldeira 2017). Wir haben im Web of Science und in Google Scholar nach “Climate Change” und “X °C” gesucht. Die Ergebnisse haben eine sehr ähnliche Verteilung wie unsere IPCC-basierten Ergebnisse, aber es ist schwierig, sich auf konkrete Zahlen zu einigen, da die Rate der falsch positiven Ergebnisse hoch, aber schwer zu quantifizieren ist, insbesondere bei höheren Temperaturen. Um die Rate der falsch-positiven Ergebnisse in unserer Analyse zu ermitteln, haben wir alle in den IPCC-Berichten erwähnten Temperaturen zwischen 5 °C und 10 °C daraufhin überprüft, ob sie sich auf den Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur oder auf etwas anderes bezogen. Wir fanden keinen erkennbaren Trend bei der Rate der falsch-positiven Ergebnisse.

Es gibt mehrere Gründe für die Annahme, dass die hier vorgestellten Ergebnisse robust sind. Erstens ist der Unterschied in der Größenordnung unserer Ergebnisse sehr groß, insbesondere bei 700 ppm. Zweitens ist die Lücke, die wir in unseren Ergebnissen aufzeigen, relativ unempfindlich gegenüber der verwendeten CO2-Konzentration. Selbst bei einer CO2-Konzentration von 600 ppm gibt es noch eine große Forschungslücke im Bereich der Erwärmung am oberen Ende. Der Forschungsschwerpunkt und die Wahrscheinlichkeit der Erwärmung überschneiden sich nur bei 450 ppm, wenn wir alle Berichte einbeziehen, oder bei 550 ppm, wenn wir den 1,5 °C-Sonderbericht ausschließen (Abbildungen 1(a), (b) und 2). In Anbetracht der Tatsache, dass die CO2-Konzentrationen derzeit bereits über 410 ppm liegen, erscheint es jedoch unwahrscheinlich, dass wir unsere Treibhausgasemissionen ohne radikale sozioökonomische Systemänderungen auf ein solches Niveau begrenzen können. Ein höherer Temperaturanstieg wird vernachlässigt, während Forschungen, die auf den “besten Fall” von 1,5 °C oder 2 °C wetten, zunehmen. Drittens hat der IPCC selbst im Fünften Sachstandsbericht (AR5) festgestellt, dass quantitative Schätzungen der Gesamtauswirkungen über 3 °C selten sind (IPCC 2014b). Dies spiegelt sich auch in den Zusammenfassungen der Klimawissenschaft in der populären Literatur wider, die sich auf weniger Literatur für Szenarien über 3 °C und nur einige wenige, eher spekulative geologische Studien für 6 °C und mehr stützen muss (Lynas 2020). Es ist jedoch anzumerken, dass die Forschungslücke in den Folgenberichten ein größeres Problem darstellt.

Abbildung 2. Wahrscheinlichkeiten der Erwärmung für CO2-Konzentrationen von 400 bis 1000 ppm (basierend auf Wagner und Weitzman (2015)) und das relative Auftreten dieser Erwärmung in den IPCC-Berichten für alle AR5-Arbeitsgruppen und alle Sonderberichte bis 2020 (jeweils in %). Die Wahrscheinlichkeiten für die Temperaturen beziehen sich auf den angegebenen Wert ±0,25 °C.

Es gibt mehrere mögliche Gründe für diese Divergenz zwischen Wahrscheinlichkeit und Risiko in Bezug auf die tatsächliche Forschung. Der offensichtlichste ist, dass die Forschungsgemeinschaft einfach die Forderungen der politischen Entscheidungsträger erfüllt. Das Ziel, die Erwärmung auf 2 °C zu begrenzen, wurde zunächst im Rahmen des Cancun-Abkommens von 2010 formell angenommen, bevor es im Pariser Abkommen über den Klimawandel von 2015 zusammen mit dem angestrebten Ziel, die Erwärmung auf 1,5 °C zu begrenzen, verankert wurde. Diese beiden Temperaturziele sind laut unserer Studie in der bestehenden Forschung deutlich überrepräsentiert. Die Divergenz könnte teilweise auch die konservativen Ergebnisse der Konsensverfahren des IPCC und die Tendenz der Klimawissenschaft widerspiegeln, sich auf die Seite des “geringsten Dramas” zu schlagen. Dies wiederum ist wahrscheinlich auf eine Geschichte zurückzuführen, in der Klimawissenschaftler durch gut finanzierte Fehlinformationskampagnen des Alarmismus bezichtigt wurden (Oreskes und Conway 2012).

Unabhängig von der Erklärung bleibt das Problem der Diskrepanz zwischen dem Umfang der Forschung und der Wahrscheinlichkeit und dem Risiko bestehen. Warum gibt es einen Sonderbericht für eine Erwärmung um 1,5 °C, aber keinen für eine Erwärmung um 3 °C und mehr, obwohl Letzteres derzeit wahrscheinlicher erscheint und größere Auswirkungen hätte? Wir hoffen, dass dieses Papier einen Ausgangspunkt für eine Diskussion darüber bietet, wie die Forschung mit den zukünftigen Wahrscheinlichkeiten und Risiken in Einklang gebracht werden sollte. Eine solche Diskussion und Neuausrichtung der Prioritäten ist überfällig. Sie ist auch dringend notwendig, da die schweren Folgen des Klimawandels eine globale Katastrophe oder sogar das Aussterben der Menschheit bedeuten könnten (Lynas 2020, Ord 2020).

Methoden

Um die in den IPCC-Berichten (IPCC 2013, 2014a, 2014b, 2018, 2019a, 2019b) genannten Temperaturen zu zählen, wurde der gesamte Text aus den PDFs der vollständigen Berichte extrahiert. Der Text wurde dann nach den Erwähnungen der Temperaturen im Format “X°C” durchsucht. Die Erwärmungswahrscheinlichkeit wurde anhand der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion in Abbildung 3.2 in Climate Shock (Wagner und Weitzman 2015) berechnet, die uns freundlicherweise von Gernot Wagner zur Verfügung gestellt wurde. Die Wahrscheinlichkeit der Temperaturen in Abbildung 2 dieses Papiers bezieht sich auf die Wahrscheinlichkeit der Temperatur ±0,25 °C. Alle verwendeten Codes und Daten sind im Repository dieses Papiers zu finden (Jehn 2021). Dort finden sich auch Listen, die zeigen, wie oft die Temperaturen in den einzelnen IPCC-Berichten gefunden wurden.

Danksagungen

LB bedankt sich für die Unterstützung durch das SDGnexus Netzwerk (Grant No. 57526248), das vom Deutschen Akademischen Austauschdienst (DAAD) aus Mitteln des Bundesministeriums für wirtschaftliche Zusammenarbeit (BMZ) im Rahmen des Programms ‘exceed-Hochschulexzellenz in der Entwicklungszusammenarbeit’ gefördert wird. Des Weiteren danken wir Lukas Barth für wertvolles Feedback zu einem früheren Entwurf dieses Papiers, Gernot Wagner für die Bereitstellung von Code und Daten, die uns die Durchführung dieser Analyse überhaupt erst ermöglicht haben, und den Gutachtern für ihr konstruktives Feedback.

Erklärung zur Datenverfügbarkeit

Alle Daten, Codes und Materialien (mit Ausnahme der IPCC-Berichte), die in den Analysen verwendet wurden, sind im Repository dieses Papiers verfügbar (Jehn 2021).

Die Daten, die die Ergebnisse dieser Studie belegen, sind unter folgender URL/DOI frei zugänglich: 10.5281/zenodo.4311470.

Quellen/Original/Links:
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/ac13ef

Übersetzung:
https://www.deepl.com/de

Wirtschaftswissenschaftler
Luke Kemp

Luke Kemp

Luke befasst sich mit der Vergangenheit (Zusammenbruch der Zivilisation) und der Zukunft (Klimawandel und neue Technologien), um die Politik in der Gegenwart zu lenken. Er ist Ehrendozent für Umweltpolitik an der Australian National University (ANU), hat einen Doktortitel in internationalen Beziehungen von der ANU und war zuvor leitender Wirtschaftswissenschaftler bei Vivid Economics.