2003 traf eine tödliche Hitzewelle Europa, die eine neue Ära der Klimawissenschaft einleiten würde. Allein im Juli und August forderten Temperaturen von über 30 ° C fast 70.000 Menschenleben. Während die globalen Durchschnittstemperaturen seit Mitte des 20. Jahrhunderts stetig angestiegen sind, waren zuvor von Zeit zu Zeit starke Hitzewellen dokumentiert worden. Für Klimaforscher bedeutete dies, dass es nahezu unmöglich wäre, die Hitzewelle der globalen Erwärmung zuzuschreiben.
Verwandte Inhalte
- Ordnung macht die Navigation in Städten einfach - es kann sie auch heißer machen
- Wie sich Küstenstädte entwickeln, um mit extremem Regen fertig zu werden
- Der Klimawandel und Kabeljau verursachen einen Hummerboom in Maine
- Wie sich die Nationalparks auf den Klimawandel vorbereiten
Als ein Team britischer Forscher mithilfe von Umweltdaten und Modellsimulationen einen statistischen Zusammenhang zwischen dem Klimawandel und der Hitzewelle herstellte, wurden sie aufmerksam.
Obwohl sie nicht nachweisen konnten, dass die globale Erwärmung den Brandherd „verursacht“ hatte, behaupteten die Wissenschaftler, dass die Erwärmung durch menschliche Emissionen das Risiko extremer Wetterereignisse verdoppelt hatte. Mit ihrer in Nature veröffentlichten Studie wurde das neue Feld der „Attribution Science“ ins Leben gerufen, in dem mithilfe von Beobachtungen und Modellen die Faktoren herausgearbeitet werden, die zu extremen Klimaereignissen führen.
In den letzten Jahren haben bessere Modelle und mehr Daten Klimaforschern geholfen, extreme Wetterbedingungen besser vorherzusagen. Aber wie sicher können Wissenschaftler diese extremen Wetterereignisse dem anthropogenen Klimawandel zuschreiben? Werden sie jemals definitiv sagen können, dass unsere Emissionen eine bestimmte Dürre, einen Tornado oder eine Hitzewelle verursacht haben?
Diese Fragen stellen wir drei Experten, die mithilfe von Umweltdaten und Modellierungstechniken das extreme Wetter und den globalen Klimawandel untersuchen.
Um es klar auszudrücken, Wissenschaftler können und wollen behaupten, dass der anthropogene Klimawandel weitreichende globale Auswirkungen hat, angefangen vom Abschmelzen der Eiskappen über den Anstieg des Meeresspiegels bis hin zu erhöhten Niederschlägen. "Viele Belege belegen, dass menschliche Aktivitäten, insbesondere der Ausstoß von Treibhausgasen, in erster Linie für den kürzlich beobachteten Klimawandel verantwortlich sind", heißt es in einem im Januar vorgelegten Bericht der New York Times, der in der vergangenen Woche veröffentlicht wurde.
Dank der Fortschritte beim Supercomputing und der Bündelung von Hunderten von Klimamodellen, die von Forschern auf der ganzen Welt entwickelt wurden, sind sie auch statistisch sicherer denn je, wenn sie behaupten, dass starke Stürme, Dürren und rekordverdächtige Hitzewellen aufgrund des Menschen häufiger auftreten. "Vor zehn Jahren hätten wir das nicht geschafft", sagt Ken Kunkel, ein Klimaforscher an der North Carolina State University, der auch mit der National Oceanic and Atmospheric Administration zusammenarbeitet.
Es ist jedoch schwieriger, einzelne Wetterereignisse auseinanderzuhalten. Die Geschichte des Planeten ist übersät mit unerwarteten, lang anhaltenden Hitzewellen und plötzlichen, schädlichen Stürmen, lange bevor die Menschen anfingen, Treibhausgase auszupumpen. "Die große Herausforderung besteht darin, dass solche extremen Ereignisse immer vorgekommen sind", sagt Kunkel, dessen Arbeit sich auf schwere Stürme konzentriert, die in den USA erhebliche Schäden verursachen. Aber er sagt: "Können Sie sagen, " dieses Ereignis wurde durch die globale Erwärmung verursacht ? Nein.'"
Laut Noah Diffenbaugh, einem Erdsystemwissenschaftler an der Stanford University, ist die Schwierigkeit, einen Schuldigen hinter extremem Wetter zu isolieren, vergleichbar mit der diagnostischen Herausforderung, der Ärzte gegenüberstehen. Nur weil sich ein Patient beispielsweise nach Einnahme eines bestimmten Arzneimittels von Krebs erholt, reichen die Beweise für Ärzte nicht aus, um diese Substanz allgemein als Krebshilfsmittel zu verschreiben. Stattdessen muss das Medikament Hunderte von wiederholten Experimenten an mehreren Populationen durchlaufen, bevor die Ärzte sicher genug sind, dass es funktioniert.
Sowohl in der Medizin als auch in der Klimawissenschaft ist "die Standardposition die Nullhypothese: Jedes Ereignis ist zufällig eingetreten", sagt Diffenbaugh. "Wir haben eine sehr hohe Beweislast, um diese Nullhypothese abzulehnen."
Aber anders als in der Medizin haben wir auf der Erde nicht die Möglichkeit, klinische Versuche mit Hunderten oder Tausenden ähnlicher Planeten durchzuführen, um diese Nullhypothese aufzuheben. Wir haben nur einen Planeten und eine Zeitleiste. Wissenschaftler mussten also kreativ werden, um andere mögliche Realitäten zu beobachten.
Um planetarische Experimente durchzuführen - das Äquivalent zu klinischen Studien in der Medizin - verwenden sie Computermodelle, die die Variablen auf der Erde nachahmen und die Drehknöpfe drehen. "Mit Modellsimulationen haben Sie im Wesentlichen große Populationen, die Sie betrachten können", sagt Diffenbaugh. "Hier kommen die Modelle ins Spiel. Sie ermöglichen es uns, mehr Erden zu betrachten."
Ein Klimamodell unterteilt die Erdatmosphäre und -oberfläche in ein Gitter wie die Längen- und Breitengrade auf einem Globus. „Das Modell muss den Raum in Stücke aufteilen“, sagt Adam Schlosser, Senior Research Scientist am Center for Global Change Science. Je kleiner die Stücke sind, desto präziser wird das Modell.
Diese Klimamodelle eignen sich gut für die Erfassung von Mustern in großem Maßstab. Sie "können die globale Temperatur ziemlich gut simulieren", sagt Diffenbaugh. Extreme Wetterereignisse sind jedoch schwieriger, da sie selten, lokalisiert und durch eine wirbelnde Mischung von Umweltfaktoren hervorgerufen werden. Derzeit arbeiten die meisten Klimamodelle mit ein ziemlich grober Maßstab aufgrund der Einschränkungen der Super-Rechenleistung, sagt Schlosser.
Dies ist einer der Gründe, warum die Modellierung extremer Ereignisse wie Hitzewellen einfacher ist als die Modellierung einzelner Stürme oder Tornados. Hitzewellen treten in riesigen geografischen Regionen auf, die mit groben Modellen leicht erfasst werden können. „Wenn Sie Nachrichten über Tornadojäger sehen, sehen Sie Wetterereignisse von der Größe einer kleinen Stadt. Ein Klimamodell kann nicht zu dieser Auflösung kommen “, sagt Schlosser.
Zumindest noch nicht. Computer werden schneller und Klimaforscher suchen nach Möglichkeiten, mehr Daten zu verarbeiten, um ihre Vorhersagefähigkeiten zu stärken. „Wir analysieren jede Variable, die wir in die Hände bekommen könnten“, sagt Schlosser. Dennoch bleiben Herausforderungen bestehen, wenn es darum geht, genügend Beweise zu erstellen, um Aussagen mit höherer Wahrscheinlichkeit zu machen. Wie Diffenbaugh es ausdrückt: "Die Wissenschaft ist sehr konservativ."
Die zunehmende und manchmal beunruhigende Häufigkeit von Überschwemmungen, Dürren, Hitzewellen und schweren Stürmen hat möglicherweise einen Silberstreifen: Sie bieten Datenmengen, die Forscher in ihre Modelle einbinden können. Mit anderen Worten, sie machen die Zusammenhänge zwischen dem Auftreten lokaler Extremereignisse und dem anthropogenen Klimawandel klarer.
Dinge, die der Meteorologe in den nächsten Nachrichten erwähnen hört - Windgeschwindigkeit, Druckfronten, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Instabilität der Atmosphäre -, sind alles Zutaten im Kochbuch für extremes Wetter.
"Wir können diese verräterischen Zeichen als Rezept verwenden. Immer wenn Sie diese Zutaten zusammenkommen sehen, werden Sie sich in einer stürmischen Umgebung befinden", sagt Schlosser. "Das sind die Dinge, die wir bisher verwendet haben, und sie haben es geschafft, unser Vertrauen in die Übereinstimmung der Modelle in Bezug auf die zukünftigen Entwicklungen zu stärken."
Diffenbaugh stimmt zu. Wenn es darum geht, bestimmte Wetterereignisse vorherzusagen, „haben wir uns sehr schnell von der öffentlichen Meinung, dass wir das nicht tun, zu einigen mutigen Pionieren, die dies versuchen, zu einer Reihe von Gruppen entwickelt, die hart arbeiten.“
Wie der aktuelle Klimabericht zeigt, haben Forscher jetzt mehr Vertrauen, wenn sie Aussagen über die Rolle des anthropogenen Klimawandels bei zunehmenden extremen Wetterereignissen treffen. "Der Konsens wird immer stärker", sagt Schlosser. "Es ist eigentlich egal, in welche Richtung es geht, wir wollen nur zuversichtlich sein."
Die Herausforderung, die Ursachen für etwas so Komplexes wie das Wetter herauszufordern, zeigt jedoch auch, inwiefern der Klimawandel sich von keinem anderen Wissenschaftsbereich unterscheidet. "Es wäre schön, 100 Erden zu haben, also könnten Sie die Knöpfe drehen und diese erhöhen oder verringern und sehen, was passiert", sagt Kunkel. „Das haben wir nicht. Wir leben unser Experiment. "
Er macht eine Pause und fügt hinzu: "Leider."
