Wie weist man den menschengemachten Klimawandel nach?
Ver?ndern sich beobachtete Klimagr?ssen wie Temperatur oder Niederschlag über l?ngere Zeit, dr?ngt sich die Frage auf, ob menschlicher Einfluss eine Rolle spielt. Um das zu untersuchen, wenden Wissenschaftler eine Methode an, mit der sich urs?chliche Zusammenh?nge absch?tzen lassen.
Dass die Treibhausgase des Menschen das globale Klimasystem ver?ndern, ist wissenschaftlich unbestritten [1]. Klimaforschende blicken mit ihren Modellen daher oft in die Zukunft und versuchen zu berechnen, wie sich die steigende CO2-Konzentration in der Atmosph?re künftig auf verschiedene Klimavariablen wie Temperatur oder Niederschlag auswirken wird.
Wetter und Klima erleben wir aber in der Gegenwart. So ist es beispielsweise in der Schweiz im Verlauf des letzten Jahrhunderts immer w?rmer geworden [2]. Wenn sich aussergew?hnlich warme Sommer h?ufen, taucht schnell auch die Frage auf, inwiefern menschliches Handeln das aktuelle und vergangene Klima beeinflusst. Doch wie l?sst sich untersuchen, ob eine beobachtete Klimaver?nderung auf den menschengemachten Klimawandel zurückzuführen ist – oder lediglich auf natürlich vorkommende Schwankungen?
Wir haben nur eine Welt
Diese Frage k?nnen wir Klimawissenschaftler leider nicht experimentell überprüfen. Der Grund ist so banal wie schwerwiegend: Wir haben nur eine Welt. Wir k?nnen keine klassischen Experimente machen, in denen wir das Klima mit menschlichem Einfluss einem Klima ohne menschlichen Einfluss gegenüberstellen.
Was uns aber zur Verfügung steht, sind lange Beobachtungsreihen von Niederschlag, Wasserstand, Temperatur, Anzahl Stürmen und vielen Messgr?ssen mehr. Um zu überprüfen, ob diese Klimavariablen durch die ansteigenden Treibhausgasemissionen aus menschlichen Aktivit?ten beeinflusst werden, haben Wissenschaftler die sogenannte ?Detection & Attribution?-Methode entwickelt [3].
Prüfen von Ursache und Wirkung im Modell
Es handelt sich dabei um eine kombinierte Analyse von langen Beobachtungsreihen und Simulationsexperimenten. Dabei werden Klimamodelle sowohl ohne als auch mit menschlichem Einfluss berechnet, um sie anschliessend mit den tats?chlichen Beobachtungen zu vergleichen. Werden letztere nur durch die Simulationen mit Emissionen reproduziert, kann man daraus schliessen, dass der menschengemachte Klimawandel in den Beobachtungen nachweisbar ist.
Man muss aber auch natürliche Schwankungen berücksichtigen, die einer beobachteten Ver?nderung zugrunde liegen k?nnen. So ist nicht jeder Sommer gleich warm, und nicht jeder Winter schneereich. Das l?sst sich auszuschliessen, indem man Klimamodelle wiederholt anwendet, um die Bandbreite dieser Schwankungen zu simulieren. Je mehr sich die Beobachtung von der Bandbreite natürlicher Klimaschwankungen unterscheidet, desto zuverl?ssiger ist der Schluss, dass menschengemachter Klimawandel die Beobachtung beeinflusst.
Die ?Detection & Attribution?-Methode ist ein wichtiges Instrument, das etwa im letzten UN-Klimabericht im Kapitel über den Nachweis des menschengemachten Klimawandels [2] zur Anwendung kam. Die Methode hat aber auch Schw?chen. So ist nicht immer klar, ob Klimamodelle die Bandbreite natürlicher Schwankungen richtig einsch?tzen. Zudem l?sst sich nie vollst?ndig ausschliessen, dass eine beobachtete Ver?nderung durch einen Prozess verursacht wurde, der nicht in den Klimamodellen berücksichtigt ist. Dennoch: Die Methode kann gewichtige Indizien liefern.
Spuren des Klimawandels in Wasserressourcen
Ein Beispiel: In einer kürzlich im Fachmagazin ?Nature Climate Change? ver?ffentlichten Studie [4] konnten wir mit der ?Detection & Attribution?-Methode zeigen, dass der beobachtete Rückgang der Süsswasservorkommen in Südeuropa sehr wahrscheinlich mit den zunehmenden Treibhausgasemissionen zusammenh?ngt.
Dazu haben wir Beobachtungsreihen über den Abfluss von mehreren hundert kleinen Flüssen von 1956 bis 2005 analysiert und mit Klimamodellen verglichen. Die Beobachtungen zeigen, dass es in den letzten Jahrzehnten im Süden Europas eine Neigung zu mehr Trockenheit gab, w?hrend es im Norden tendenziell feuchter wurde. Klimamodelle widerspiegeln dieses Muster nur, wenn menschliche Treibhausgasemissionen in den Modellen berücksichtigt werden.
Faktoren wie natürliche Klimavariabilit?t oder menschliche Wassernutzung (z.B. für Bew?sserung) spielen ebenfalls eine Rolle. Insgesamt zeigen die Resultate aber deutlich auf, dass der Klimawandel Europas Wasserressourcen schon heute beeinflusst; und dass künftig eine zunehmende Wasserknappheit im Süden Europas eine wahrscheinliche Folge ist.
Weiterführende Informationen
[1] IPCC, Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, in Summary for Policymakers., T.F. Stocker, et al., Editors. 2013. p. 1535.
[2] Siehe Klimabulletin externe Seite Meteoschweiz (Seite 6)
[3] Bindoff, N.L., et al., Detection and Attribution of Climate Change: from Global to Regional, in Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, T.F. Stocker, et al., Editors. 2013, Cambridge University Press. p. 867-952.
[4] Gudmundsson, L., S.I. Seneviratne, and X. Zhang, Anthropogenic climate change detected in European renewable freshwater resources. Nature Clim. Change, 2017.
