Ich hatte hier schon oft das Thema arktisches Meereis behandelt, vor allem weil es sich dabei um eines der am schnellsten ändernden Klima- und Ökosysteme handelt, ein Umstand, der völlig zu Recht in der Öffentlichkeit wahrgenommen wird. Primaklima berichtete wie Meereis vermessen wird (Dicke, Dicke, Albedo) und zeigte, wie 2007 in der Septemberschmelze alle Rekorde brach (hier). Ich hatte ebenfalls erwähnt, dass die Meereismodelle arge Probleme haben den rezenten Trend zu verstehen und nachzubilden (ebenfalls hier).

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Bild 1: Vergleich des simulierten Sommermeereises (exakter September Minimum des Meereises) der IPCC Modelle (siehe CMIP3 Webseite) im A1B Scenario mit dem beobachteten Sommermeereis.

Julien Boé, von der University of California, stellte sich jetzt in Nature Geosciences die Frage, wie man aus sicherlich nicht perfekten Modellen trotzdem zu quantitativen Abschätzungen kommen kann. Die Modelle liefern ja nicht nur irgendein Resultat (z.B. verbleibendes Meereis im Jahr 2040) sondern einen ganzen Satz an Verbindungen und Abhängigkeiten zwischen Klimagröszen, die tatsächlich für Klimaforscher wichtiger sind, als eine platte gute Übereinstimmung zwischen einer beobachteten und einer simulierten Grösze.


Sind also die Modelle nicht perfekt (und in der Tat sind sie es nie), dann kann man aber vielleicht doch die simulierten Relationen zwischen bestimmten Klimagröszen in den Modellen heranziehen, um bessere Vorhersagen zu treffen. Tatsächlich gibt es einen wirklich sehr überzeugenden “Prediktor” der zukünftigen Meereisausdehnung und das ist die Meereisdicken-Verteilung von Eis bis 50cm Dicke. So korreliert beispielsweise die simulierte Eisdicke im Zeitraum 1950-1979 mit der jeweilig simulierten Sommermeereisausdehnung von 1979-2007 mit einem r von -0.75. Wenn so etwas im Hindcast (also für die Vergangenheit) funktioniert, kann man es ja auch mal im Forcast versuchen.

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Bild 2: Jeder der Punkte entspricht einem der Klimamodelle, die im IPCC Bericht verwandt wurden und deren Resultate hier zu finden sind. Die simulierte Inertie des Systems wird dabei genutzt, um einen Forcast für die Sommer-Meereisausdehnung der Jahre 2021 bis 2040 zu erstellen. Der Trend in den letzten Jahren (79-07) ist bei allen Modellen gut mit der zukünftigen Meereisausdehnung korreliert. Der Vergleich mit den Beobachtungen ergibt als beste Abschätzung für die Zeitspanne von 2021 bis 2040 eine Reduktion um die Hälfte des Wertes von 79-07.

Bild 2 zeigt den von jedem Modell simulierten Trend von 1979-2007 zusammen mit dem Anteil verbleibenden Eises für den Zeitraum 2021-2040. Der optisch ja schon im Bild 1 zu erkennende Zusammenhang ist somit quantifiziert. Die Schnittstelle mit dem tatsächlich beobachteten Trend gibt den besten Schätzer für das verbleibende Meereis 2021-2041, nämlich ungefähr die Hälfte des ursprünglich (79-07) vorhanden Eises. Dehnt man diese Analyse weiter in die Zukunft aus, so ist das wahrscheinlichste Verschwinden des Meereises auf die 80er Jahre des 21ten Jahrhunderts gelegt (mit einer Unsicherheit von ca. ±20 Jahre). Ein Ergebnis was doch deutlich später ausfällt, als so manche Warnung der letzten Jahre.

Diese Art von Daten-geleiteter Analyse von Klimamodellen ist zur Zeit sehr populär und jeder der in Nature/Science Klimamodell-Resultate veröffentlichen will, sollte das brav befolgen. Überflüssig zu sagen, dass das Alles dann obsolet würde, wenn es irgendeinen Faktor gäbe, der in der Zukunft wichtig würde und eben bislang weder in den Modellen enthalten ist, noch in den Daten der letzten Jahre eine Rolle spielte. Die Autoren geben zum Schluss ihre Version des berühmten George Box Zitats (welches auch den Titel meines Posts hergibt):
“All models are wrong, some are useful’ said the famous statistician George Box. We would add that many models – each wrong in a different way – can collectively be as useful as a nearly perfect one, as long as observations exist to guide interpretations of their predictions”

PS Dieses Post wurde unter anderem geschrieben, weil ich gestern meine erste Klimawette abgeschlossen habe. Am Ende eine netten Abends mit einem Antarktisforscher und einem Atmosphärenexperten des JAMSTEC, der die letzten zwei Monate mit der Mirai in der Arktis unterwegs war, passierte es. Meine erste Klimawette. Ein Mazis-Chambertin 2001 wird den Besitzer wechseln, wenn, ja wenn der September 2007 Meereisrekord bis 2015 gebrochen wird. Primaklima hat natürlich, konservativ wie es nunmal ist, gegen meinen lieben Kollegen, begnadeter Experimentalphysiker und Arktisexperte, darauf gesetzt, dass der Rekord in den naechsten 6 Jahren nicht gebrochen wird. Es mögen mir bitte alle, die Daumen drücken.

Kommentare (18)

  1. #1 Wolfgang Flamme
    März 23, 2009

    @Georg

    “(…) das ist die Meereisdicken-Verteilung von Eis bis 50cm Dicke. So korreliert beispielsweise die simulierte Eisdicke im Zeitraum 1950-1979 mit der jeweilig simulierten Sommermeereisausdehnung von 1979-2007 mit einem r von -0.75.”

    Könntest Du das nochmal detaillierter erläutern, was da genau zu welcher Modellzeit in den Modellen ‘gemessen’ wird und mit was es wann korreliert? Ich steh’ gerade da wie der Ochs vorm Berg und raff’ es nicht.

  2. #2 Karl Mistelberger
    März 23, 2009

    Als gelegentlicher Biertrinker habe ich überhaupt keine Ahnung, worum es hier eigentlich geht und musste darum erst nachschlagen, hoffentlich an der richtigen Stelle:

    Frankreich
    Region Burgund – Cote De Nuits, St. Georges
    Domaine Nicolas Potel, Nuits St. Georges
    Artikel Mazis Chambertin Grand Cru
    Jahrgang 2001
    Menge 0.750 Liter
    Status auf Lager
    Bewertung WW 18 P
    Kategorie Wein – Rotwein
    Artikel-Nr. 1000598
    VK (netto) 110.29 CHF(147.06 CHF/Liter)

    Beschreibung Nicolas Potel ist ein sehr talentierter Winzer und Weinmacher. Als Sohn des Besitzers von La Pousse d’Or (Volnay) ist er inmitten der Weinberge von Volnay aufgewachsen und kennt viele Appellationen wie seine Westentasche. Inzwischen hat er viele Freunde und Verehrer dazugewonnen. Seine Stilistik sucht seinesgleichen: meist schon früh zugänglich und trotz großer Komplexität und Tiefe, sind seine Weine niemals schwer, sondern bleiben stets anmutig mit vielen Finessen.

  3. #3 Krishna Gans
    März 23, 2009

    @Karl Mistelberger
    Na, wie auch bei Rahmstorfs Blog, immer mal mehr oder weniger daneben, nicht wahr ?

  4. #4 Krishna Gans
    März 23, 2009

    @GHoffmann

    im Moment sieht es doch mal wieder ganz gut im Norden aus:
    http://nsidc.org/data/seaice_index/images/daily_images/N_timeseries.png

    und, wenn auch nicht Gegenstand der Diskussion, auch der Süden macht sich wieder 🙂

  5. #5 Georg Hoffmann
    März 23, 2009

    @Karl
    Unter 100€ duerfte da nur schwer was zu machen sein. Noch nie war ich so in Sorge um das Meereis.

  6. #6 Krishna Gans
    März 24, 2009

    @Karl Mistelberger

    meist schon früh zugänglich

    Vielleicht sollte der Korkenzieher besser nicht auf dem Nachttisch liegen, dann geht es auch entsprechend später…..
    Ich würde empfehlen, doch besser beim Bier zu bleiben.

  7. #7 Georg Hoffmann
    März 24, 2009

    @W.Flamme

    Könntest Du das nochmal detaillierter erläutern, was da genau zu welcher Modellzeit in den Modellen ‘gemessen’ wird und mit was es wann korreliert? Ich steh’ gerade da wie der Ochs vorm Berg und raff’ es nicht.

    Die Idee ist ganz einfach. Schaust du auf Bild 1, siehst du das die Modellverlaeufe sich selten ueberschneiden. Was in den ersten Jahrzehnten passiert ist ein guter Indikator, wo das Modell die Nulllinie (kein Meereis mehr) beruehrt.
    Jeder simulierte Seeeistrend (79-07) in jedem Modell wird aufgetragen gegen z.B. den Seeeistrend von 2021-2040 (die Korrelationen beziehen sich also immer auf ein Modellensemble, wie in Fig 2.). Die meisten Modelle liegen nichtmals in der Naehe des beobachteten Trends, jedoch stimmen die Modelle alle mehr oder weniger darin ueber ein wie das Verhaeltnis des Seeeistrends 79-07 zu spaeteren Trends im 21ten Jhd ist. Das nutzt das Paper aus.
    Als Hauptunterschied, verantwortlich fuer die STreuung zwischen den Modellen, haben die Autoren die Seeeisdickenverteilung ausgemacht. Diese (z.B Flaeche mit Eis bis 0.5 Meter) ist ebenfalls ein guter Indikator fuer die spaetere Entwicklung des Seeeistrends. Man nimmt also alle verschiedenen Flaechen von Eis bis 0.5 Meter der verschiedenen Modelle und traegt sie gegen die spaetren Trends auf 21-40, 31-50 etc und auch diese Groesze ist ein guter Prediktor.

  8. #8 Georg Hoffmann
    März 24, 2009

    @Krishnag

    im Moment sieht es doch mal wieder ganz gut im Norden aus:

    Im Winter passierte bislang wenig bis nichts:
    http://klimagraph.blogg.de/eintrag.php?id=23
    Insofern ist das schonmal nichts neues.
    Dann sagen auch die Modelle, dass sie praktisch keinen Meereisrueckgang im Winter erwarten, undzwar noch fuer sehr lange Zeit. Selbst dann wenn die Arktis im Somme schon eisfrei ist.
    Dann ist die Bedeckung nicht das Entscheidende, sondern die Dicke (sagt zumindest der hier besprochene Artikel).
    Dann schau dir einfach den Trend an. Das ist die Groesze, die man zum Spekulieren am besten heranzieht. Ist der Trend tatsaechlich umgekehrt? Wohl kaum.

  9. #9 Krishna Gans
    März 24, 2009

    @GHoffmann
    Es passiert in sofern was, als normalerweise um die Zeit die Eismenge bereits anfängt zurück zu gehen, im Augenblick sieht es so aus, als würde sie gut zulegen.
    Auch im Süden ist eine gegenüber sonst stärkere Zunahme zu beobachten

  10. #10 Georg Hoffmann
    März 24, 2009

    @Krishnag

    Es passiert in sofern was, als normalerweise um die Zeit die Eismenge bereits anfängt zurück zu gehen, im Augenblick sieht es so aus, als würde sie gut zulegen.
    Auch im Süden ist eine gegenüber sonst stärkere Zunahme zu beobachten

    Ja und Mitte Januar gab es ganze zwei Wochen, in denen das EIs gleich blieb obwohl es “normalerweise” zunehmen muesste. Das bedeutet bestimmt irgendwas.
    In Fischeingeweiden lesen scheint mir fast genau so wissenschaftlich als jedem Wiggel in Klimakurven einen Sinn zu geben. Ich spreche jedenfalls hier immer vom Trend ueber ein paar Dekaden, so auch wenn ich sagte, dass es keinen Winter, kaum einen Fruehlings, aber einen grossen und von den Modellen unterschaetzten Sommertrend gibt.

  11. #11 FokkerPlanck
    März 24, 2009

    @ Georg

    ich habe mal eine andere Frage: es geistert diese Abschätzung herum (0.00007K ??), wieviel sich die globale Temperaturentwicklung ändern würde, wenn alle Staaten so weiter machen wie bisher und nur Deutschland das 40% weniger CO2-Äq bis 2020 gegenüber 1990 umsetzten würde. Ich weiß nicht, wie diese Rechnung angestellt wurde, und wie das überhaupt ohne Annahme eines SRES o.ä. Szenarios für den Rest der Welt gehen soll, sie kommt mir multiple falsch vor.
    Grob abgeschätzt habe ich aber mal – 0.01K bis 2100 (+/- mod Szenario). Kann das sein, gibt es einen Datensatz, an dem man so etwas durchspielen kann oder gibt es die Rechnung irgendwo?

  12. #12 Georg Hoffmann
    März 24, 2009

    @FokkerPlanck

    Grob abgeschätzt habe ich aber mal – 0.01K bis 2100 (+/- mod Szenario). Kann das sein, gibt es einen Datensatz, an dem man so etwas durchspielen kann oder gibt es die Rechnung irgendwo?

    Das kann gut sein. Die Idee die anvisierten CO2 Emissionen (bzw deren Verringerung) proportional auf die Temperaturen (bzw deren reduzierte Erhoehung) umzurechnen ist eine der beliebtesten Skeptiker Talking Points.
    Niemand hat zum Kyoto Protokoll gesagt, dass dieses jetzt die Welt retten werde. Es war von vornherein klar, dass das praktisch der Beginn von ernsthaften zukueftigen Verhandlungen darstellt.
    Niemand hat bisher abgestritten, dass irgendwann mit fossilen Brennstoffen schluss sein wird. EInige meinen frueher, einige spaeter. Das einzige was die Klimadebatte dieser trivialen Weisheit zufuegt, man sollte besser frueher mit der ENtwicklung von Alternativen anfangen.
    Aber ich schwafele, sorry. Am einfachsten ist, Sie rechnen alles proportional und linear (stimmt nicht wirklich, aber egal). Beim IPCC Liebling A1B kommt man bei 700 ppm im Jahr 2100 auf 3°C Erwärmung. DH fuer jedes ppm mehr 0.01°C (wohlgemerkt kein Gleichgewichtswert sondern bis 2100 gerechnet). Jetzt weiss ich nicht, wieviel ppm Kyoto erniedrigen wollte, aber das scheint mir ungefaehr der Wert (1ppm ~ 0.01 K bis 2100)

  13. #13 Wolfgang Flamme
    März 24, 2009

    Georg,

    ok, danke, jetzt hab ich’s kapiert, denke ich: In allen Medellen steht die jeweils simulierte Abnahme (gemessen in ???) über die Jahre 1979-200707 mit der Abnahme 2021-2040 in einem ähnlichen Verhältnis.

    Bild 2 ist dann aber trotzdem ein kleines statistisches Verbrechen, denn die beiden Trends jeden Modells, die ja die XY-Koordinate des Punktes in Bild 2 festlegen, sind ja wiederum mit statistischen Unsicherheiten behaftet (ev. noch vergrößert durch Autokorrelation).

    Jeder Modellpunkt in Bild 2 gehört eigentlich durch eine ‘Punktwolke’ mehr oder weniger größerer Ausdehnung ersetzt und das düfte doch verstärkt auf den Vertrauensbereich für das ermittelte Trendverhältnis durchschlagen.

    Die Varianz scheint mir im unteren Teil der Regressionskurve darüber hinaus deutlich höher als im oberen Abschnitt, so daß eine lineare Regression vermutlich keinen besonders zuverlässigen Schätzer für den unteren Bereich liefert.

    Ein bischen angewandte Mathemagie vermute ich auch hinter dem Ansatz: Je weniger ein Modell die beobachtete Realität widergibt, umso besser die abgeleitete Kennzahl (oberer Bereich der Regression). Eigentlich hätte ich erwartet, daß den Aussagen von mangelhaften Modellen deutlich weniger Wichtung bzw deutlich mehr Skepsis zuteil würde als denen der zutreffenderen.

    PS:
    Zwei Fragen noch:

    – Welche sea-ice-Maßzahl wurde genau zur Trendermittlung angezogen?
    – gibt’s die Daten zu der Arbeit schon aufbereitet irgendwo oder muß ich sie mir erst einzeln zusammenklauben?
    – Ich zähle insgesamt 24 A1B-Modelläufe bei CMIP3 … wo ist der Rest in dieser Arbeit abgeblieben? Liefert der den gewünschten Parameter nicht?

  14. #14 Wolfgang Flamme
    März 24, 2009

    Oh je, ich seh’s gerade: Alle Modellergebnisse sind nur als Rasterdaten verfügbar. Das soll wohl heißen, daß Boé & Co allen ihren Peers eine komplette Datenverdichtung über 20…24 netCDFs zugemutet haben, um ja nicht 20kB Daten von ihrem Rechner in ein SP kopieren zu müssen? :>

    Naja, ich frage mal nach, vielleicht haben sie ja Erbarmen.

  15. #15 Eddy
    März 27, 2009

    Hallo,

    Der Rückgang des arktischen Meereises ist sicherlich eines der bedrückendsten und alarmierensten Merkmale der globalen Erwärmung. Man sieht, dass die Vorhersagen manchmal schnell übertroffen werden können.

    Gerade die arktische Polkappe ist das Aushängeschild des Eingriffs des Menschen ins Klima.

    Bei diesem Thema ist aber auch die Warnung von Vicky Pope am meisten angebracht, dass die Klimatologie sich nicht mit jedem statistisch aus der Reihe tanzenden Ereignis brüsten sollte.

    Gerade der dauernde Hinweis auf diese Ereignisse, jetzt auch schon wieder im Zusammenhang mit Wetten, soll ja gerade die schwindende Aufmerksamkeit des Laien und Politikers wieder anfachen.

    Ich denke, dass der Hinweis von Vicky Pope genau solchen Schlagzeilen galt, wenn sie von Klimatologen selbst stammen.

    Disclaimer: Vicky Pope warnt ausdrücklich vor einer menschgemachten Klimakatastrophe!

  16. #16 Benjmanin Blümchen
    Mai 6, 2009

    Ich habe eine Frage an die versammelten Experten:
    Es wird gesagt

    “Ich hatte hier schon oft das Thema arktisches Meereis behandelt, vor allem weil es sich dabei um eines der am schnellsten ändernden Klima- und Ökosysteme handelt”

    Jetzt ist aber die Ausdehnung des arktischen Eises in etwa beim langjährigen Mittel (seit Beginn der Satellitenmessungen 1979).

    Ist jetzt:
    – Die Eisausdehnung nicht abhängig von der Menge CO2?
    – Die Eisausdehnung nicht abhängig von der Oberflächentemperatur in der Arktis?

    Angeblich hat man auch eine deutliche Abnahme des arktischen Eises in der 30er und 40er Jahre festgestellt, danach hat es wieder zugenommen.

    Wie geht das? Die Eisausdehnung ist ja hauptsächlich abhängig vom CO2-Gehalt in der Luft

  17. #17 Georg Hoffmann
    Mai 6, 2009

    @B.Bluemchen

    Jetzt ist aber die Ausdehnung des arktischen Eises in etwa beim langjährigen Mittel (seit Beginn der Satellitenmessungen 1979).

    Aber das ist sie doch praktisch jedes Jahr irgendwann einmal. Schauen Sie sich doch mal die
    Zeitentwickling an. Man sieht den Trend und die grossen Variationen.
    Die Modelle gehen von einem Rueckgang insbesondere der Spaetsommereisflaeche aus, im Winter und Fruehling passiert nicht viel (kann man sich auch leicht ueberlegen, dass ohne Sonne es in diesem Jhd mit Sicherheit immer kalt genug sein wird, um die Arktis mit Seeeis zu bedecken).

    Wie geht das? Die Eisausdehnung ist ja hauptsächlich abhängig vom CO2-Gehalt in der Luft

    Es gibt ueberhaupt keinen direkten Zusammenhang zwischen CO2 und Eisausdehnung. In den Links oben finden Sie Messergebnisse wie die Eisdicke sich ueber die Jahrzehnte mit den steigenden Arktistemperaturen verringert hat.

  18. #18 Benjmanin Blümchen
    Mai 6, 2009

    Herr Hoffmann,
    danke für die Klaerung.
    Dann warten wir gespannt auf den Spaetsommer!