Das Klima ist die Statistik des Wetters über einen längeren Zeitraum. Die WMO und das IPCC nennen meist ca. 30 Jahre. Ein Klimamodell ist eine nicht perfekte, mathematische Repräsentation des Klimas. Ändert man die Energiebilanz der Erde um einige Bruchteile eines W/m2 so verändert sich dieses Klima langsam . Die Trajektorie hin zu einem neuen energetischen Gleichgewichtszustand hängt stark von dem Startzeitpunkt an, ab dem das energetische Ungleichgewicht auf das Klima wirkt. Kann man diese Trajektorie exakt berechnen? Oder allgemeiner, kann man – auch unabhängig von der Frage einer profunden Klimaänderung wie der jetzigen – die entscheidenden Klimaparameter über Jahre im Voraus berechnen?
Seit dem berühmt gewordenen Paper von Keenlyside et al. in Nature ist die Vorhersage dekadischer Variabilität eines der hippsten Themen in der Klimaforschung. Selbst wenn das Problem, ob man eine einigermaszen korrekte Vorhersage von etwa ENSO oder der Atlantischen Dekadischen Oszillation erstellen kann, von dem Problem um die korrekt simulierte Klimasensitivität erstmal getrennt sehen muss (lange hatte das beste ENSO Vorhersagemodell von Caine und Zebiak nur eine Repräsentation der Tropen und es fehlten unzählige wichtige Feedback Prozesse. Es war nicht möglich mit diesem Modell eine Klimasensitivität überhaupt auch nur auszurechnen.) , so wäre es natürlich trotzdem eine enorme Bestätigung der Klimamodelle, wenn sie auf der relative kurzen Zeitskala von einigen Jahren bis Dekaden sinnvolle Vorhersagen machen könnten.
Bild 1: Klimahindcast für 2011. Von links nach rechts: Das Mittel der nicht-initialisierten Klimamodellläufe, das Mittel der Läufe, die zwischen September und Dezember 2010 mit den entsprechenden Ozeaninformationen initialisiert wurden und schliesslich die entsprechenden Beobachtungen. Deutlich ist, dass die initialisierten Modelle eine ganze Reihe markanter Muster des Jahres 2011 berechnen konnten, die La Niña Bedingungen im Pazifik, der kühle tropische Atlantik und der relativ warme Region des sub-polaren Gyres im Nordatlantik.
Was ist der grundsätzliche Unterschied zwischen einem Klimalauf dieser Modelle (etwas über die nächsten 90 Jahre) und einem Vorhersagelauf für die nächste Dekade? Im ersten Fall läuft das Modell von irgendeinem beliebigen Zustand los und wird von dann an mit Szenarien, also möglichen Verläufen, der sich ändernden Konzentration der Treibhausgase, der industriellen Aerosole etc. gefüttert. Der jeweilige Startzeitpunkt, etwa 1990 wie in den IPCC Läufen, “weiss nicht”, ob in diesem konkreten Jahr nun ein El Niño (aussergewöhnlich warmer Zentral- und Ostpazifik) Ereigniss stattfand oder ob der Atlantische Dipol gerade in einer ansteigenden oder abschwächenden Phase steckte. So kann natürlich auch nicht das simulierte Jahr 1994 mit dem beobachteten Jahr 1994 verglichen werden. Alle Ergebnisse müssen in einem probabilistischen Sinne interpretiert werden, selbst dekadische Tendenzen berechnet von ein und demselben Modell unterscheiden sich noch beachtlich. Es macht relativ wenig Sinn, eine dieser Klimasimulationen mit dem beobachteten Verlauf zu vergleichen. Eine Klimasimulation mit einer anderen desselben Modells verglichen mag größere Unterschiede über eine Dekade aufweisen als jede einzelne verglichen mit dem tatsächlichen Klimaverlauf.
Man KANN aber versuchen, so nahe wie nur irgendmöglich an den tatsächlichen Verlauf heranzukommen, indem man die aktuellen Ozeantemperaturen (wegen seiner geringen Wärmekapazität spielt das Land keine Rolle) in die Modelle füttert. Man sagt auch im Modellsprech: “in die Modelle assimiliert”. Die gleiche prinzipielle Idee wird auch bei jeder Wettervorhersage benutzt. Auch da wird “assimiliert”, nur eben meist atmosphärische Winde, Temperaturen, Feuchte.
Keenlyside prognostizierte 2008 in einem der ersten initialisierten Klimaläufe noch eine relative Abkühlung über die nächste Dekade (bis 2010 bzw bis 2015) und Realclimate konnte im Rahmen einer angebotenen Wette zeigen, (a) dass dies so wie von Keenlysides Modell berechnet nicht eingetreten ist, (b) dass das Modell, wenn es von seinen assimilierten Startfeldern loslief, sich sehr hæaufig erstmal abkühlen wollte, was auf irgendwelche dunklen Problem in der Assimilationstechnik hinweisen könnte, und dass (c) die benutzte Initialisierungsmethode, wenn man sie in der Vergangenheit testet, gar nicht wirklich besser abschnitt als die nicht-initialisiert. In Modellsprech: “Die Hindcast-Läufe hatten wenig Skill.” Zum Thema Skill mehr hier.
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