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Viele Klimawissenschaftler machen den Ozean für die Verlangsamung in der Oberflächenerwärmung von 1998-2012 (“Hiatus”) verantwortlich, indem die Wärme von der Erdoberfläche in die Tiefe des Ozeans verbracht wird. In einer neuen Studie bezweifeln Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Meteorologie (MPI-M) diese Sichtweise: die Wärme könnte genauso gut von der Oberfläche in den Weltraum abgestrahlt werden, und die Unsicherheit in den Beobachtungen zeigt, dass wir vermutlich nie wissen werden, was genau die Verlangsamung der Oberflächenerwärmung verursacht hat.
Die Oberflächentemperatur der Erde stieg in der Zeitspanne von 1998-2012 langsamer an als man unter Berücksichtigung der meisten Modellprojektionen oder der langzeitlichen Erwärmungstrends erwarten konnte. Klimawissenschaftler schreiben diese Verlangsamung der Oberflächenerwärmung („Hiatus“) der Wärmeaufnahme in den tieferen Ozean zu, was sie auch mit Beobachtungen nachgewiesen haben. Das Problem ist jedoch, dass sie die entscheidende Wärmeaufnahme nicht einmal, sondern mehrmals gefunden haben. Jedes Mal liegt der schlagende Beweis in einer anderen Region: im Atlantik, im Pazifik, im Indischen Ozean, im Südozean, oder in einer Kombination dieser Ozeane.
“Nicht so schnell”, sagt Christopher Hedemann, Leitautor der neuen Studie. Er und seine Co-Autoren Thorsten Mauritsen, Johann Jungclaus und Jochem Marotzke finden heraus, dass die Wärmeaufnahme in nur einer Ozeanregion – und sogar in allen Weltmeeren zusammen genommen – den Hiatus nicht erklären kann.
Das Team am MPI-M wollte herausfinden, was die Oberflächentemperaturen vor dem Hintergrund der langzeitlichen globalen Erwärmung variieren lässt, manchmal schneller, manchmal langsamer sich erwärmend als erwartet. Um diese quasi-zufälligen Variationen („interne Variabilität“) vom globalen Signal zu trennen benutzten sie ein Ensemble von Klimasimulationen in bisher nie dagewesener Größe, was umfangreiche Rechenzeit benötigte. Eine gute Gelegenheit ergab sich: das Swiss National Computing Centre (CSCS) an der ETH Zürich bot seinen neuen Supercomputer während seiner leeren Startphase an.
In dem großen Ensemble fanden die Autoren ungefähr 360 Ereignisse mit dem gleichen Verhalten der Oberflächentemperaturen wie beim 1998-2012 Erwärmungshiatus und machten ein paar unerwartete Entdeckungen.
Erstens ist die Wärme, die benötigt wird, um einen Hiatus im Ensemble zu verursachen, kleiner als gedacht. Frühere Studien hatten Abweichungen von 0.5 Wm-2 als nötig angesehen, wohingegen die Autoren der neuen Studie herausfinden, dass der Wert eher bei 0.1 Wm-2 liegt. Sie erklären, dass die Oberflächenschicht des Ozeans, die die dekadische Variabilität der Oberflächentemperatur regelt, viel dünner ist als in den früheren Hiatus-Studien angenommen. Daher ist weniger Variation im Energiehaushalt an der Oberfläche nötig, um die Erwärmung zu verlangsamen.
Zweitens fanden die Autoren heraus, dass ein Hiatus nicht nur durch den Wärmeverlust von der Oberfläche in den darunterliegenden Ozean eintritt. Eine Verlangsamung der Erwärmung kann auch durch eine zeitweilige Zunahme der Energieabstrahlung von der Oberfläche in den Weltraum entstehen. Aber in den meisten Fällen wird ein Hiatus durch den gesamten Energiehaushalt an der Oberfläche erklärt, d.h. durch die globale Wärmeaufnahme des Ozeans und die gesamte ausgehende Strahlung. Studien, die das Gesamtbudget vernachlässigen oder sich auf bestimmte Ozeanbecken konzentrieren, misinterpretieren wahrscheinlich die Ursache des Hiatus mit Beweisen, wo keine sind.
Hedemann und seine Kollegen haben weiterhin die Ergebnisse ihrer Studie mit verschiedenen Beobachtungen des Energiehaushalts der Erde seit dem Jahr 2000 verglichen. Anstrengungen, die Weltmeere mit automatischen Bojen zu beobachten, und die Strahlung in den Weltraum mit verbesserten Satelliten zu messen, werden erst seit ungefähr zehn Jahren unternommen. Da aber die Variation der Energie, die benötigt wird, um einen Hiatus zu verursachen, kleiner als bisher angenommen ist, ist es notwendig, den Energiehaushalt mit höchster Genauigkeit zu kennen, um den Ursprung solch eines Ereignisses zu bestimmen. Das MPI-M-Team fand heraus, dass die momentan verfügbaren Beobachtungen, die der wissenschaftlichen Gemeinschaft zur Verfügung stehen dazu nicht ausreichen. Deshalb wird der Ursprung des aktuellen Hiatus möglicherweise niemals identifiziert werden können.
Originalveröffentlichung:
Hedemann, C., T. Mauritsen, J. Jungclaus and J. Marotzke (2017) The subtle origins of surface warming hiatuses. Nature Climate Change, doi: 10.1038/NCLIMATE3274.
Kontakt:
Christopher Hedemann
Max-Planck-Institut für Meteorologie
Tel.: +49 40 41173 193
E-Mail: christopher.hedemann@mpimet.mpg.de
Dr. Thorsten Mauritsen
Max-Planck-Institut für Meteorologie
Tel.: +49 40 41173 182
E-Mail: thorsten.mauritsen@mpimet.mpg.de
Dr. Johann Jungclaus
Max-Planck-Institut für Meteorologie
Tel.: +49 40 41173 109
E-Mail: johann.jungclaus@mpimet.mpg.de
Prof. Dr. Jochem Marotzke
Max-Planck-Institut für Meteorologie
Tel.: +49 40 41173 311 (Assistentin Kornelia Müller)
E-Mail: jochem.marotzke@mpimet.mpg.de
Criteria of this press release:
Journalists, Scientists and scholars
Environment / ecology, Geosciences, Oceanology / climate
transregional, national
Research results, Scientific Publications
German
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