Was ist Klimasensitivität?

Was ist Klimasensitivität? Welche Beziehung besteht zwischen Kohlendioxid und Temperaturanstieg? Werner Wittersheim

Menschen emittieren CO2 und andere Treibhausgase in die Atmosphäre. Während sich diese Gase aufbauen, speichern sie zusätzliche Wärme und erwärmen das Klima. Aber wie viel wärmer?

Wissenschaftler haben lange verstanden, dass CO2 Konzentrationen in der Atmosphäre tragen zum natürlichen Treibhauseffekt der Erde bei. Dieses Verständnis stammt aus der Zeit vor dem 20. Jahrhundert und basierte auf der Grundlagenforschung der Strahlung im 1800. Jahrhundert.

Eine schnelle Untersuchung der geologischen Daten bestätigt diesen Zusammenhang. vergangene Atmosphären mit hohem CO2 Die Konzentrationen waren in der jüngsten geologischen Aufzeichnung immer wärmer.

Da unser Verständnis des verstärkten Treibhauseffekts und des menschlichen Einflusses auf das Klima zugenommen hat, ist es zu einer wissenschaftlichen Notwendigkeit geworden, den Zusammenhang zwischen Kohlendioxid und Erwärmung herauszufinden. Wie viel wärmer macht jede Einheit CO2 uns machen?

Diese Beziehung zwischen CO2 und Erwärmung ist bekannt als die „Empfindlichkeit“ des Klimas gegenüber CO2.

Die Bestimmung der Klimasensitivität hilft uns, unsere zukünftigen Risiken zu verstehen und den zukünftigen Klimawandel zu planen.

Zwei Arten von Empfindlichkeit

Das Klimasystem ist äußerst kompliziert, ebenso wie die Art und Weise, wie Menschen es beeinflussen. Um die grundlegenden Prozesse zu verstehen, vereinfachen wir das System und betrachten zwei verschiedene Sensitivitätsmaße.

Diese Maßnahmen werden als "vorübergehende Klimareaktion" und "Gleichgewichtsklimasensitivität" bezeichnet.

Die „vorübergehende Klimareaktion“ ist ein Maß dafür, wie viel wärmer das Klima wird, wenn es noch durch menschliche Aktivitäten vorangetrieben wird.

Die Gleichgewichtsreaktion zeigt, was das Endergebnis Hunderte von Jahren später ist.

Vorübergehende Klimareaktion

Die vorübergehende Klimareaktion wird dadurch definiert, wie stark die globale Durchschnittstemperatur ansteigen würde, wenn wir den CO erhöhen würden2 Gehalt der Atmosphäre um 1% pro Jahr, zusammengesetzt von vorindustriellen Werten (von 280 ppm), um diesen Wert zu verdoppeln. Bei dieser Steigerungsrate würde dies 70 Jahre dauern.

Dieses Maß an Empfindlichkeit gibt an, wie stark sich die Atmosphäre unter diesen Umständen erwärmen würde.

Es ist wichtig zu beachten, dass die Empfindlichkeit gegenüber doppeltem CO2 ist keine „Projektion“ des Klimawandels: Wissenschaftler sagen nicht, dass diese Verdoppelung tatsächlich auf diese Weise stattfinden wird. Es ist vielmehr eine vereinfachte Technik, mit der Wissenschaftler verstehen, wie die Temperatur ist könnte auf steigenden CO reagieren2 Ebenen.

Die vorübergehende Klimareaktion ist daher nicht direkt mit den Klimaprojektionen vergleichbar, die das IPCC oder andere Stellen veröffentlicht haben.

Man kann sich eine Empfindlichkeit gegenüber doppeltem CO vorstellen2 analog zur Empfindlichkeit des Menschen gegenüber einer gemessenen Standarddosis eines bestimmten Arzneimittels. Sobald wir wissen, wie wir auf eine Dosis reagieren, können wir daraus schließen, wie wir auf mehr davon reagieren könnten.

Gleichgewichtsklimasensitivität

Die vorübergehende Klimareaktion sagt nur einen Teil des Bildes aus, das Ausmaß der Erwärmung im Wesentlichen zum Zeitpunkt des CO2 Konzentrationen haben sich verdoppelt.

Verschiedene Teile des Klimasystems erwärmen sich jedoch unterschiedlich schnell. Zum Beispiel erwärmt sich die Atmosphäre viel schneller als die Ozeane.

Die Ozeane sind durchschnittlich fast vier Kilometer tief und bedecken mehr als drei Viertel der Erdoberfläche. Das ist eine kolossale Menge Wasser (1.3 Milliarden Kubikkilometer) die meisten Schätzungen); Daher dauert das Aufwärmen sehr lange.

Klimamodelle und die reale Welt zeigen uns, dass sich die tieferen Bereiche der Ozeane erst als Reaktion auf erhöhten CO-Wert erwärmen2 (sehen und ), wird dies aber noch Hunderte von Jahren tun.

Mit anderen Worten, die Ozeane sind nicht im Gleichgewicht mit der Atmosphäre.

Die vorübergehende Klimareaktion ist also die Erwärmung, die der Planet einmal CO erfährt2 Die Werte haben sich verdoppelt, aber lange bevor das Temperaturgleichgewicht zwischen den Ozeanen und der Atmosphäre erreicht ist.

Die Gleichgewichtsklimasensitivität fragt, wie viel Erwärmung bei CO auftreten würde2 bleibt auf dem doppelten Anfangsniveau und wir warten, bis die Atmosphäre und der Ozean in ein Temperaturgleichgewicht geraten.

Zurück zu unserer medizinischen Analogie: Die Gleichgewichtsreaktion entspricht dem, was man fühlen sollte, nachdem die Behandlung ihren gesamten Verlauf genommen hat.

Im Klimasystem kann dies Hunderte, wenn nicht Tausende von Jahren dauern.

Die Gleichgewichtsklimasensitivität sollte größer sein als die vorübergehende Klimareaktion, da die Erwärmung über einen viel längeren Zeitraum erfolgt und das Klima Zeit hat, vollständig auf das erhöhte CO zu reagieren2.

Abschätzung der Klimasensitivität

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Klimasensitivität abzuschätzen. Wir können benutzen:

  • Klimamodelle. Dies sind mathematische Darstellungen des Klimasystems, basierend auf den Gesetzen der Physik und Chemie. Sie enthalten unser bestes Verständnis der physikalischen Prozesse, die in der Atmosphäre, den Ozeanen, der Landoberfläche und der Kryosphäre (Schnee und Eis) ablaufen.

  • Informationen aus fernen vergangenen Klimazonen, beispielsweise aus der letzten Eiszeit. Paläoklima-Rekonstruktionen können zeigen, wie das Erdklima auf natürliche „Stöße“ wie Veränderungen auf dem Planeten reagiert hat Orbitund damit verbundene Änderungen des CO2.

  • Daten darüber, wie die Erde auf den kurzen, scharfen Klimaschub reagiert, von dem sie ausgeht große Vulkane. Zum Beispiel spuckte Mt. Pinatubo 1991 Millionen Tonnen Partikel in die Atmosphäre, reflektierte etwas einfallendes Sonnenlicht zurück und führte zu einem zwei- oder dreijährigen Abfall der Erdtemperaturen

  • aktuelle Klimatrends. Dies hilft uns zu bewerten, wie stark sich das Klima in den letzten 50 Jahren als Reaktion auf den CO erwärmt hat2 wir haben bereits emittiert.

Dass sie alle zusammen

Alle sechs Jahre oder so die Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) Untersucht alle Beweislinien eingehend und fasst sie zusammen, um die bestmögliche Schätzung der Empfindlichkeit unseres Klimas gegenüber zunehmenden Treibhausgasemissionen in unserer Atmosphäre zu erhalten.

IPCC-Berichte in den Jahren 1990, 1992, 1995, 2001 und der jüngste Bericht im Jahr 2013Alle schätzten einen wahrscheinlichen Bereich der Gleichgewichtsklimasensitivität von 1.5 ° C bis 4.5 ° C (obwohl der Bericht von 2007 ihn leicht auf 2.0 ° C bis 4.5 ° C änderte). Dies zeigt eine bemerkenswerte Konsistenz über mehr als 20 Jahre.

Das heißt, wenn wir CO behalten2 Niveaus auf doppeltem Anfangsniveau, dann warteten die Hunderte von Jahren, bis sich die Wärme in der Atmosphäre und im Ozean ausgeglichen hatte, die Gesamterwärmung würde zwischen 1.5 ° C und 4.5 ° C liegen.

Die vorübergehende Klimareaktion wird auf etwa 1.0 ° C bis 2.5 ° C geschätzt. Das heißt, wenn wir das atmosphärische Kohlendioxid von vorindustriellen Werten um 1% pro Jahr erhöhen, bis es sich verdoppelt (was 70 Jahre dauern wird), können wir erwarten, dass sich das Klima zwischen 1 ° C und 2.5 ° C erwärmt.

Was bedeutet das für die globale Erwärmung?

Messungen der Klimasensitivität ermöglichen es Wissenschaftlern, Klimamodelle leicht miteinander und mit beobachteten Veränderungen zu vergleichen. Und da die Gleichgewichtsklimasensitivität seit mehr als 30 Jahren verwendet wird, können wir nachverfolgen, wie sich unsere Schätzungen im Laufe der Zeit geändert haben.

Die Klimasensitivität sagt uns jedoch nicht direkt, welche Temperaturänderungen wir im nächsten Jahrhundert erwarten könnten.

Der beste Leitfaden für die zukünftige Erwärmung sind Projektionen der aktuellen Generation von Klimamodellen. Sie weisen darauf hin, dass die Erwärmung stark von der Höhe der künftigen Emissionen abhängen wird - vom „Szenario“.

Für ein Szenario mit hohen Emissionen ist CO2 Die Werte steigen bis 900 auf mehr als 2100 ppm, verglichen mit vorindustriellen Werten von 280 ppm. Für dieses Szenario prognostizieren Modelle eine Erwärmung zum Ende des Jahrhunderts von 3.2 ° C auf 5.4 ° C über einer Basislinie von 1850–1900.

Für ein emissionsarmes Szenario, für das CO2 Die Spitzenwerte sinken dann auf 420 ppm, Modelle prognostizieren eine Erwärmung von 0.9 ° C auf 2.3 ° C bis 2100.Das Gespräch

Über den Autor

Robert Colman, Leiter des Teams für Klimaprozesse, Australian Bureau of Meteorology und Karl Braganza, Manager, Abteilung Klimaüberwachung, Australian Bureau of Meteorology

Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.

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