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25.08.2014

Globale Klimamodellierung Hoch entwickelte Klimamodelle versuchen, das Klima so realitätsnah wie möglich abzubilden und Aussagen über seine künftigen Veränderungen zu machen.

Was sind Klimamodelle?

© Nasa

© Nasa

Der durch den Menschen verursachte Klimawandel hat ein starkes gesellschaftliches und politisches Interesse an einer quantitativen Abschätzung der zukünftigen Klimaänderung hervorgerufen. Wichtige Instrumente, die dafür heute zur Verfügung stehen, sind hoch komplexe Klimamodelle. Mit ihnen gelingt es, wichtige Prozesse in unserem Klimasystem zu verstehen und mögliche Szenarien zum Klimawandel, ausgelöst durch äußere Antriebe, wie z.B. die Emission von Treibhausgasen, zu berechnen.

Wie alle Modelle sind auch Klimamodelle vereinfachte Abbildungen der Wirklichkeit. Daher können sie das Klimasystem und seine Veränderungen natürlich nicht vollständig repräsentieren. Dennoch sind sie sehr gut in der Lage, wichtige Erkenntnisse über die Folgen von natürlichen und menschlichen Einflüssen auf das Klimasystem zu liefern und dessen grundlegende Prozesse zu verstehen.

Klimamodelle beruhen auf mathematischen Gleichungen, die die grundlegenden physikalischen Gesetze ausdrücken, wie die Gesetze der Massen-, Impuls- und Energieerhaltung. Die Änderungen der verschiedenen Größen (z.B. Temperatur, Druck, Feuchte usw.) mit der Zeit werden auf einem drei-dimensionalen Gitter von Zeitschritt zu Zeitschritt berechnet. Klimamodelle können unterschiedlichen Zwecken dienen, zum Beispiel dem Verständnis bestimmter Prozesse, Wechselwirkungen und Gesetzmäßigkeiten des Klimasystems, der Simulation des vergangenen Klimas oder der Projektion künftiger Klimazustände. Je nach Anwendung werden Modelle unterschiedlicher Komplexität eingesetzt.

Die Motivation für die Verwendung von numerischen Klimamodellen ist einfach zu verstehen: In keinem Versuchslabor kann die Komplexität des Klimasystems mit allen seinen Wechselwirkungen auch nur annähernd hergestellt werden. Dies jedoch wäre Voraussetzung, um verstehen zu können, wie sich der Lebensstil der Menschen auf die Erde in Zukunft auswirken kann. Daher arbeitet die Klimaforschung seit Jahrzehnten daran, das Klimasystem immer besser durch numerische Modelle zu erfassen, die auf Großrechnern Klimasimulationen erzeugen.

Autor

Dr. Dieter Kasang
im Auftrag vom Climate Service Center des Helmholtz-Zentrums Geesthacht