Wie weist man den menschengemachten Klimawandel nach?
Ver?ndern sich beobachtete Klimagr?ssen wie Temperatur oder Niederschlag ¨¹ber l?ngere Zeit, dr?ngt sich die Frage auf, ob menschlicher Einfluss eine Rolle spielt. Um das zu untersuchen, wenden Wissenschaftler eine Methode an, mit der sich urs?chliche Zusammenh?nge absch?tzen lassen.
Dass die Treibhausgase des Menschen das globale Klimasystem ver?ndern, ist wissenschaftlich unbestritten [1]. Klimaforschende blicken mit ihren Modellen daher oft in die Zukunft und versuchen zu berechnen, wie sich die steigende CO2-Konzentration in der Atmosph?re k¨¹nftig auf verschiedene Klimavariablen wie Temperatur oder Niederschlag auswirken wird.
Wetter und Klima erleben wir aber in der Gegenwart. So ist es beispielsweise in der Schweiz im Verlauf des letzten Jahrhunderts immer w?rmer geworden [2]. Wenn sich aussergew?hnlich warme Sommer h?ufen, taucht schnell auch die Frage auf, inwiefern menschliches Handeln das aktuelle und vergangene Klima beeinflusst. Doch wie l?sst sich untersuchen, ob eine beobachtete Klimaver?nderung auf den menschengemachten Klimawandel zur¨¹ckzuf¨¹hren ist ¨C oder lediglich auf nat¨¹rlich vorkommende Schwankungen?
Wir haben nur eine Welt
Diese Frage k?nnen wir Klimawissenschaftler leider nicht experimentell ¨¹berpr¨¹fen. Der Grund ist so banal wie schwerwiegend: Wir haben nur eine Welt. Wir k?nnen keine klassischen Experimente machen, in denen wir das Klima mit menschlichem Einfluss einem Klima ohne menschlichen Einfluss gegen¨¹berstellen.
Was uns aber zur Verf¨¹gung steht, sind lange Beobachtungsreihen von Niederschlag, Wasserstand, Temperatur, Anzahl St¨¹rmen und vielen Messgr?ssen mehr. Um zu ¨¹berpr¨¹fen, ob diese Klimavariablen durch die ansteigenden Treibhausgasemissionen aus menschlichen Aktivit?ten beeinflusst werden, haben Wissenschaftler die sogenannte ?Detection & Attribution?-Methode entwickelt [3].
Pr¨¹fen von Ursache und Wirkung im Modell
Es handelt sich dabei um eine kombinierte Analyse von langen Beobachtungsreihen und Simulationsexperimenten. Dabei werden Klimamodelle sowohl ohne als auch mit menschlichem Einfluss berechnet, um sie anschliessend mit den tats?chlichen Beobachtungen zu vergleichen. Werden letztere nur durch die Simulationen mit Emissionen reproduziert, kann man daraus schliessen, dass der menschengemachte Klimawandel in den Beobachtungen nachweisbar ist.
Man muss aber auch nat¨¹rliche Schwankungen ber¨¹cksichtigen, die einer beobachteten Ver?nderung zugrunde liegen k?nnen. So ist nicht jeder Sommer gleich warm, und nicht jeder Winter schneereich. Das l?sst sich auszuschliessen, indem man Klimamodelle wiederholt anwendet, um die Bandbreite dieser Schwankungen zu simulieren. Je mehr sich die Beobachtung von der Bandbreite nat¨¹rlicher Klimaschwankungen unterscheidet, desto zuverl?ssiger ist der Schluss, dass menschengemachter Klimawandel die Beobachtung beeinflusst.
Die ?Detection & Attribution?-Methode ist ein wichtiges Instrument, das etwa im letzten UN-Klimabericht im Kapitel ¨¹ber den Nachweis des menschengemachten Klimawandels [2] zur Anwendung kam. Die Methode hat aber auch Schw?chen. So ist nicht immer klar, ob Klimamodelle die Bandbreite nat¨¹rlicher Schwankungen richtig einsch?tzen. Zudem l?sst sich nie vollst?ndig ausschliessen, dass eine beobachtete Ver?nderung durch einen Prozess verursacht wurde, der nicht in den Klimamodellen ber¨¹cksichtigt ist. Dennoch: Die Methode kann gewichtige Indizien liefern.
Spuren des Klimawandels in Wasserressourcen
Ein Beispiel: In einer k¨¹rzlich im Fachmagazin ?Nature Climate Change? ver?ffentlichten Studie [4] konnten wir mit der ?Detection & Attribution?-Methode zeigen, dass der beobachtete R¨¹ckgang der S¨¹sswasservorkommen in S¨¹deuropa sehr wahrscheinlich mit den zunehmenden Treibhausgasemissionen zusammenh?ngt.
Dazu haben wir Beobachtungsreihen ¨¹ber den Abfluss von mehreren hundert kleinen Fl¨¹ssen von 1956 bis 2005 analysiert und mit Klimamodellen verglichen. Die Beobachtungen zeigen, dass es in den letzten Jahrzehnten im S¨¹den Europas eine Neigung zu mehr Trockenheit gab, w?hrend es im Norden tendenziell feuchter wurde. Klimamodelle widerspiegeln dieses Muster nur, wenn menschliche Treibhausgasemissionen in den Modellen ber¨¹cksichtigt werden.
Faktoren wie nat¨¹rliche Klimavariabilit?t oder menschliche Wassernutzung (z.B. f¨¹r Bew?sserung) spielen ebenfalls eine Rolle. Insgesamt zeigen die Resultate aber deutlich auf, dass der Klimawandel Europas Wasserressourcen schon heute beeinflusst; und dass k¨¹nftig eine zunehmende Wasserknappheit im S¨¹den Europas eine wahrscheinliche Folge ist.
Weiterf¨¹hrende Informationen
[1] IPCC, Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, in Summary for Policymakers., T.F. Stocker, et al., Editors. 2013. p. 1535.
[2] Siehe Klimabulletin externe SeiteMeteoschweiz (Seite 6)
[3] Bindoff, N.L., et al., Detection and Attribution of Climate Change: from Global to Regional, in Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, T.F. Stocker, et al., Editors. 2013, Cambridge University Press. p. 867-952.
[4] Gudmundsson, L., S.I. Seneviratne, and X. Zhang, Anthropogenic climate change detected in European renewable freshwater resources. Nature Clim. Change, 2017.
