Drastische Mängel der Klimamodelle: Eine Abweichung von ±15° C möglich

Von 24. September 2019 Aktualisiert: 25. September 2019 18:21
Alle reden übers Klima, doch keiner redet über die Klima-Modelle, beziehungsweise ihre Fehler. Wissenschaftler untersuchten nun – erstmals – die Zuverlässigkeit der globalen Lufttemperaturprognosen (GCM) - mit drastischen Erkenntnissen.

Die Temperaturen steigen, die Panikmache auch. Schaut man sich die zugrunde liegenden Modelle genauer an, stellt sich die Frage: Warum? Aufgrund der Unsicherheiten der Rechenmodelle ist der Fehler 100-fach größer als die durchschnittliche jährliche Veränderung. Mit einem Fehler von ±15° C am Ende eines 100-Jahre-Zyklus sind sämtliche Hochrechnungen und Temperaturprognosen für das Klima hinfällig.

Zu diesem Fazit kommen Forscher des SLAC National Accelerator Laboratory der Stanford University in Kalifornien. Sie haben erstmals die Zuverlässigkeit der globalen Lufttemperaturprognosen bewertet und untersuchten dabei die Ausbreitung von Kalibrierungsfehlern auf das sogenannte General Circulation Climate Model (GCM).

Der Zwischenstaatliche Ausschuss für Klimaänderungen der Vereinten Nationen (UN IPCC) geht bei unvermindert menschlichen CO2-Emissionen bis zum Jahr 2100 von einem Anstieg der durchschnittlichen globalen Oberflächenlufttemperaturen um etwa 3 Celsius aus.

„Die Gültigkeit dieser Warnung hängt von der physikalischen Genauigkeit der allgemeinen Zirkulationsklimamodelle ab“, ergänzen die Forscher aus Stanford. In diesem Zusammenhang ist die Zuverlässigkeit der GCM-Projektionen der globalen Oberflächenlufttemperatur von zentraler Bedeutung für die Frage der Kausalität.

In ihre Betrachtung thematisierten das SLAC weder die Physik des Klimas, noch versuchten sie neue Modelle zu entwickeln. Ihr Hauptaugenmerk lag einzig „auf dem Verhalten und der Zuverlässigkeit von Klimamodellen aufgrund der physikalischen Fehleranalyse.“ Zu deutsch, ab hier wird es physikalisch-theoretisch, auf das Klima kommen wir erst im letzten Absatz zurück.

Fehlerbetrachtungen sind ein zwingender Bestandteil guter wissenschaftlicher Arbeit

Jeder Student lernt spätestens in der Statistik-Vorlesung, dass Vorhersagen nur aufgrund Daten aus der Vergangenheit getroffen werden können. Wüssten wir heute mit Sicherheit, wie sich die Wirtschaft, die Aktien oder das Klima entwickeln, wären wir morgen alle Millionäre.

Obwohl die Fehlerbetrachtung zwingender Bestandteil einer guten wissenschaftlichen Arbeit ist, werden in der Auswertungen von Klimamodellprojektionen physikalische Fehler weder diskutiert noch einbezogen. Die öffentliche Darstellung der Leistung von Klimamodellen zeigt jedoch, „dass offenbar weder Parameterunsicherheiten noch systematische Energieflussfehler durch eine schrittweise Simulation des globalen Klimas Beachtung finden“, schreibt P.J. Gleckler im Journal of Geophysical Research.

Leonard A. Smith vom Zentrum für Statistik der London School of Economics fügt hinzu, „dass eine Antwort ohne ‚Fehlerbalken‘ überhaupt keine Antwort ist.“ Trotzdem werden Prognosen zukünftiger Lufttemperaturen immer ohne physikalisch gültige Fehlerbalken veröffentlicht, um die Unsicherheit darzustellen.

Jeder normale Mensch gehe aus diesem Grund statt von Unsicherheit von präzisen und absoluten Daten aus. „Präzision allein bedeutet jedoch weder Genauigkeit noch ist sie ein Maß für die physikalische oder Vorhersage-Zuverlässigkeit.“

Lineare Extrapolation und mangelhafte Quellen

Zu Beginn der Studie reproduzierten die Forscher die exakten Werte der globalen GCM-Temperaturprognosen (Prognosen der Oberflächenlufttemperatur in 2 Meter Höhe über dem Erdboden) und zeigten, dass auch die fortgeschrittenen Modelle nur linear extrapolieren. Anschließend bewerteten sie die Fehler der Simulation und stellten einen signifikanten Folgefehler im „simulierten troposphärischen thermischen Energiefluss“ fest. Der troposphärische thermische Energiefluss ist eine kritische Determinante der globalen Lufttemperatur.

„Eine umfangreiche Reihe von Demonstrationen zeigt, dass GCM-Temperaturprognosen lediglich lineare Extrapolationen von fraktionierten Treibhausgasemissionen sind“, heißt es in der Studie. Damit unterliegen sämtliche Vorhersagen der linearen Fehlerausbreitung. Zudem deuten „stark paarweise modellübergreifend korrelierede“ Fehler auf eine Quelle mangelhafter Theorie hin.

Letztendlich leiten die Forscher drei Schlussfolgerungen ab, die wie folgt zusammengefasst werden können:

1. GCM-Lufttemperaturprognosen sind lineare Extrapolationen des (umstrittenen) Treibhauseffektes.
2. Die Klimamodelle erzeugen einen systematischen Kalibrierungsfehler im simulierten troposphärischen thermischen Energiefluss.
3. Die Ausbreitung des Fehlers durch globale Lufttemperaturprognosen zeigt die Unsicherheit und damit die (Un-)Zuverlässigkeit der globalen Lufttemperaturprognosen.

Anhand dieser Analyse der Bedeutung und den Auswirkungen der physikalischen Unsicherheit in Bezug auf die Vorhersage des terrestrischen Klimas wird der tatsächliche Umfang unseres Wissens über die Klimazukunft deutlich. Wir wissen, dass wir nichts wissen.

Plus/minus 15 Grad Celsius kann bedeuten: Zum Ende des Jahrhunderts sind wir alle erfroren …

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Der resultierende Fehler der GCM-Modelle führt zu einer jährlichen durchschnittlichen Unsicherheit von ±4 W/m² des simulierten troposphärischen thermischen Energieflusses. Dies ist 114 Mal größer als die durchschnittliche jährliche Veränderung des troposphärischen thermischen Energieflusses von ∼0,035 W/m², die durch Messungen der Treibhausgasemissionen seit 1979 belegt ist.

Die Unsicherheit des simulierten troposphärischen Wärmeenergieflusses führt zu einer Unsicherheit der projizierten Lufttemperatur. Die Ausbreitung des Fehlers durch die historisch relevanten Prognosen von 1988 decken eine Unsicherheit der Lufttemperatur von ±15 C am Ende einer hundertjährigen Projektion auf.

Analog große, aber bisher nicht erkannte Unsicherheiten müssen daher in allen bisherigen und gegenwärtigen Temperaturprognosen – auch in fortgeschrittenen Klimamodellen – bestehen. Die unvermeidliche Schlussfolgerung ist, dass ein anthropogenes Lufttemperatursignal nicht in klimarelevanten Beobachtungen nachgewiesen werden konnte und kann.