2050. Die Zukunft des Klimas

Prognose I

Dass sich das Klima ändert, ist eine Binsen­weis­heit. Das tut es immer. Wir kennen zum Beispiel den Wechsel zwischen Warm- und Eiszeiten oder auch zwischen feuchten und trockenen Perioden. Die Frage ist also nicht, ob sich das Klima ändert, sondern wie schnell und wie intensiv es sich ändert. Warum? Weil es eine Hypothese gibt, die besagt, dass schnelle Klima­än­de­rungen häufig mit einem vermehrten Auftreten von extremen Ereig­nissen verbunden sind (Flohn, 1985). Mehr Extreme sind aber gleich­be­deu­tend mit einer erhöhten Gefähr­dung der Gesell­schaft, die vom einzelnen Menschen bis hin zu ganzen Volks­wirt­schaften reicht.

Daraus ergibt sich zwangs­läufig eine weitere Frage: Haben wir aktuell eigent­lich eine signi­fi­kante Klima­än­de­rung? In den letzten 100 Jahren ist die globale Mittel­tem­pe­ratur um etwa 0.8 Grad im Jahres­mittel ange­stiegen, in Deutsch­land je nach Region um ein bis zwei Grad. Nur die bloße Kenntnis dieses Tempe­ra­tur­an­stiegs reicht aller­dings nicht aus, um eine Klima­än­de­rung nach­zu­weisen. Grund dafür ist die Tatsache, dass das Klima eine Größe ist, die den komplexen statis­ti­schen Zusam­men­hang rele­vanter Klima­pa­ra­meter bezogen auf einen Ort und/​oder eine defi­nierte Region im Rahmen einer fest­ge­legten Zeitskala beschreibt.

So eine komplexe Betrach­tungs­weise ist möglich, wenn man zum Beispiel Klima­typen anhand von mehreren Para­me­tern wie Monats­mittel der Luft­tem­pe­ratur, Monats­summen des Nieder­schlags und Vege­ta­ti­ons­in­dizes definiert. In einer Arbeit von Gers­ten­garbe und Werner (2008, 2009) wurde exakt diese Vorge­hens­weise gewählt und mit Hilfe statis­ti­scher Verfahren eine mittlere globale Klima­typ­ver­tei­lung für den Zeitraum 1901 bis 1994 berechnet (s. Abb. 1). In einem zweiten Rechen­schritt wurden dann die flächen­mä­ßigen Ände­rungen der Klima­typen zwischen 1901 / 1994 und 1995 / 2009 bestimmt. Die schwarzen Flächen in Abbildung 2 zeigen die Verschie­bungen der Klima­typen an. Diese Ände­rungen wiederum lassen sich in Flächen­an­teile umrechnen. Tabelle 1 (s. Abb. 4) gibt einen Überblick über die Ände­rungen der Eis- und Tund­ren­kli­mate sowie der Wüste. Man erkennt, dass die Eis- und Tund­ren­kli­mate im Zeitraum 1995 / 2009 im Vergleich zum Zeitraum 1901 / 1994 um 1.895.000 Quadrat­ki­lo­meter abge­nommen haben. Das entspricht einem Flächen­ver­lust von rund 346 Quadrat­ki­lo­meter pro Tag! Ähnlich drama­tisch stellt sich die Entwick­lung der Wüsten dar, aller­dings mit umge­kehrtem Vorzei­chen. Hier ist eine Zunahme von insgesamt 822.000 Quadrat­ki­lo­meter zu verzeichnen, was rund 150 Quadrat­ki­lo­meter pro Tag entspricht.

Wir haben es also offen­sicht­lich mit einer Klima­än­de­rung zu tun, die extrem schnell verläuft. Frage: Nehmen in diesem Zusam­men­hang auch die extremen Ereig­nisse zu, und wenn ja, welche? Um diese Frage eindeutig zu beant­worten, kann man auf die Statistik der weltweit aufge­tre­tenen Extrem­ereig­nisse der Münchener Rück­ver­si­che­rungs-Gesell­schaft zurück­greifen. Diese Statistik, die wohl voll­stän­digste ihrer Art, ist (s. Abb. 3) für den Zeitraum 1980 bis 2010 darge­stellt. Man erkennt sofort, dass die geophy­si­ka­li­schen Extrem­ereig­nisse in ihrer Häufig­keit nahezu konstant geblieben sind. Ange­stiegen sind aller­dings die meteo­ro­lo­gi­schen, hydro­lo­gi­schen und klima­to­lo­gi­schen Ereig­nisse. Hier hat sich die Anzahl von etwa 430 auf ungefähr 790 fast verdop­pelt. Dies muss als Bestä­ti­gung der von Flohn aufge­stellten Hypothese, dass schnelle Klima­än­de­rungen mit dem vermehrten Auftreten von extremen Ereig­nissen verbunden sind, gewertet werden.

Dass die nach­ge­wie­senen Klima­än­de­rungen während der letzten rund 100 Jahre im Wesent­li­chen auf den mensch­li­chen Einfluss zurück­zu­führen sind, ist Konsens unter den mit dieser Proble­matik befassten Wissen­schaft­lern. Dabei spielt der CO₂-Eintrag in die Atmo­sphäre die entschei­dende Rolle. Um die zukünf­tige Entwick­lung abschätzen zu können, bedient man sich der Szena­ri­en­technik. Ein Szenarium ist keine Vorher­sage im üblichen Sinn (wie zum Beispiel beim Wetter). Szenarien beruhen immer auf defi­nierten Annahmen: Wenn ein bestimmter CO₂-Anstieg ange­nommen wird – was passiert dann? Solche Szenarien werden von den Klima­to­logen aufge­stellt, um möglichst plausible Aussagen zur zukünf­tigen Entwick­lung des Klimas treffen zu können. In Abbildung 5 sind die Verläufe des CO₂-Eintrags in die Atmo­sphäre der Szenarien RCP8.5 und RCP4.5 für den Zeitraum 2006 bis 2010 darge­stellt. RCP ist die Abkürzung für „Repre­sen­ta­tive Concen­tra­tion Pathway“ und 8.5 bzw. 4.5 gibt den zusätz­li­chen Ener­gie­ein­trag in W / m² am Ende dieses Jahr­hun­derts an (Meins­hausen et al., 2009).

Bemer­kens­wert ist dabei, dass die realen CO₂-Emis­sionen (geschätzt) bereits aktuell über den für die Szenarien ange­nom­menen liegen. Dass sich dieser Trend bereits in der aktuellen Entwick­lung wider­spie­gelt, soll an zwei Beispielen kurz verdeut­licht werden. Zum einen zeigen die Messungen der Tempe­ratur, dass global 2010 das wärmste Jahr seit Beginn der Aufzeich­nungen 1880 war (s. Abb. 6). Ein drama­ti­scher Rückgang des arkti­schen See-Eises war im Jahr 2012 zu verzeichnen (s. Abb. 7). Am 25. September lag das Jahres­mi­nimum 18 Prozent unter dem von 2007 und 49 Prozent unter dem Mittel der Jahre 1979 bis 2000. Aufgrund dieser Erschei­nungen macht es also Sinn, die Entwick­lung des realis­tischsten Szena­riums (RCP8.5) über die nächsten Jahr­zehnte genauer zu betrachten, um mögliche extreme Entwick­lungen besser abschätzen zu können. Dazu verwendet man ein Klima­mo­dell. In einem Modell werden bestimmte Eigen­schaften eines realen Systems in einem anderen verein­fachten System abge­bildet. Es stellt also eine Teilmenge der Eigen­schaften des Origi­nal­sys­tems dar. Da Modelle Verein­fa­chungen tatsäch­li­cher Zusam­men­hänge sind, besitzen sie keine eigen­stän­dige Beweis­kraft. Um ein Modell trotzdem anwenden zu können, muss man in einem ersten Arbeits­schritt testen, ob das Modell in der Lage ist, einen bekannten Abschnitt aus der Vergan­gen­heit zuver­lässig erklären und abbilden zu können. Ist dies der Fall, besteht eine hohe Wahr­schein­lich­keit dafür, dass auch die Zukunft plausibel abge­bildet werden kann. Das heißt aber nicht, dass die Zukunft nur so und nicht anders eintreten wird. Die Betonung liegt auf plausibel. Ändern sich die Annahmen für das Szenarium, wird eine andere Zukunft model­liert.

Mit einem regio­nalen Klima­mo­dell wurde am Potsdam-Institut für Klima­fol­gen­for­schung das bereits erwähnte RCP8.5‑Szenarium für Deutsch­land durch­ge­rechnet. Wie sich die Luft­tem­pe­ratur in diesem Szenarium bis 2031 / 50 im Vergleich zu unserer aktuellen Situation (1991 / 2010) entwi­ckeln wird, kann der Abbildung 8 entnommen werden. Man erkennt, dass die Tempe­ra­tur­zu­nahme im Jahres­mittel je nach Region sehr unter­schied­lich ist und zwischen 0.5 und mehr als 1.5 Grad schwankt. Der Nieder­schlag dagegen nimmt in großen Teilen Deutsch­lands leicht ab (s. Abb. 9). Letzteres wäre eigent­lich keine bemer­kens­werte Entwick­lung, wenn die Abnahme gleich­mäßig über das ganze Jahr verteilt wäre. Das ist sie aber nicht, wie Abbildung 10 zeigt. Danach nehmen die Nieder­schläge im Winter (Dezember, Januar) zu, im Sommer (Juli, August) dagegen deutlich ab. Besonders die Abnahme im Sommer, verbunden mit einer höheren Verduns­tung durch die höheren Tempe­ra­turen ist ein Faktor, der zum Beispiel für die Land­wirt­schaft und die Ener­gie­wirt­schaft von Bedeutung ist. (Weiter­füh­rende Infor­ma­tionen findet man in Gers­ten­garbe und Welzer, 2013).

Zunahme extremer Ereig­nisse
Eingangs wurde gezeigt, dass sich die Anzahl der Extrem­ereig­nisse in den letzten drei Jahr­zehnten global fast verdop­pelt hat. Die Frage, die sich damit auto­ma­tisch stellt: Ist auch in Deutsch­land in den nächsten Jahr­zehnten mit einer Zunahme bestimmter Extreme zu rechnen? Ein natür­li­ches Interesse, hier zu belast­baren Aussagen zu kommen, haben Versi­che­rungen. In einer Studie, die im Auftrag des Gesamt­ver­bandes der Deutschen Versi­che­rungs­wirt­schaft durch­ge­führt wurde, und an der das Potsdam-Institut für Klima­fol­gen­for­schung beteiligt war, sind erste Unter­su­chungen zu dieser Frage durch­ge­führt worden (GDV, 2011).

Von beson­derem Interesse war dabei die Unter­su­chung der Entwick­lung von Sturm-/Hagel­er­eig­nissen – nehmen sie zu, ja oder nein? Für diese Unter­su­chung wurde ein mittleres Szenarium (A1B) gewählt (A1B = balanced, ausge­wo­gene Nutzung fossiler und nicht­fos­siler Ener­gie­quellen). Es wurden zwei 30-jährige Zeiträume 2011 / 40 und 2041 / 70 ausge­wählt und mit Hilfe eines statis­ti­schen Scha­den­mo­dells die Ände­rungen der Scha­den­sätze jeweils für das Winter- und das Sommer­halb­jahr berechnet. Unter einem Scha­den­satz versteht die Versi­che­rungs­branche dabei die Summe aus den bezahlten Versi­che­rungs­leis­tungen, der Verän­de­rung der Scha­dens­rück­stel­lung, der Verän­de­rung der Deckungs­rück­stel­lung und der Verän­de­rung der übrigen versi­che­rungs­tech­ni­schen Rück­stel­lungen im Verhältnis zu den verdienten Netto­prä­mien (Wagner, 2011). Das heißt, steigt der Scha­den­satz, steigen die finan­zi­ellen Belas­tungen der Versi­che­rungen. Abbildung 11 und Abbildung 12 illus­trieren das Ergebnis: Im Winter­halb­jahr, in dem vorwie­gend Stürme auftreten, ist der Anstieg der Scha­den­sätze um zwei Prozent für den ersten 30-jährigen Zeitraum zu vernach­läs­sigen. Er liegt sicher im Bereich der Rechen­un­ge­nau­ig­keiten. Für den zweiten Zeitraum 2041 / 70 kann man das nicht mehr sagen. 17 Prozent Anstieg sind sicher eine nicht zu vernach­läs­si­gende Größe. Noch deut­li­cher wird die tenden­zi­elle Entwick­lung im Sommer­halb­jahr. Hier ist im Wesent­li­chen von Hagel­er­eig­nissen auszu­gehen. Schon in den nächsten 30 Jahren ist bei diesem Szenarium mit einem Anstieg von 15 Prozent zu rechnen, und für den zweiten Zeitraum sogar von 47 Prozent. An dieser Stelle sei nochmals darauf hinge­wiesen, dass es sich bei diesen Zahlen nur um mögliche, wenn auch plausible Tendenzen handelt. Wichtig ist allein die Aussage, dass das einge­setzte Modell die bereits eingangs defi­nierte Hypothese von der Zunahme extremer Ereig­nisse bei sich rasch änderndem Klima, bestätigt.

Zusam­men­fas­send kann man fest­stellen, dass es bereits Klima­än­de­rungen gibt, die durch ein erhöhtes Auftreten extremer Ereig­nisse gekenn­zeichnet sind. Dabei wird sich diese Tendenz in den nächsten Jahr­zehnten auch unter moderaten Annahmen verstärkt fort­setzen.

Prof. Dr. Friedrich-Wilhelm Gers­ten­garbe, (*1948), schloss sein Meteo­ro­lo­gie­stu­dium 1973 an der HU Berlin mit dem Diplom ab. Nach Mitarbeit in der Abteilung Forschung des Meteo­ro­lo­gi­schen Dienstes der DDR und im Hauptamt für Klima­to­logie folgte 1984 die Promotion. Er arbeitete für den Deutschen Wetter­dienst und seit 1992 in der Abteilung Klima­system des Potsdam-Instituts für Klima­fol­gen­for­schung. Nach der Habi­li­ta­tion an der Freien Univer­sität Berlin mit einer Arbeit über das Thema „Defi­ni­tion und Beschrei­bung klima­to­lo­gi­scher Extreme“ war er zunächst Dozent an der FU Berlin, seit 2004 ist Friedrich-Wilhelm Gers­ten­garbe Professor am Geogra­phi­schen Institut der Humboldt-Univer­sität zu Berlin.

Literatur
H. Flohn: Das Problem der Klima­än­de­rungen in Vergan­gen­heit und Zukunft. Erträge der Forschung. Bd. 220, Wiss. Buchges., Darmstadt 1985
GDV: Heraus­for­de­rung Klima­wandel – Antworten und Forde­rungen der deutschen Versi­cherer, Broschüre, 2011; hier zum download
F.-W. Gers­ten­garbe, P. C. Werner: Climate deve­lo­p­ment in the last century – Global and regional. Inter­na­tional Journal of Medical Micro­bio­logy, 298, S1, 5–11, 2008
F.-W. Gers­ten­garbe, P. C. Werner: A short update on Koeppen climate shifts in Europe between 1901 and 2003. Climatic Change, 92, 1, 99–107, 2009
F.-W. Gers­ten­garbe, H. Welzer (Hrsg.): Zwei Grad mehr in Deutsch­land: Wie der Klima­wandel unseren Alltag verändern wird. Forum für Verant­wor­tung, Kindle Edition, S. Fischer Verlage 2013
M. Meins­hausen, N. Meins­hausen, W. Hare,  S. C. B. Raper, K. Frieler, R. Knutti, D. J. Frame, M. R. Allen: Green­house-gas emission targets for limiting global warming to 2C. Nature 458 (7242): 1158, 2009
F. Wagner (Hrsg): Gabler Versi­che­rungs­le­xikon, Springer-Gabler, 750 S., 2011