Der folgende Artikel beschreibt (beispielhaft), welche großen Unterschiede es zwischen Modellrechnungen und den tatsächlich gemessenen Daten geben kann. Er zeigt, am Beispiel der Aerosole, wie die von Satelliten beobachtete Realität mit der von Klimamodellen errechneten Wirksamkeit auf das Erdklima verglichen wird.
Bild rechts: Indirekter kurzwelliger Strahlungsantrieb, der die wahren modellierten Werte von PD = present day (heutiger Wert) und PI = preindustriel (vorindustrieller Wert) von Nc = cloud droplets number (Wolkentröpchenanzahl) -oben-, von den PI Nc basierend auf der Regression zwischen Nc und AOD AOD (= aerosol optical depth = opt. Dichte der Aeorosole) -Mitte- und von PI Nc basierend auf der Regression zwischen Nc und AI (= aerosol index =AOD x Angström Koeffizient)(unten). Die Satellitenabschätzungen des Strahlungsantriebs schließen lediglich die Region zwischen 60°N und 60°S ein. Wenn der wirkliche Modellantrieb auf diese Region beschränkt wird, beträgt der gesamte Antrieb -1,56 W/m².
[mit Dank an Leser Fischer für Erläuterungen der Abkürzungen]
Von der University of Michigan [ist das] etwas, von dem ich glaube, dass es Dr. Roy Spencer interessieren wird, ist dies doch ein weiterer Fall, bei dem Modelle und Satellitenbeobachtungen signifikant differieren. Siehe die Abbildung S1 am Ende dieses Beitrags. – Anthony
Aerosole beeinflussen das Klima mehr als von Satellitenabschätzungen vorhergesagt
ANN ARBOR, Michigan. Aerosolpartikel, einschließlich Ruß und Schwefeldioxid aus der Verbrennung fossiler Energieträger maskieren maßgebend den Effekt von Treibhausgasen und stehen im Zentrum der größten Unsicherheit in der Vorhersage von Klimaänderungen. Neue Forschungen an der University of Michigan zeigen, dass satellitengestützte Projektionen der Auswirkung von Aerosolen auf das Klima der Erde den realen Effekt signifikant unterschätzen.
Die Ergebnisse werden in der Woche vom 1. August in der frühen Ausgabe von Proceedings of the National Academy of Sciences online gestellt.
Aerosole stellen den Anfangszustand von „Wolkentröpfchen” dar – in die Luft eingebetteten Wasserpartikeln, die sich dann zu Niederschlägen verdichten. Zunehmende Aerosole verursachen zunehmende Wolkentropfenbildung, was zu helleren Wolken führt, die mehr Licht reflektieren und in einen größeren Abkühlungseffekt auf dem Planeten resultieren.
Hinsichtlich des Ausmaßes dieses Abkühlungseffektes gibt es von Wissenschaftlern verschiedene Szenarien, die die globale mittlere Temperatur während des nächsten Jahrhunderts sich unter 2 bis über 3°C verändern lassen. Das mag sich nicht nach einer großen Bandbreite anhören, aber es erweitert den 2-Grad-Kipp-Punkt, jenseits dessen die Wissenschaftler sagen, dass der Planet mehr katastrophale Auswirkungen der Klimaänderung zu befürchten hat.
Die Satellitendaten, die diese proklamierten Ergebnisse allmählich entwerten, wurden zur Argumentation benutzt, dass all diese Modelle überschätzen, wie warm es auf dem Planeten werden wird.
„Die Satelliten-Abschätzungen sind viel zu gering”, sagt Joyce Penner, die angesehene Ralph J. Cicerone – Professorin der atmosphärischen Wissenschaft. „Es gibt Dinge in den globalen Modellen, die zu den Satellitendaten passen sollten, dies aber nicht tun. Daher würde ich nicht sagen, dass die Modelle notwendigerweise korrekt sind. Aber wir haben erklärt, warum die Abschätzungen des Satelliten und die Modelle so unterschiedlich sind“.
Penner und ihre Kollegen fanden Fehler in den Techniken, welche Satellitenabschätzung verwenden, um mit ihnen den Unterschied zwischen der Konzentration von Wolkentröpfchen heute und vor der Industriellen Revolution aufzufinden.
„Wir erkannten, dass die Nutzung von Satellitendaten, um herauszufinden, wie viel Strahlung heute reflektiert wird im Vergleich zu der Menge, die in der verschmutzungsfreien vorindustriellen Atmosphäre reflektiert worden ist, sehr ungenau ist“, sagte Penner. „Mit der Beziehung zwischen der optischen Dichte der Aerosole – im Wesentlichen ein Maß für die Dicke der Aerosole – und der Anzahl der Tröpfchen aus Satellitenbeobachtungen kann man eine falsche Antwort um den Faktor drei bis sechs erhalten“.
Diese Ergebnisse sind ein Schritt vorwärts zur Erzeugung besserer Modelle, und Penner sagte, dass dies die nächste Phase der Forschung sein wird.
Sollte die große Unsicherheit für diesen Strahlungsantrieb bestehen bleiben, werden wir niemals eine kleinere Fehlerbandbreite der projizierten Klimaänderungen unterhalb der gegenwärtigen Größenordnung erzielen“, sagte sie. „Unsere Ergebnisse haben gezeigt, dass wir klüger sein müssen. Wir können uns ganz einfach nicht auf die Satellitendaten verlassen, wenn es um die Auswirkungen von Aerosolen geht. Ich denke, dass wir eine Strategie entwickeln müssen, die Modelle zusammen mit den Satellitendaten auszuwerten, um die besten Antworten zu bekommen“.
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Die Studie trägt den Titel “Satellite-methods underestimate indirect climate forcing by aerosols.” [etwa: „Satellitenmethoden unterschätzen den indirekten Klimaantrieb durch Aerosole”]. Die Forschung wird von der NASA finanziert.
PNAS Frühausgabe: http://www.pnas.org/content/early/recent
Joyce Penner: http://aoss.engin.umich.edu/people/penner
[Im Original folgt hiernach ein längerer Abschnitt über die University of Michigan. Da dies nicht zum Thema des Artikels gehört, wird er nicht mit übersetzt. Link hierzu: http://www.engin.umich.edu/]
Der ganze Text der Studie einschließlich des SI kann hier gelesen werden: http://www.pnas.org/content/early/2011/07/25/1018526108.full.pdf?with-ds=yes
[ACHTUNG! Das Selbstanklicken dieses Links durch den Übersetzer führte jedes Mal zum Absturz seines Computers!]
Diese Abbildung von SI ist ziemlich interessant:
Abb. S1: Der indirekte Einfluss von Aerosolen, gemittelt von 60°S bis 60°N (GLB), Nordhemisphäre (NH), Südhemisphäre (SH), Landgebiete (LAD, Ozeane (OCN) und den Regionen, die in Tabelle S1 unter Verwendung vorindustrieller Werte von Nc definiert sind, basierend auf der Regression von heutigen Werten der optischen Dichte von Aerosolen (AOD) sowie auf den echten modellierten vorindustriellen Werten. SPO, Southern Pacific Ocean; SAO, Southern Atlantic Ocean; SIO, Southern Indian Ocean; TPO, Tropical Pacific Ocean; TAO, Tropical Atlantic Ocean; TIO, Tropical Indian Ocean; NPO, North Pacific Ocean; NAO, North Atlantic Ocean; SAM, South America; AFR, Africa; OCE, Oceania; NAM, North America; EUR, Europe; ASI, Asia.
Link: aerosol-sat-observations-and-climate-models-differ-by-a-factor-of-three-to-six
Übersetzt und mit einer Einführung versehen von Chris Frey für EIKE. Der Übersetzer bedankt sich bei Prof. Lüdecke für die wissenschaftliche Überarbeitung der Übersetzung.
@16 Herr Fischer: wenn genauere Satellitenmessungen zur Konsequenz haben, dass zu ‚alarmistische‘ Parametrisierungen der GCMs zu korrigieren sind und dann geringe Erwärmungen vorausgerechnet werden, werden die IPPCler ganz sicher keine Freude daran haben. Seien Sie doch ehrlich. In der ‚politisch-abhängigen‘ Klimawissenschaft wird ganz klar Richtung Erwärmung lobbiiert, und eine Evidenz der Relativierung von bisherigen Annahmen wird von vielen als eine persönliche Niederlage empfunden werden (hat auch Schellnhuber schon mal gesagt). Dieser unobjektive Bias in die Richtung des gewünschten Resultats ist ja so störend, so unwissenschaftlich. Einfach nur die Wahrheit wissen wollen, ist ja zu wenig heute.
@ Fischer usw.
naja, der Unterschied zwischen Wolken un CO2 ist ganz einfach der, dass nur wenige % Änderungen im ersten Fall große Wirkung haben, im zweiten fast Null (bei wenig %!). Auch deshalb bleibt Svensmarks Thema am Tisch und wie ich unlängst persönlich erfahren durfte (von einem Mitarbeiter beim Clóud Projekt), wird darin dieser Prozess weitestgehend bestätigt.
Wie klimarelevant bleibt abzuwarten, wobei man das wohl auch nie ganz genau bestimmen können wird. Potential ist jedenfalls vorhanden, weit mehr als durch CO2 Emissionen.
Lieber Herr Fischer,
sie schreiben:
„Die Zukunft wird zeigen, welche Methode erfolgreich sein wird, aber ich denke, in den nächsten Jahrzehnten wird sich nicht viel ändern bei der Bestimmung der Klimasensitivität.“
Diesen Satz von Ihnen verstehe ich nicht. In der Naturwissenschaft ist die experimentelle Messung das Maß der Dinge. Mit ihr werden wir hoffentlich in der Lage sein die Klimasensitivität der Erde im 21. Jahrhundert zu beobachten. In der Vergangenheit können sie das nicht tun. Mit der Vergangenheit können sie für ein nichtlineares dynamisches System höchstens Anhaltspunkte oder Abschätzungen bekommen.
Hansen diskutiert in seinem Paper eine größere Genauigkeit durch Annahmen herbei. Da habe ich eine andere Einstellung zur Naturwissenschaft. Genauigkeit oder Stationarität kann man nicht herbei diskutieren, man muss sie experimentell zeigen. Aber Prof. von Storch hat in einem Nebensatz die Antwort gegeben. Klimaforschung ist keine Physik. Und das ist mein Eindruck in dieser Klimadebatte schon lange. Naturwissenschaftler wie Chemiker oder Physiker auf der einen Seite und Klimaforscher auf der anderen Seite reden beim Thema Genauigkeit, Stationarität und was gesicherte Erkenntnis ist und was nicht aneinander vorbei.Vor Allem deshalb sind die Attacken mit der angeblichen „Lobby der Leugner“ Ausdruck einer undemokratischen Einstellung.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
Lieber Herr Heß,
wer hätte schon etwas gegen „ordentliches Messen“ etc. Ob angesichts der politischen Situation in den USA und anhaltenden Budgetkürzungen der NASA in naher Zukunft präzisere Messungen mit neuen Satelliten etc. möglich sein werden? Mal schauen.
Die Zukunft wird zeigen, welche Methode erfolgreich sein wird, aber ich denke, in den nächsten Jahrzehnten wird sich nicht viel ändern bei der Bestimmung der Klimasensitivität.
Lieber Herr Fischer #12,
sie schreiben:
„Der Witz ist doch gerade, dass das anthropogene Aerosolforcing in der tiefen Vergangenheit verschwindet.“
Ach, gibt es nur anthropogene Aerosole?
Na ja. Es ist halt wie so oft bei den IPCC summaries for policy makers und den Politaktivisten unter den Klimaforschern. Man kennt das „Forcing“ zwar nicht, aber nimmt schon mal an dass es früher konstant war. Läßt sich ja einfacher rechnen.
Und wenn das Modell nicht zum Experiment passt, ist eben das Experiment falsch. Kenne ich schon, haben die Computerchemiker auch immer erzählt.
Wie gesagt, ordentlich messen wäre schlauer.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
#11: Norbert Fischer
ich darf etwas Nachhilfe leisten:
Aerosole kühlen selbst (Albedo)
und sie kühlen durch Begünstigung der Wolkenbildung.
Gruß
„“ußederm sind so viele natürliche Kondensationskerne (mit wenigen Ausnahmen über Antarktika etc) vorhanden, dass zusätzliche keine nennenswerte Steigerung an Wolkenbildungsprozessen bewirken.“
Erzählen Sie das mal den Svensmark-Anhängern hier, seufz 😉
Wollen Sie beide noch mehr Wolken? Es wird ja schon kälter! Außerdem sollen „geringe Zunahmen an Kondensationskernen KEINE NENENSWERTE Steigerung an Wolkenbildung bewirken“, Ihrer beider Meinung nach? Warum haben Sie dann mit dem Spurengas CO² nicht dasselbe (logische!!)Problem??
@ Günter Heß
Der Witz ist doch gerade, dass das anthropogene Aerosolforcing in der tiefen Vergangenheit verschwindet.
@ Gunnar Innerhofer
„ich denke, der aerosol cloud albedo effekt ist beim IPCC viel zu hoch geschätzt (-0,8W/m²) Höchstwahrscheinlich absichtlich, damit man die Abkühlung von ca. 1950 bis 1970 leicher erklären kann.“
Kann sein, die logische Konsequenz ist dann aber auch, dass die Temperaturprognosen bis 2100 zu kleine Werte liefern. Das Wort „absichtlich“ ist allerdings missverständlich, die Methode ist eben, die Parametrisierung so einzustellen, dass dann Ereignisse wie der Pinatobuausbruch 1991 oder die Daten des letzten Jahrhunderts reproduziert werden können. Das ist die Absicht, logisch aber eben zugleich auch Quelle von Unsicherheit. Aber was wäre denn die Alternative?
„ußederm sind so viele natürliche Kondensationskerne (mit wenigen Ausnahmen über Antarktika etc) vorhanden, dass zusätzliche keine nennenswerte Steigerung an Wolkenbildungsprozessen bewirken.“
Erzählen Sie das mal den Svensmark-Anhängern hier, seufz 😉
Hallo Herr Frey,
da hatten Sie ja wirklich eine ganz schön harte Nuss zur Übersetzung!
Meines Erachtens ist der Artikel so speziell, dass er ohne Erklärung und Erläuterung der zugrundeliegenden Effekte schlicht unverständlich für den Leser ist. Da hätte man einen allgemeinen Beitrag über die Wirkung von Aerosolen vorschalten müssen, aber diese Kritik gilt natürlich nicht dem Übersetzer.
Ein neues Wort für „Datenanpassung“ sprich Betrug Herr Fischer?
„“Zwei Hauptprobleme gibt es:““
„“Satellitendaten mit den GCM-Werten zu „versöhnen“.““ Versöhnt man sich jetzt?
Ist doch ganz klar, was hier passiert!
Aus der WIRKLICHKEIT sind die Aerosole nicht „wegzudenken“ bzw. rauszurechnen und nach AGW-Modell erklären sie NICHT die weltweite Abkühlung! Heisst für den real Denkenden, sie spielen einfach keine Rolle!
#1 Herr Fischer,
vielen Dank für die Erklärung der Abkürzungen! Mir haben Sie damit geholfen!
Chris Frey, Übersetzer
Lieber Herr Fischer #5,
sie schreiben:
„ich fühle mich wieder einmal bestätigt, dass die Unsicherheiten beim Aerosolforcing auf absehbare Zeit keine Einengung des Werts der Klimasensitivität bei der Bestimmung durch GCMs zulassen. Und werbe wiederum für die Methode der Bestimmung der Klimasensitivität aus paläoklimatischen Daten.“
Was soll das in dem Fall bringen, die Unsicherheit durch die Aerosole ist doch auch in der Vergangenheit da. Oder wie groß war denn die mittlere globale Aerosoldichte sagen wir vor 2000 Jahren? Und wie genau kenn wir die, wenn wir sie eigentlich lokal aufgelöst brauchen.
ich glaube da werben sie deshalb hier umsonst. Viele hier sind experimentelle Naturwissenschaftler und haben selber oft genug gemessen und manche wohl auch nichtlineare Gleichungen integriert.
Sich nach der Messung, und das ist bei paläontologischen Daten immer so, über die Auswertung Gedanken zu machen ist zu spät.
Deshalb müssen wir allem in der Gegenwart messen. Computermodelle sind zwar wertvolle Werkzeuge, aber dass Computermodelle mehr sind als nützliche Werkzeuge, die echte Messungen in der Gegenwart unterstützen, scheint mir unrealistisches und reines Wunschdenken.
Wir haben es mit einem nichtlinearen System zu tun, in dem Ursache und Wirkung nicht im Nachhinein getrennt werden kann. Man muss schon in der Gegenwart vollständig messen.
Ich glaube die Klimaforschung und im Besonderen die Modellierer lügen sich da oft Genauigkeiten in die Tasche die nicht da sind. Ein Forcing ist eben ein Energiefluß der über die Systemgrenze geht. Das mit indirekten Methoden aus Paläodaten innerhalb des System zu schließen zu schließen scheint mir nicht möglich und mindestens intrinsisch fehlerbehaftet. Oder wie messen sie globale Meeresmitteltemperatur in sagen wir 350 m Tiefe aus paläontologischen Daten und das zugehörige Forcing an der Tropopause. Nein wir werden aus paläontologischen Daten immer nur höchstens grob schätzen können. Die Vergangenheit ist vorbei und die Zukunft kennt niemand.
Mit freundlichen Grüßen
Günter Heß
Herr Fischer,
ich denke, der aerosol cloud albedo effekt ist beim IPCC viel zu hoch geschätzt (-0,8W/m²) Höchstwahrscheinlich absichtlich, damit man die Abkühlung von ca. 1950 bis 1970 leicher erklären kann.
Außederm sind so viele natürliche Kondensationskerne (mit wenigen Ausnahmen über Antarktika etc) vorhanden, dass zusätzliche keine nennenswerte Steigerung an Wolkenbildungsprozessen bewirken. Zumindest wird das auch heute noch in den Meteovorlesungen gelehrt.
Ich denke, dass Aerosole genau so überbewertet werden, wie CO2.
wichtig ist doch nur, dass Aerosole kühlen.
Das liegt schlicht daran, dass sie die Transparenz für Strahlung vermindern.
Nichts anderes machen Treibhausgase und Wolken.
Nachweisbar auch in Labormodellen.
Es wird daher auch in aller Zukunft unmöglich sein, bei Abnahme der atmosphärischen Transparenz für Strahlung einen Erwärmungseffekt auf der Erde zu errechnen, da die Sonne nach Plank nun mal IN ALLEN FREQUENZEN deutlich mehr strahlt, als die kältere Erde zurückstrahlen kann. Hier das Planksche Strahlenspektrum
http://tinyurl.com/6xapee7
und hier eine Messung von Satelliten
http://tinyurl.com/6h8wmrs
Das Aerosolforcing ist die größte Unsicherheitsquelle in den IPCC-Prognosen. Das Aerosolforcing setzt sich zusammen aus der Fähigkeit der Aerosole, einfallendes Sonnenlicht ins All zurück zu reflektieren, und ihrer Eigenschaft, als Kondensationskeime zur Tröpfchenbildung beizutragen. In der Arbeit geht es um den zweiten Effekt.
Die große Unsicherheit beim Aerosolforcing spiegelt sich auch im Wert der Klimasensitivität für eine Verdopplung der CO2-Konz. wider, 2-4,5°C Erwärmung, mit einem wahrscheinlichen Wert von +3°C.
Zwei Hauptprobleme gibt es:
Alle Forcings werden für einen Vergleichswert der vorindustriellen Zeit, 1750, bestimmt. Leider gibt es für Aersosole keine zuverlässigen Proxies, man muss also von heutigen Werten zurückrechnen, gleich mehr dazu.
Die Satellitenmessdaten sind unzureichend, es fehlt seit Jahrzehnten eine geeignete neue Generation von Satelliten hierfür.
Die Autoren untersuchen jetzt, warum zwischen den Werten für das Aerosolforcing , einmal aus den Satellitendaten bestimmt und einmal mit Klimasimulationsmodellen, ein so großer Unterschied besteht und identifizieren als Hauptquelle die Mängel beim Zurückrechnen heutiger Werte auf vorindustrielle. Die Arbeit stellt einen Schritt dar hin auf das größere Ziel, die Satellitendaten mit den GCM-Werten zu „versöhnen“.
Wenn man mit Hilfe der Satellitendaten zurückrechnet, erhält man für beide im Paper verwendeten Methoden deutlich kleinere Abkühlungsforcings (s. mittleres und unteres Bild in Abb.1) als wenn man mit Klimamodellen rechnet (oberstes Bild) .
Die Überschrift hier im EIKE-Artikel ist insofern unglücklich, als die Autoren die beiden Methoden über Satellitendaten, die zu geringeren Abkühlungseffekten führt, als die unzuverlässige halten. Die Klimamodelle berechnen einen größeren Abkühlungseffekt durch Aerosole (von den Autoren missverständlich als „true“ bezeichnet), aber auch diese Methode weist Schwächen auf.
Wäre schön gewesen, wenn der Artikel herausgestellt hätte, dass die Klimasimulationen folgich kleinere Erwärmungen liefern im Vergleich zur Satellitendatenmethode. Hier heißt es ja ständig, alle Werte würden stets „alarmistisch“ nach oben geschraubt… (ob der Artikel überhaupt übersetzt worden wäre, wenn EIKE das verstanden hätte? Ich glaube nicht 😉
PS:
Ich fühle mich wieder einmal bestätigt, dass die Unsicherheiten beim Aerosolforcing auf absehbare Zeit keine Einengung des Werts der Klimasensitivität bei der Bestimmung durch GCMs zulassen. Und werbe wiederum für die Methode der Bestimmung der Klimasensitivität aus paläoklimatischen Daten.
@#1: Norbert Fischer sagt:
„Ich helfe gerne. Und wenn man ganz nett ist, erkläre ich auch, worum es im Paper geht“
LOL, und das von jemandem, der nach eigener Aussage ein „wissenschaftlicher Laie“ ist!
@#1: Norbert Fischer sagt:
„Ich helfe gerne. Und wenn man ganz nett ist, erkläre ich auch, worum es im Paper geht“
Oh ja, bitte bitte!
Erleuchten Sie uns mit Ihrem grandiosen und unübertrefflichen Wissen
also bei mir funktioniert der Link.
Hier auch die Erklärung für den PD und PI-Wert.
„Satellite estimates
typically use the present-day (PD) relationship between observed
cloud drop number concentrations (Nc ) and aerosol optical depths
(AODs) to determine the preindustrial (PI) values of Nc .“
Die Abkürzungen:
PD = present day (heutiger Wert)
PI = preindustriel (vorindustrieller Wert)
Nc = cloud droplets number (Wolkentröpchenanzahl)
AOD = aerosol optical depth (opt. Dichte der Aeorosole)
Ich helfe gerne. Und wenn man ganz nett ist, erkläre ich auch, worum es im Paper geht.