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Erderwärmung: Einfach-Modell soll kurzfristige Klimaprognose verbessern

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Drohen ab 2010 neue Hitzerekorde, oder bringt das kommende Jahrzehnt ganz durchschnittliche Temperaturen? Diese Fragen können bisherige Klimamodellen kaum beantworten. Jetzt wagen zwei US-Forscher eine neue Prognose, die früheren Studien widerspricht.

Geoforschung: Was das Klima antreibt Fotos
REUTERS

Das hat jeder schon erlebt: Laut Wetterbericht soll es in Strömen regnen - aber draußen scheint die Sonne. Keine Frage, Meteorologen haben ihre Vorhersagen in den vergangenen Jahren deutlich verbessert. Doch eine Garantie können sie nicht abgeben, zu viele Unwägbarkeiten stecken in den komplexen Prozessen der Atmosphäre.

Umso erstaunlicher ist, mit welcher Präzision Klimaforscher in die Zukunft blicken. Aufs Zehntel Grad genau berechnen sie die Durchschnittstemperatur der Erde im Jahr 2100. Durch Variation der Ausgangsbedingungen und Modellparameter glauben sie sogar die Wahrscheinlichkeit abschätzen zu können, mit der bestimmte Prognosen eintreten.

Dabei sind sich Klimaforscher ihrer Sache sehr sicher: All die kleinen Störungen und kaum unvorhersehbaren Wendungen, die beim Wetter entscheidend sind, spielen bei Klimasimulationen nämlich kaum eine Rolle, sagen sie. Selbst Schwankungen der Sonneneinstrahlung oder Vulkanausbrüche, die kurzzeitig die Atmosphäre verdunkeln und so die Erde abkühlen, mitteln sich raus, wenn man nicht in Tagen, sondern in Jahrzehnten rechnet.

Bei Zeiträumen von wenigen Jahren haben Klimaforscher allerdings Probleme, seriöse Prognosen zu machen. Schuld seien die in der Klimaforschung genutzten Modelle, schreiben Judith Lean vom Naval Research Laboratory in Washington und ihr Nasa-Kollage David Rind im Fachblatt "Geophysical Research Letters", wo sie eine neue Prognose für die kommenden 20 Jahre vorstellen.

Lineare Abhängigkeit statt komplexer Physik

Lean und Rind nutzen in ihrer Studie nicht die üblichen Systeme aus Differentialgleichungen, mit denen Forscher weltweit das Klima simulieren. Solche globalen Klimamodelle (General Circulation Model, CGM) beruhen auf grundlegenden Gesetzen aus Physik und Chemie und umfassen Variablen wie Luftdruck, Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Die beiden US-Forscher modellierten die Temperatur vielmehr als schlichte lineare Funktion von vier Größen:

Alle vier Größen beeinflussen die Temperatur. Die Ozeanzirkulation kann wärmen oder kühlen. Aerosole dimmen das Sonnenlicht und senken so die Temperatur. Die Menge der eingestrahlten Sonnenenergie beeinflusst die Energiebilanz der Atmosphäre. Und Klimagase wie CO2 sorgen über den Treibhauseffekt für steigende Temperaturen. Das Zusammenspiel dieser vier Faktoren entscheidet in dem Modell, ob es wärmer oder kälter wird.

Mit einer sogenannten linearen Regressionsanalyse haben die Forscher die Modellparameter berechnet, wobei sie auf die Klimadaten vergangener Jahrzehnte zurückgriffen. So konnten sie die Temperaturentwicklung von 1980 bis heute nach eigener Einschätzung gut reproduzieren und auch bis zum Jahr 2030 in die Zukunft blicken.

Lohnt sich die aufwendige Klimamodellierung?

"Grundsätzlich ist gegen solche linearen statistischen Vorhersagemethoden nichts einzuwenden", sagt Jochem Marotzke, Direktor am Max-Planck-Institut für Meteorologie in Hamburg. Die ersten Wettervorhersagemodelle seien ebenfalls statistischer Natur gewesen, und es habe Jahrzehnte gedauert, bis die numerischen, auf physikalischen Prozessen basierenden Wettervorhersagemodelle überlegen waren. Der Kieler Klimaforscher Mojib Latif findet die Studie "interessant, weil man sich immer wieder fragen muss, ob sich der Aufwand, mit dem wir das Klima modellieren, wirklich lohnt". Klimaforscher benötigen gigantische Großrechner für ihre Simulationen.

Das vergleichsweise simple, allein auf statistischer Analyse basierende Modell kann nach Meinung von Lean und Rind erklären, warum das Jahr 1998 so besonders warm war und warum die Durchschnittstemperaturen seitdem kaum angestiegen sind: 1998 fiel El Niño, das Strömungsphänomen im äquatorialen Pazifik, besonders stark aus. Und ab dem Jahr 2000 wirkten die zurückgehende Strahlungsintensität der Sonne und La Niña, das im Anschluss von El Niño auftritt, abkühlend. Der Effekt höherer CO2-Werte sei so kompensiert worden, schreiben die Forscher.

Das Modell prognostiziert bis zum Jahr 2030 einen mittleren Anstieg von 0,17 Grad Celsius pro Jahrzehnt, was nahe am IPCC-Wert von 0,2 Grad für den gleichen Zeitraum liegt und auf die Wirkung steigender CO2-Konzentration zurückgeht. Allerdings werde sich die Temperatur nicht durchgehend linear erhöhen, erklären Lean und Rind. Während dies in den kommenden fünf Jahren (2009 bis 2014) noch der Fall sein soll, dürfte die zurückgehende Strahlungsintensität der Sonne von 2014 bis 2019 dafür sorgen, dass die Temperaturen trotz zunehmender anthropogener Einflüsse kaum steigen. Die Sonnenstrahlung schwankt in einem elfjährigen Zyklus, was sich auch in den Klimadaten widerspiegelt.

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Forum - Neue Ideen zum Energieproblem?
insgesamt 3491 Beiträge
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1.
AndyH 20.08.2009
Zitat von sysopSchwindende Ressourcen, steigende Preise: Die Frage nach den Energie der Zukunft wird drängender. Welche Ideen sind für Sie zukunftsfähig und Erfolg versprechend?
Kohle ist in Unmengen vorhanden. Alleine die deutschen Braunkohlereviere haben so viel Energiegehalt wie Iraks Ölfelder zusammen. Steinkohle gibt es in Osteuropa, Asien, Australien und Amerika en mass, oft als Tagebau. Öl ist nicht verschwunden. Als Öl gegen 150$ hochspekuliert wurde, fand man in kurzen Abständen neue Lagerstätte. Inzwischen nicht mehr weil wieder spottbillig, also nicht lohnt zu suchen. Die Lager sind randvoll, die Tankschiffe dümpeln als Lager auf hohe See. Gas gibt es mehr als Öl, selbst Norwegen fand neue gigantische gasvorkommen. Russland und Mittelasien hat bald 3 Pipelines nach Westeuropa und Katar kaufte sich eine Flotte Flüssiggastanker zusammen. Methan gibt es als Methanhydrate in unglaublichen Mengen an allen Küsten. Ausreichend für Jahrhunderte. Japan und USA basteln schon am industriellen Gewinnung. Uran und Thorium gibt es ebensfalls für Jahrhunderte. Bislang verbrennt man die Reste des kalten Krieges, was die Preise drückt und sogar gut laufende Minen zur Schliessung zwingt. Strompreis ist nahezu unabhängig vom Uranpreis, deshalb sind Kernkraftwerke langfristig preisstabilisierend. Neue Reaktortypen wie EPR und THTR sowie die Versuche mittels Transmutation zeigen, dass auch in 100-300 Jahren noch genug Energie erzeugt werden kann. Dagegen Biomist wie Hühnerfeder in Energieträger zu verarbeiten ist ziemlich aussichtslos. Einerseits ist es aufwändig und teuer, andereseits mikrige Mengen. Die Bioenergie Thema ist auch sehr leise geworden, nach den Hungeraufständen 2008 und auch die Zwangsbeimischungsunfug hat sich auch relativiert. Alle "alternativen" Energien werden Subventioniert, sind damit wirtschaftsschädlich und nur als ideologische Feigenblattt tauglich.
2.
bluaMauritius, 20.08.2009
Zitat von sysopSchwindende Ressourcen, steigende Preise: Die Frage nach den Energie der Zukunft wird drängender. Welche Ideen sind für Sie zukunftsfähig und Erfolg versprechend?
Seit über 250 Jahren gibt es den Hydraulischen Widder der Gebr. Montgolfiers. Seit 1920 gibt es das UK patent specification für Gaetano Sallusto's Kurzdruck-Wasserkraftwerk mit Kolbenzylindermaschine, daraus ist später auch Gravitations-Resonator entstanden. Es geht darum, dahs eine Kraft (z.B. hydrostatische Kraft) auch wenn nur kurzzeitig präsent, wegen ihres Vektors und ihrer Gröhsse (zB. bedingt durch Steigleitungshöhe und mit Druck beaufschlagte Fläche) dennoch - wie auch andere kurzzeitig wirkenden Kräfte auf anderen Gebieten - eine Bewegung einer berührten Masse bewirkt, wenn diese nachgeben kann (z.B. zum Antrieb eines der Kraft entsprechenden Schwungrades über Kolben, Kolbenstange, Pleuel und Kurbel), -oder ob dies unmöglich sei, weil so ein Kolben (s.o.) nicht 1 cm weit komme. Meinung eines Schamanen, der sofort auf die Linie der Kraftwirkungsleugner eingeschwenkt war (bei SPIEGEL, der neuerdings auch festlegt, was zu erforschen sei und was nicht?? und der eine sachliche] Antwort an alida80 nicht mehr freigab, den Strang einfach abschloss). Man staune: Zitat alida80: --> " Ich bewundere die Geduld, welche viele hier bisher an den Tag gelegt haben. Sie sehen, wozu es geführt hat? Ich hatte einen solchen "Erfinder" in meiner Familie. Interessanterweise hat mich das bewogen, Physik zu studieren. Ein bisschen ist hängen geblieben, denn schon seit meinem Studium sammele ich diese Art von Erfindungen, mache saubere technische Zeichnungen und lesbare Beschreibungen daraus. Irgendwann werde ich auch mal ein Buch darüber schreiben; .... Sie können hier nicht argumentieren, das haben sie alle inzwischen sicher gemerkt. Was sie hier sehen, ist so eine Art Fundamentalismus, der genau einen Lehrsatz kennt: "Wer das Gleiche sagt wie ich ist ein Experte, jeder andere hat mich nicht verstanden (weswegen die Beschreibung der Erfindung ad nauseam wiederholt wird), ist dumm und/oder von meinen Gegnern bezahlt". Mit dieser Art Fundamentalismus kann man nicht diskutieren. Einer von Ihnen hat es mit paradoxer Intervention versucht. Das soll manchmal bei Fundamentalisten klappen, aber hier beißen sie auf Granit. In der Tat finden sich bei diesen Erfindern immer wieder die gleichen Denkfehler: Kraft wird mit Arbeit verwechselt, es existiert ein allenfalls schwurbeliger Energiebegriff, Maßeinheiten und Begriffsdefinitionen werden durcheinander geworfen. Kurz gesagt: die physikalischen Begrifflichkeiten werden nicht verstanden. Einige Beispiele haben sie hier schon gesehen (...) " Zitat Ende.
3.
Roller, 20.08.2009
Zitat von sysopSchwindende Ressourcen, steigende Preise: Die Frage nach den Energie der Zukunft wird drängender. Welche Ideen sind für Sie zukunftsfähig und Erfolg versprechend?
Unser großes Problem ist das 50 Hz Hochspannungsnetz. Elektrizität ist nicht für große Energietransporte geeignet. Dafür ist das hier zigmal besser geeignet:http://www.subbrit.org.uk/sb-sites/sites/h/hydraulic_power_in_london/ Das hat früher in London funktioniert und würde auch heute noch sehr gut in Deutschland funktionieren, zumal der dafür erforderliche Druck kostenlos vorhanden ist. Fuer grosse Leistungen ist es nach wie vor viel! besser, die Energie mit Rohrleitungen als mit elektrischen Kabeln zu uebetragen. Das kommt daher,weil bei einer Rohrleitung das Verhaeltnis von Reibungsflaeche zur uebertragenen Leistung immer kleiner wird mit steigendem Rohrdurchmesser. Bei einem Elektrokabel bleibt dieses Verhaeltnis fast bei jedem Kabeldurchmesser konstant. Es ist daher viel besser kleine Leistungen elektrisch zu uebertragen und grosse Leistungen hydraulisch. Nehmen wir einmal an, wir haetten zwei gleichlange Kabel, eines mit dem halben Durchmesser des anderen und schalten diese in Reihe . Legen wir jetzt eine spannung an, stellt sich ein Spannungsteiler von 1:4 ein, da das duennere Kabel den vierfachen Widerstand hat. Es entstehen in diesem Falle ca. 20% Verluste. Uebertragen wir diesen Fall auf eine Rohrleitung, dann stellt sich jedoch ein Druckteiler von 1:40 ein, da ein Rohr mit doppeltem Durchmesser vierzigmal besser leitet. Es entstehen dann nur noch ca 2,5% Verluste. Das zeigt, dass bei groesseren Durchmessern ein Rohrleitungsnetz mindestens 10 mal stabiler als ein Kabelnetz ist. Bei kleineren Durchmessern ist jedoch das Kabel dem Rohr schnell um ein vielfaches ueberlegen. Der Leitwert des Rohres aendert sich mit d^5,33 und der Leitwert des Kabels aendert sich mit d^2/4 . Hieraus kann man ersehen, dass bei d=1 ist das Rohr jedoch dem Elektrokabel sehr schnell um ein Vielfaches ueberlegen. Wuerde man jetzt bundes -oder europaweit statt des Hochspannungsnetzes ein Hochdruckwassernetz aufbauen, haette man folgende Vorteile.: -ein fast betriebskostenloser Betrieb, ohne CO2 Erzeugung, da der Betriebsdruck in hochgelegenen Staudaemmen kostenlos zur Verfuegung steht. -Vervielfachung des bisherigen Ertrages aus Wasserkraft durch den Hoehengewinn des Drucknetzes. -hydraulische Windräder können Windenergie mit hohem Wirkungsgrad, mit minimalem Aufwand an jeder Stelle in das Drucknetz einspeisen und damit Windenergie grundlastfähig machen. - Da die Energie nicht mehr mit 50 Hz Takt in das Netz eingespeist werden muss, kann der Ertrag aus Windkraft mit hydraulischen Windraedern durch Auslassung des elektrischen Weges mehr als verdoppelt werden. - Hochspannungsleitungen reichen nur bis max. ca. 500km, Rohrleitungen haben jedoch kein Leistungs- und kein Enfernungslimit. - die Verluste im Rohrnetz gehen gegen Null im Vergleich zum Elektrokabel. -keine Verschandelung der Landschaft mit Hochspannungsmasten -dezentrale Energieversorgung zerstört die Monopolstellung der EVU. -das Trinkwasserproblem wird nebenbei gelöst. Obwohl hier durchweg alle die technische Diskussion ablehnen, ("Da wär schon längst jemand drauf gekommen", "Wie oft soll man es denn noch widerlegen?" ) hoffe ich doch endlich mal konkret auf technisch- physikalischer Ebene widerlegt zu werden. Gruß Roller
4.
medienquadrat, 20.08.2009
Zitat von sysopSchwindende Ressourcen, steigende Preise: Die Frage nach den Energie der Zukunft wird drängender. Welche Ideen sind für Sie zukunftsfähig und Erfolg versprechend?
kommt mir vor, wie der lungenkranke Kettenraucher, der auf Mentholzigaretten umsteigt und als Krönung seines wiedererweckten Gesundheitswahns auch noch eine Zigarettenspitze benutzt!
5.
Edgar, 20.08.2009
Zehn Prozent dessen, was als EE-Subvention zum Fenster hinaus geworfen wird, in die Fusionsforschung stecken, und in der nächsten Generation steht Energie in unbegrenzten Mengen zur Verfügung.
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