Abb. 1 - Sehr alter, kaum verwitterter Baumstumpf oberhalb der aktuellen Baumgrenze im Polar-Ural. Die in den Jahrringen gespeicherten Informationen des jährlichen Baumwachstums, wie die Variabilität der Jahrringbreite oder die Holzdichte, verwendet man dazu, die Temperaturentwicklung über vergangene Jahrtausende zu rekonstruieren. Gleichzeitig hängt die gespeicherte und freigesetzte Menge des in Bäumen gespeicherten Kohlenstoffs vom Klima ab und bildet damit einen zentralen Bestandteil des terrestrischen Kohlenstoffkreislaufs.
Foto: Jan Esper
Abb. 2 - Bohrkopf mit Eis aus der Antarktis. Messungen an altem Eis ermöglichen die Rekonstruktion der atmosphärischen CO2-Geschichte.
Foto: © European Project for Ice Coring in Antarctica (EPICA)
Lufteinschlüsse in Eisbohrkernen aus der Antarktis und Jahrringe der Bäume liefern der Forschung die zuverlässigsten Daten, wenn es darum geht, aktuelle Klimaveränderungen mit der globalen Klimageschichte der letzten Jahrtausende zu vergleichen und Klimamodelle zu testen. Wissenschaftler der Eidgenössischen Forschungsanstalt WSL und der Universitäten Bern und Mainzhaben die Klimaschwankungen der letzten 1000 Jahre unter die Lupe genommen. Sie können aufgrund ihrer aufwändigen Analyse nun viel genauer quantifizieren, wie stark der CO2-Gehalt der Luft durch Klimaschwankungen in der vorindustriellen Periode beeinflusst wurde.
Erderwärmung setzt zusätzliches Treibhausgas frei
Die Verbrennung von Kohle, Erdöl und Gas verursacht den aktuellen CO2-Anstieg und ist Hauptursache der globalen Erwärmung. Diese klimatische Veränderung stört das natürliche Gleichgewicht zwischen den riesigen Kohlenstoffvorräten in Atmosphäre, Ozean und Biosphäre: Aus diesen langfristigen Speichern wird dadurch zusätzliches CO2 freigesetzt, was im Sinne einer Rückkopplung zu einer weiteren Erwärmung führt. Damit verstärkt sich der Einfluss des CO2 auf die Temperaturentwicklung.
Wie gross diese Rückkoppelung zwischen Kohlenstoffkreislauf und menschgemachter Erwärmung ist, wird unter Fachleuten intensiv diskutiert. Die vorliegende Studie gibt nun Antwort. Neun verschiedene Rekonstruktionen des Temperaturverlaufes und drei CO2-Zeitreihen wurden auf ihre Verlässlichkeit geprüft. Die Wissenschaftler berechneten den Zusammenhang zwischen Temperatur und CO2 für mehr als 200’000 mögliche Datenkombinationen.
Das Ergebnis: ein verlässlicher Mittelwert und ein dazugehöriger Genauigkeitsbereich für die Rückkopplungsstärke zwischen Temperatur und CO2. "Die neuen Kenntnisse werden der weltweiten Klimaforschung helfen, genauere Vorhersagen über die mittlere Temperaturentwicklung zu machen", sagt David Frank, der Erstautor der Studie.
Ein erster Test der Klimamodelle
Wie gut ist die Rückkoppelung von Kohlenstoffkreislauf und menschgemachter Erwärmung in den heutigen Klimamodellen dargestellt? In einer ersten Sichtung haben die Forscher zehn Klimamodelle mit den Daten der von ihnen berechneten Wahrscheinlichkeiten verglichen. Es zeigt sich, dass der Grossteil der Modelle mit den neuen Ergebnissen übereinstimmt. Dabei scheinen Modelle mit einer geringeren Rückkoppelung tendenziell realistischer zu sein. Dieser Vergleich stärkt das Vertrauen in bisherige Modellvorhersagen für die nächsten Jahrzehnte: Um die atmosphärischen CO2-Konzentration zu stabilisieren und die menschgemachte Erwärmung zu begrenzen, müssen die Kohlenstoffemissionen in den nächsten Jahrzehnten gesenkt werden.
Bereich der natürlichen Klimaschwankungen der letzten 1000 Jahre deutlich überschritten
Die neue Analyse erlaubt auch einen verlässlichen Vergleich der natürlichen Klimaänderungen mit der aktuellen Erwärmung. Heute ist die globale Temperatur bereits mehr als 0.3 Grad Celsius höher als in der wärmsten Periode der letzten tausend Jahre. Der Mensch hat die natürliche Klimaschwankung des Jahrtausends bereits um 75 Prozent ausgedehnt.
Download der erwähnten Fachpublikation
- Frank, D. C.; Esper, J.; Raible, C. C.; Büntgen, U.; Trouet, V.; Stocker, B. & Joos, F. (2010): Ensemble reconstruction constraints on the global carbon cycle sensitivity to climate. Nature, 463, 7280: 527-530.
