Eiszeit-Klimaanalysen reduzieren die im schlimmsten Fall erwartete Erwärmung durch steigendes CO₂

Wenn sich Kohlendioxid in der Atmosphäre ansammelt, wird die Erde heißer. Aber wie genau sich die Erwärmung bei einem bestimmten CO2-Anstieg genau auswirken wird, wird derzeit untersucht. Der Zusammenhang zwischen CO2 und Erwärmung, bekannt als Klimasensitivität, bestimmt, welche Zukunft wir erwarten können, wenn der CO2-Gehalt weiter steigt.

Neue Forschungsarbeiten unter der Leitung der University of Washington analysieren die jüngste Eiszeit, als ein großer Teil Nordamerikas mit Eis bedeckt war, um den Zusammenhang zwischen CO2 und der globalen Temperatur besser zu verstehen. Es kommt zu dem Schluss, dass die meisten Schätzungen zur künftigen Erwärmung zwar unverändert bleiben, das absolute Worst-Case-Szenario jedoch unwahrscheinlich ist.

Die Open-Access-Studie war veröffentlicht 17. April in Wissenschaftliche Fortschritte.

„Der Hauptbeitrag unserer Studie besteht darin, die Schätzung der Klimasensitivität einzugrenzen und unsere Fähigkeit zu verbessern, zukünftige Erwärmungsprognosen zu erstellen“, sagte Hauptautor Vince Cooper, ein UW-Doktorand in Atmosphärenwissenschaften. „Indem wir uns ansehen, wie viel kälter die Erde in der Antike war und weniger Treibhausgase ausgestoßen wurden, können wir abschätzen, wie viel wärmer das aktuelle Klima bei höheren Treibhausgaswerten werden wird.“

Das neue Papier ändert nichts am Best-Case-Erwärmungsszenario einer CO2-Verdoppelung – etwa 2 Grad Celsius durchschnittlicher Temperaturanstieg weltweit – oder an der wahrscheinlichsten Schätzung, die bei etwa 3 Grad Celsius liegt. Aber es reduziert das Worst-Case-Szenario einer CO2-Verdoppelung um ein ganzes Grad, von 5 Grad Celsius auf 4 Grad Celsius. (Zur Referenz: Der CO2-Wert liegt derzeit bei 425 ppm, also etwa dem 1,5-fachen des vorindustriellen Niveaus, und es sei denn, der Emissionsrückgang bewegt sich bis zum Ende dieses Jahrhunderts auf das Doppelte des vorindustriellen Niveaus.)

Da unser Planet auf eine Verdoppelung des CO2-Ausstoßes zusteuert, warnen die Autoren, dass die letzten Jahrzehnte kein guter Indikator für die Zukunft angesichts der globalen Erwärmung sind. Kurzfristige Klimazyklen und die Auswirkungen der Luftverschmutzung sind nur einige Gründe dafür, dass die jüngsten Trends den Rest dieses Jahrhunderts nicht zuverlässig vorhersagen können.

„Das räumliche Muster der globalen Erwärmung in den letzten 40 Jahren sieht nicht wie das langfristige Muster aus, das wir in der Zukunft erwarten – die jüngste Vergangenheit ist ein schlechter Vergleich für die zukünftige globale Erwärmung“, sagte der leitende Autor Kyle Armour von der UW außerordentlicher Professor für Atmosphärenwissenschaften und Ozeanographie.

Stattdessen konzentrierte sich die neue Studie auf einen Zeitraum vor 21.000 Jahren, der als letztes glaziales Maximum bekannt ist, als die Erde im Durchschnitt 6 Grad Celsius kühler war als heute. Aufzeichnungen aus Eisbohrkernen zeigen, dass der atmosphärische CO2-Gehalt damals mit etwa 190 Teilen pro Million weniger als die Hälfte des heutigen Wertes betrug.

„Die Paläoklimaaufzeichnungen umfassen lange Zeiträume, die im Durchschnitt viel wärmer oder kälter waren als das aktuelle Klima, und wir wissen, dass es in diesen Zeiträumen große Klimaantriebe durch Eisschilde und Treibhausgase gab“, sagte Cooper. „Wenn wir ungefähr wissen, was die vergangenen Temperaturveränderungen waren und was sie verursacht hat, dann wissen wir, was uns in Zukunft erwartet.“

Forscher, darunter Co-Autor Gregory Hakim, ein UW-Professor für Atmosphärenwissenschaften, haben neue statistische Modellierungstechniken entwickelt, die es ermöglichen, Paläoklimaaufzeichnungen in Computermodelle des Erdklimas zu integrieren, ähnlich den heutigen Wettervorhersagemodellen. Das Ergebnis sind realistischere Temperaturkarten aus früheren Jahrtausenden.

Für die neue Studie kombinierten die Autoren prähistorische Klimaaufzeichnungen – darunter Meeressedimente, Eiskerne und konservierte Pollen – mit Computermodellen des Erdklimas, um das Wetter des letzten glazialen Maximums zu simulieren. Als ein Großteil Nordamerikas mit Eis bedeckt war, kühlte die Eisdecke den Planeten nicht nur dadurch ab, dass sie das Sommersonnenlicht von den Kontinenten reflektierte, wie frühere Studien angenommen hatten.

Durch veränderte Windmuster und Meeresströmungen sorgte der Eisschild auch dafür, dass der nördliche Pazifik und der Atlantik besonders kalt und bewölkt wurden. Die Analyse in der neuen Studie zeigt, dass diese Wolkenveränderungen über den Ozeanen die globale Abkühlungswirkung des Gletschers verstärkten, indem sie noch mehr Sonnenlicht reflektierten.

Kurz gesagt zeigt die Studie, dass CO2 eine geringere Rolle bei der Entstehung der Eiszeittemperaturen spielte als bisher angenommen. Die Kehrseite ist, dass die düstersten Vorhersagen zur Erwärmung durch den steigenden CO2-Ausstoß in den kommenden Jahrzehnten weniger wahrscheinlich sind.

„Dieses Papier ermöglicht es uns, sicherere Vorhersagen zu treffen, weil es das obere Ende der zukünftigen Erwärmung wirklich senkt und besagt, dass das extremste Szenario weniger wahrscheinlich ist“, sagte Armor. „Es verändert nicht wirklich das untere Ende oder die durchschnittliche Schätzung, die mit allen anderen Beweislinien im Einklang bleiben.“