Die Auswirkungen des Klimawandels zu verstehen und zu bewältigen ist eine der gewaltigsten Herausforderungen unserer Zeit. Die Komplexität miteinander verbundener natürlicher und menschlicher Systeme macht es äußerst schwierig, sinnvolle Lösungen zu finden.
Ebenso problematisch ist es zu wissen, welche Maßnahmen kurz- und langfristig den größten Nutzen bringen – und ob sie ausreichen.
Im Pacific Northwest National Laboratory des Energieministeriums entwickeln und wenden Forscher datenreiche Modelle an, um eine integrierte Sicht auf die dynamischen Erd-, Energie- und Wirtschaftssysteme einschließlich der Wechselwirkungen zwischen ihnen zu erstellen. Ihre Arbeit versucht, die Auswirkungen des Klimawandels zu verstehen, beispielsweise Studien, die auf immer stärkere Hurrikane und häufigere Waldbrände hinweisen.
Sie zielen auch darauf ab, fundierte Entscheidungen zur Verhinderung oder Abschwächung dieser Auswirkungen zu treffen. Beispielsweise verwenden PNNL und seine Mitarbeiter seit 2015 ein globales Modell, um die Verpflichtungen der Länder zur Reduzierung von Treibhausgasen zu bewerten und um zu beurteilen, ob die globale Erwärmung unter 2 °C (im Vergleich zu vorindustriellen Zeiten) gehalten werden kann, ein Ziel des Pariser Klimas Vereinbarung.
Basierend auf diesem Modell deuten Untersuchungen des Joint Global Change Research Institute (JGCRI) (eine Partnerschaft zwischen PNNL und der University of Maryland) darauf hin, dass die Welt dieses Ziel bis zum Ende des Jahrhunderts erreichen könnte, wenn die Länder ihre Klimaversprechen einhalten.
Aber Studien zeigen, dass selbst das nicht ausreichen wird. Im Pariser Klimaabkommen wurde das ehrgeizigere Ziel festgelegt, die Erwärmung auf 1,5 °C zu begrenzen, um die Wahrscheinlichkeit extremer Wetterereignisse wie Überschwemmungen, Dürren und Waldbrände zu verringern.
JGCRI-Forscher identifizierten drei zusätzliche Schritte – über die aktuellen Zusagen hinaus –, die Länder unternehmen können, um dorthin zu gelangen:
Diese Studie und ähnliche Untersuchungen werden im Mittelpunkt der Beratungen auf der 28. Klimakonferenz der Vereinten Nationen (bekannt als Vertragsstaatenkonferenz oder COP 28) stehen, die nächste Woche in Dubai beginnt. Mitarbeiter von PNNL, darunter auch ich, werden zu den geschätzten 70.000 anwesenden Delegierten aus der ganzen Welt gehören.
Die Forschung von PNNL auf diesem Gebiet begann vor Jahrzehnten, als Wissenschaftler verschiedener Disziplinen das Global Change Analysis Model entwickelten. Bekannt als GCAM, wird es seit über 20 Jahren von Forschungs- und Politikgemeinschaften genutzt, um Treibhausgasemissionen und komplexe miteinander verbundene Systeme auf globaler, nationaler und regionaler Ebene zu projizieren.
Beispielsweise wird damit untersucht, wie sich Veränderungen der Bevölkerung, des Einkommens oder der Technologiekosten auf Energieangebot und -nachfrage, Pflanzenproduktion und Wasserverbrauch auswirken können.
JGCRI-Forscher verbessern dieses frei verfügbare Modell weiter, um die Beziehungen zwischen Klima und sozioökonomischen Prozessen besser darzustellen. Neue Versionen werden neue Energietechnologien, Gebäudeeffizienzstandards und alternative Transportmittel berücksichtigen.
PNNL ist auch ein wichtiger Akteur bei den Bemühungen des DOE, das weltweit genaueste Klimamodell zu erstellen, das Energy Exascale Earth System Model (E3SM).
Mithilfe dieses Modells, das für die Ausführung auf den leistungsstärksten Computern des DOE optimiert ist, konnten Forscher erfolgreich das Klima der Erde für ein Jahr an einem einzigen Tag simulieren und gleichzeitig die mit der Wolkenbildung verbundenen atmosphärischen Prozesse mit beispielloser Detailgenauigkeit darstellen.
E3SM kann auch mit GCAM verknüpft werden, um die detaillierten Auswirkungen des Klimawandels unter verschiedenen technologischen und wirtschaftlichen Entwicklungspfaden zu untersuchen, die zu Treibhausgasemissionen führen.
Dies ermöglicht es Forschern, Regierungsführern und anderen Entscheidungsträgern, die Auswirkungen des Klimawandels auf staatlicher und sogar kommunaler Ebene zu verstehen – und trägt dazu bei, Entscheidungen über das langfristige Wasserressourcenmanagement, die Agrarpolitik und die Standortwahl von Kraftwerken zu treffen.
Durch Modellierungsbemühungen wie diese sowie Forschung zu sauberer Energie und Technologien zur Emissionsreduzierung tragen Forscher am PNNL dazu bei, miteinander verflochtene Systeme zu entwirren, um Optionen für Entscheidungsträger aufzuzeigen, die sich mit der Erhaltung unseres Planeten auseinandersetzen.