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CO2-Anstieg und Klimaerwärmung verstärken sich gegenseitig

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

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)

Der vom Menschen verursachte Klimawandel bewirkt eine zusätzliche Freisetzung des Treibhausgases CO₂ aus der Landbiosphäre und dem Ozean – dadurch wird die globale Erwärmung verstärkt. Mit jedem Grad Erwärmung steigt der CO₂-Gehalt in der Luft um etwa 3 Prozent an. Zu diesem Schluss kommen Klimatologen der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL und der Universitäten Bern und Mainz in einer Studie, die in der Zeitschrift "Nature" am 28. Januar 2010 publiziert wurde.

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. Die Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald Schnee und Landschaft WSL, die Universität Bern und die Johannes Gutenberg-Universität Mainz, die weltweit führend in der Analyse von Jahrringen und Eisbohrkernen und in der Modellierung der Zusammenhänge von Klima und Kohlenstoffkreislauf sind, haben die Klimaschwankungen der letzten 1000 Jahre unter die Lupe genommen. Die Forschenden um David Frank, die unter dem Dach des Berner Oeschger Zentrums für Klimaforschung zusammenarbeiten, können aufgrund ihrer aufwändigen, in der Zeitschrift "Nature" veröffentlichten 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 von der WSL, 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.

Link

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.

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