Macht die Erderwärmung Pause?
In den letzten Wochen kursierte in der Blogosphäre - und nicht nur dort - die These, der Klimawandel würde "eine Pause einlegen". Obwohl wir dieses Thema bereits mehrmals behandelt haben, lohnt es sich, zwei Aspekte nochmals zu beleuchten.
(1) Die Diskussion beschränkt sich auf einen sehr kurzen Zeitraum von höchstens elf Jahren: ab 1998 oder gar später. Trotz der anthropogenen globalen Erwärmung (die in diesem Zeitraum einen durchschnittlichen Anstieg von etwa 0,2 Grad erwarten lässt) ist eine solche Phase mit gleichbleibenden oder gar sinkenden Temperaturen nicht ungewöhnlich und ist auch mehrmals zuvor aufgetreten (z.B. 1987-1996). Das liegt einfach daran, dass natürliche kurzfristige Schwankungen eine vergleichbare Größenordnung haben (ca. 0,2 °C) und die anthropogenen Effekte überlagern. Der Unterschied zwischen beiden ist natürlich, dass der Erwärmungstrend immer weiter nach oben geht, während die natürlichen Schwankungen mal hoch, mal runter gehen. Daher setzt sich über längere Zeiträume immer die Erwärmung durch, während die natürlichen Schwankungen sich wegmitteln.
(2) Es ist sehr fraglich, ob es diese "Pause" überhaupt gibt. In einem gewissen Maße (keine Abkühlung, aber ein reduzierter Erwärmungstrend über zehn Jahre) zeigt sie sich zwar in den Klimadaten des Hadley Centers, aber wie wir in Abb.1 sehen, nicht in den NASA-Daten. Dort lagen die letzten 10 zehn-Jahres-Trends (d.h. 1990-1999, 1991-2000 und so fort) alle zwischen 0,17 und 0,34 °C pro Dekade, also nahe am oder gar über dem erwarteten anthropogenen Trend. Der letzte Trendwert (für 1999-2008) liegt mit 0,19 °C pro Jahrzehnt genau bei der IPCC-Vorhersage für den anthropogenen Effekt.
Abbildung 1: Globale Durchschnittstemperaturen seit 1980 nach NASA GISS. Die rote Linie zeigt die jährlichen Daten, das große rote Rechteck ist ein vorläufiger Wert für 2009. Die grüne Gerade zeigt den linearen Trend über 25 Jahre (0,19 °C pro Dekade). Die blauen Geraden zeigen die beiden jüngsten zehn-Jahres-Trends (018 °C pro Dekade für 1998-2007. 0,19 °C pro Dekade für 1999-2008) und verdeutlichen, dass diese aktuellen Trends sowohl mit dem langfristigen Trend als auch der IPCC-Vorhersage konsistent sind. Sogar der speziell ausgesuchte elf-Jahres-Trend, der mit dem warmen Jahr 1998 beginnt und dem kalten 2008 endet, zeigt noch einen Erwärmungstrend von 0,11 °C pro Dekade (was Laien überraschen mag, die im Geiste nur die beiden Endpunkte verbinden statt eine ordentliche Trendanalyse mit allen zehn Datenpunkten zu machen).
Warum unterscheiden sich diese beiden Zeitreihen in letzter Zeit? Wir haben uns das vor einer Weile auf Realclimate genauer angesehen, und der Grund ist das "Arktis-Loch" in den Hadley-Daten - gerade dort, wo die Erwärmung am stärksten ist.
Abbildung 2: Die animierte Grafik zeigt die Temperaturdifferenz zwischen den beiden fünf-Jahres-Perioden 1999-2003 und 2004-2008. Die stärkste Erwärmung im letzten Jahrzehnt hat in der Arktis stattgefunden und taucht in den Hadley-Daten nicht auf.
Wenn wir die globalen Temperaturen mit globalen Klimaantrieben wie den Treibhausgasen in Verbindung bringen wollen, sollten wir besser kein "Loch" in unserem Datensatz haben. Die globale Mitteltemperatur folgt einer einfachen planetaren Wärmebilanz, die sich aus aufgenommener minus abgestrahlter Energie ergibt. Wenn die Datenabdeckung nicht wirklich global ist, ist die Energiebilanz nicht geschlossen. Man müsste zusätzlich den Wärmefluss über die Grenze des Loches berücksichtigen, also den Wärmeaustausch mit der Arktis, und dadurch wird die ganze Kalkulation unbestimmt (weil wir diese Größe nicht kennen). Die NASA-Daten interpolieren aus den wenigen Messpunkten der Arktis die Temperatur der ganzen Region (was vielleicht nicht exakt, aber näherungsweise richtig ist), während die Hadley-Daten die Arktis einfach weglassen (was einen großen Fehler verursacht, wenn die Temperaturen der Arktis sich anders verhalten als der Rest der Welt - siehe Abb. 2). Deswegen sind die NASA-Daten eindeutig brauchbarer, und die angebliche Pause in der Erwärmung erweist sich als Artefakt des "Arktis-Loches" in den Hadley-Daten - wir brauchen also nicht einmal die natürliche Variabilität als Erklärung zu bemühen.
Man stelle sich vergleichsweise vor, wir wollten herausfinden, ob der Stand unserer Bankkonten mit unseren Einnahmen und Ausgaben konsistent ist - und wir stellen fest, dass auf den Konten weniger Geld liegt als erwartet, es gibt einen rätselhaften Fehlbetrag. Aber dann fällt uns ein, dass wir eines unserer Konten bei den Berechnungen vergessen hatten - und voila, dort liegt das fehlende Geld. Es gibt gar keinen Fehlbetrag. Das fehlende Bankkonto in den Hadley-Daten ist die Arktis, und wir haben gezeigt, dass sich die "fehlende Erwärmung" tatsächlich dort versteckt. Deswegen fehlt sie auch nicht in den NASA-Daten. Es ist also sinnlos, nach einer Erklärung für eine angebliche "Pause" in der Erderwärmung zu suchen.
In diesem Zusammenhang ist es bemerkenswert, dass in den letzten drei Jahren trotz eines Rekordminimums in der Sonneneinstrahlung (die Solarkonstante ist schwach wie nie seit Beginn der Satellitenmessungen in den 70er Jahren) mehrere Wärmerekorde gebrochen wurden. Der März 2008 hatte die höchste globale Landtemperatur in diesem Monat seit 130 Jahren, und im Juni und August 2009 wurden auf der Südhalbkugel die höchsten in diesen Monaten jemals gemessenen Land- und Ozeantemperaturen festgestellt. Die globalen Meerestemperaturen haben dieses Jahr gleich für drei aufeinanderfolgende Monate die Rekorde gebrochen: für Juni, Juli und August. Noch nie wurde eine kleinere Eisausdehnung auf dem arktischen Ozean gemessen als in den Sommern der Jahre 2007, 2008 und 2009, und im Jahr 2008 waren zum ersten Mal seit Menschengedenken Nordwest- und Nordostpassage gleichzeitig eisfrei. Das wiederholte sich 2009. Jedes einzelne Jahr dieses Jahrhunderts war wärmer als alle Jahre des 20. Jahrhunderts außer 1998 (das dank eines ungewöhnlich starken El-Niño-Ereignisses weit über den Trend hinausragte).
Fazit: die beobachtete Erwärmung im letzten Jahrzehnt ist 100% konsistent mit dem erwarteten anthropogenen Erwärmungstrend von 0,2 °C pro Jahrzehnt, überlagert von kurzfristigen natürlichen Schwankungen. In dieser Hinsicht unterscheidet es sich nicht von den Jahrzehnten davor. Und mit einem beginnenden El-Niño-Ereignis im Pazifik wären wir nicht überrascht, wenn wir in den kommenden Monaten weitere Rekordtemperaturen erleben würden
Update: Wir wurden darauf hingewiesen, dass eine neue Studie von Simmons et al. (vom Hadley Center selbst), im Druck im Journal of Geophysical Research, unsere Analyse bestätigt, wonach die Hadley-Daten den Temperaturtrend der letzten 10 Jahre wegen der Datenlöcher in der Arktis stark unterschätzen.
Update: Die GISS-Temperatur für September ist jetzt da. Mit +0.65 ºC (relativ zum Mittelwert 1951-1980) war es der zweitwärmste September seit Beginn der Aufzeichnungen, praktisch gleichauf mit dem September 2005 (+0.67 ºC). Auf dem dritten Rang liegt September 2003 mit +0.60 ºC. Der wärmste September des 20. Jahrhunderts war übrigens 1998, mit +0.42 ºC weit abgeschlagen. Übrigens waren alle September in diesem Jahrhundert (2001-2009) wärmer als irgendein September im 20. Jahrhundert.
Update: Associated Press hat für einen ungewöhnlichen Artikel vier Statistiker blind nach Trends in den Klimadatensätzen befragt - blind heißt, ohne dass die Statistikexperten wussten, woher diese Daten stammen und dass sie etwas mit Klima zu tun haben. Das Ergebnis stimmt natürlich mit dem überein, was wir oben diskutiert haben - es gibt keinen Abkühlungstrend in den Klimadaten.
(Dieser Artikel erschien im englischen Original auf Realclimate.org)
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Das PIK hat ja eine wunderbare Datensammlung der Zirkulationsformen und Großwetterlagen Mitteleuropas. Damit haben wir folgenden "Test" durchgeführt: T Reihe einer alpinen Station 100a und 100a Großwetterlagen. Jeder Tag hat eine Abweichung vom 100a Mittel und zu jeder Abweichung wird die GWL zugewiesen. Man erhält die mittlere Abweichung jeder der 30 GWL aus einem 365 mal 100 Datensatz. Die Häufung der GWL pro Kalenderjahr kann die Temperatur beeinflussen. Viele kalte Lagen zB. Nordwest bis Nordost ergeben meist ein kühleres Jahr usw. Die Analyse zeigt, dass im 20.Jhdt. Wetterlagen mit mittlerer dT >+1,5°C (SW, SAZ, SZ usw.)um ca. 30% (Trend) zugenommen haben und gleichzeitig kalte Lagen einen signifikant abnehmenden Trend zeigen. Die quantitative Auswertung ergibt an einer Station folgende "überraschende" Korrelation:
http://i37.tinypic.com/24wvyth.png
Da es sich eben um nur 1 Station handelt, werden wir demnächst den gesamten HISTALP Datensatz verwenden können. Sommer und Winterhalbjahr wurden bereits getrennt betrachtet,eine Jahreszeitenaufteilung verspricht noch deutlichere Jahreskorrelationen. Ich denke, die in 2-3 Wochen fertige Arbeit wird sie interessieren, da die gesamte Erwärmung in Mitteleuropa (gut 1,6°C) auf die Änderungen der Zirkulationshäufigkeiten zurück zu führen sein wird (so viel wissen wir schon, wir müssen aber sehr sauber arbeiten, damit nicht wegen kleiner Ungereimtheiten die Publikation und die Tragweite der Feststellung in Gefahr geraten könnte.)
[Antwort: Ohne Ihre Berechnungen bewerten zu können vielleicht eine allgemeine Erläuterung für unsere Leser: durch die globale Erwärmung, die ja z.B. die Landgebiete schneller erwärmt als Meeresregionen, ändern sich die Druckgradienten in der Atmosphäre und damit auch die Statistik der Großwetterlagen. Das kann das regionale Klima deutlich beeinflussen - gibt es etwa mehr Südwindlagen bei uns, wird es dadurch wärmer. Die globale Durchschnittstemperatur kann man damit allerdings nicht verändern, weil dem Klimasystem dabei insgesamt keine Wärme zugeführt wird, sie wird nur anders verteilt. Im globalen Mittel heben sich solche Effekte deshalb in guter Näherung weg - das ist gerade der Punkt unseres obigen Artikels. Deshalb zeigt sich eine Störung der globalen Strahlungsbilanz, wie die Treibhausgase sie verursachen, am direktesten in der globalen Mitteltemperatur. Stefan Rahmstorf]
Sehr geehrter Hr Rahmstorf
"Die NASA-Daten interpolieren aus den wenigen Messpunkten der Arktis die Temperatur der ganzen Region (was vielleicht nicht exakt, aber näherungsweise richtig ist), während die Hadley-Daten die Arktis einfach weglassen (was einen großen Fehler verursacht, wenn die Temperaturen der Arktis sich anders verhalten als der Rest der Welt - siehe Abb. 2). Deswegen sind die NASA-Daten eindeutig brauchbarer..."
Tut mir leid, aber mir dreht sich der Magen bei derartigen Aussagen herum:
Sie haben kaum Daten für eine Region (von der Qualität diser Daten ganz zu schweigen), wissen aber sicher dass es dort ganz besonders schnell warm wird. Ein paar AGW-konforme Statistik-Klimmzüge (Mann und Briffa lässt grüssen) und schwupps haben wir Daten die "...indeutig brauchbarer..." sind.
Können Sie noch Daten und Model unterscheiden ?
Und das ganze dient dann dazu um eine arm und krankmachende und letzlich für die ärmsten der armen tödliche "Klimapolitik" zu begründen.
mit freundlichen Grüssen in der Hoffnung das Kopenhagen für Sie und ihre Kollegen ein Desaster, aber für die Menschheit dieser Erde ein Erfolg wird.
M.E.
[Antwort: Tödlich für die ärmsten der Armen ist vor allem der Klimawandel. Vielleicht sprechen Sie mal mit jemandem aus Bangladesh, wozu ich gerade gestern die Gelegenheit hatte. Die WHO geht davon aus, dass der Klimawandel bereits jetzt jährlich mehrere Hunderttausend Menschenleben kostet. Stefan Rahmstorf]
Wenn die Hadley-Datensätze zur Ermittlung der globalen Durchschnittstemperatur die Arktis nicht berücksichtigen, stellen sich dem interessierten Laien einige Fragen:
1. Gibt es noch weitere relevante Datenlöcher, z.B. Antarktis, Südsee etc?
2. Eine große Zahl wissenschaftlicher Arbeiten zur globalen Erwärmung basieren auf den Hadley-Daten, ohne auf die Lücken hinzuweisen. Was sind diese Papers angesichts der unvollständigen Daten eigentlich wert?
3. Wenn es schon bei Satellitenmessungen derartige Lücken gibt, wie mag es dann um die Zuverlässigkeit historischer Daten wirklich bestellt sein?
Ich will hier keineswegs die globale Erwärmung in Abrede stellen, es geht nur um die Genauigkeit der Daten. Immerhin werden auf deren Basis weitreichende und kostspielige politische Entscheidungen getroffen.
[Antwort: Keine Datenreihe in der Wissenschaft ist perfekt. Und niemand würde aufgrund einer einzigen Datenreihe eine politische Entscheidung fällen - auch wenn "Klimaskeptiker" gerade das lautstark fordern, nämlich wegen der angeblichen "Pause" in der globalen Erwärmung in den Hadleydaten die ganze Klimapolitik zu überdenken. Stefan Rahmstorf]
Ich bekomme das Gefühl nicht los, dass hier "cherry-picking" betrieben wird, da so getan wird, als Temperatur = GISS. Was ist denn mit UAH, RSS etc. Temperaturen? Dort ist z.B. das wärmste Jahr das vieldiskutierte Jahr 1998 und nicht 2003 (was Sie weiter unten zugeben).
"Die globale Mitteltemperatur folgt einer einfachen planetaren Wärmebilanz, die sich aus aufgenommener minus abgestrahlter Energie ergibt"
Wirklich? Wenn Sie von Temperatur sprechen, meinen Sie damit nun die GISS-Temperatur (die doch eine Oberflächentemperatur ist)? Und was ist mit Akkumulation oder Verlust der Meere? Die Wärmekapazität der Meere ist ja tausende Mal grösser als die der Luft. Und die Wärme der Meere beeinflusst ja die Oberflächentemperatur nur indirekt.
"Noch nie wurde eine kleinere Eisausdehnung auf dem arktischen Ozean gemessen als in den Sommern der Jahre 2007, 2008 und 2009"
Na ja. Ich glaube in diesem Forum weiss jeder, dass Eisausdehnung 2009>2008>2007. Von mir aus kann man sagen, dass sei noch kein Trend.
[Antwort: Lieber Herr Trütsch, mit letzterem haben Sie recht. Was die UAH und RSS Daten angeht: wir diskutieren im obigen Beitrag die oberflächennahen Temperaturen, da der Mensch an der Erdoberfläche lebt, seine Nahrung anbaut usw. Was weiter oben in der Atmosphäre geschieht (die von Ihnen genannten Satellitendaten für die Troposphäre) hat zunächst keine direkte Auswirkung auf die Menschen. Das soll nicht heißen, dass es nicht wissenschaftlich interessant wäre. Einen Vergleich der verschiedenen Datensätze für Troposphäre und bodennahe Lufttemperaturen finden Sie z.B. hier.. Dabei zeigt sich, dass die größten Abweichungen im Klimatrend zwischen den beiden Satellitenreihen bestehen, während Hadley, GISS und RSS praktisch identische Klimatrends liefern.
Was die Wärmespeicherung der Meere angeht haben Sie recht, auch sie kann die Oberflächentemperaturen beeeinflussen. Sie macht sich hauptsächlich als thermische Trägheit bemerkbar, die dazu führt, dass die beobachtete Erwärmung stets hinter der noch zu erwartenden Gleichgewichtserwärmung hinterherhinkt. Außerdem kann sie durch Phänomene wie El Niño zu kurzfristigen Temperaturschwankungen beitragen. Stefan Rahmstorf]
Obwohl die Arktis ein ganz grosses Loch zum interpolieren ist, ist es nicht das einzige. Tatsächlich ließen sich überhaupt keine Oberflächenmittelwerte berechnen ohne zu interpolieren...!
Die GISTemp-Website gibt einen Link zum Artikel von Hansen u. Lebedeff (oder war das Sato?), worin gezeigt werd, dass die zeitlich gemittelten Werte zweier Messstationen hoch korreliert sind über sogar 1200 km... eine einzige Wetterstation "repräsentiert" ein ganz grosses Areal!
Tätsächlich würden zum adäquaten Beschreiben von klimatologischen Trends nur 60 Stationen ausreichen, wenn sie gleich verteilt sind um die Welt. Weil die wirklige Zahl viel grösser ist, hat man genügend Redundanz um festzustellen, ob einzelne Stationen korrekt gemessen haben.
Schlussfolgerung: man kann nicht (sinnvoll) messen ohne zu interpolieren. Mehr generell: man kann nicht messen ohne Modelle zu bauen ;-)
@ Michael E
Sie haben kaum Daten für eine Region (von der Qualität diser Daten ganz zu schweigen), wissen aber sicher dass es dort ganz besonders schnell warm wird. Ein paar AGW-konforme Statistik-Klimmzüge (Mann und Briffa lässt grüssen) und schwupps haben wir Daten die "...indeutig brauchbarer..." sind.
Interpolation ist ein anerkanntes wissenschaftliches Verfahren, um den tatsächlichen Gegebenheiten näher zu kommen. Die Frage ist einfach: Ist es genauer, die fehlenden Stationen in gewissen Gebieten einfach zu übergehen und zu ignorieren oder ist es genauer, die Daten zu interpolieren? Eindeutig Letzteres! Natürlich ist dies nicht befriedigend, aber es liegt in der Natur der Sache, dass man nicht jeden Punkt der Erde mit einer Messstation versehen kann.
Interpolation hat mit "AGW-konformen Statistik-Klimmzügen" nichts zu tun!
Zur Genauigkeit der NASA-Daten hier nähere Informationen:
http://planeten.blogg.de/eintrag.php?id=76
Sie haben natürlich recht, man kann heute nicht von einer Abkühlung sprechen. Man kann die Reihen aber immer nach Belieben darstellen. Wenn ich den Trend von 1998 bis inkl. 2009 (letzter Wert als Jahresmittel 2009 angenommen) ansehe, so komme ich auf 0,08°, bzw. auf 0,07°C/10a.
Sollten die 3 Jahre (2010, 2011, 2012) den Wert von 2008 haben, beginnt der Trend seit 1998 sogar zu sinken. Diese 15 Jahre wären dann ca. 75% von jenem Zeitraum (ca. 1979 bis 1998), in welchem der globale T Anstieg vor allem auf CO2 Emissionen zurückgeführt wird.
Ich weiss, alles Spielerei, aber es muss gestattet sein, auch die "Extremfälle" durchzurechen und sich anzusehen, oder?
http://i37.tinypic.com/hrdb88.png
"Schlussfolgerung: man kann nicht (sinnvoll) messen ohne zu interpolieren. Mehr generell: man kann nicht messen ohne Modelle zu bauen ;-)"
Schon richtig. Nur sollte man dann auch die Ungenauigkeit entsprechend erwähnen. Es gibt ja nur wenige Stationen im hohen Norden die seit fast 100 Jahren durchgehend die Temperaturen aufzeichnen (nicht interpolieren), z.B. diese hier:
http://data.giss.nasa.gov/...1&num_neighbors=1
Bei den anderen Stationen sieht es ähnlich aus. Daher frage ich die Fachleute, wie man aus diesen gemessenen Daten eine 3 Grad Erwärmung/100a interpoliert?
Herr Rahmstorf, Sie stellen mich ständig als Klimaskeptiker hin. Was ist das? Ich vermute mal, das Gegenteil von dem was Sie sind.
Im Gegensatz zu Ihnen versuche ich nicht unbewiesene Vermutungen als unverrückbare Wahrheit zu verkaufen, sondern bemühe mich, Fakten zu erkennen:
1. Der größte Teil aller als Folge des Klimawandel hingestellten Naturunbilden ist tatsächlich menschengemacht. Allerdings weniger durch CO2-Ausstoß sondern eher durch Abholzungen, Monokulturen, Überweidung und andere unangemessene landwirtschaftliche und industrielle Aktivitäten.
2. Seit über 100 Jahren steigen die Ernteerträge weltweit.
3. Vor 150 Jahren gab es vieleicht 1-2 Millionen Menschen mit einem Wohlstand bzw. Energieverbrauch, der heute bei mindestens 2 Milliarden Menschen Standard ist. Ich persönlich halte nichts davon, die Menscheit auf den Stand von 1850 zurückzubringen.
4. Eine Zunahme der Tropenstürme ist nicht nachweisbar.
Um nur mal einige wesentliche Punkte zu nennen. Wenn man wie Sie die gesamte Zukunftsproblematik der Menschheit auf das CO2 konzentriert und damit wirklich wirksamen Umweltschutzmaßnahmen die Finanzierung entzieht ist das in meinen Augen unverantwortlich und hat nichts mit Wissenschaft zu tun.
http://tamino.wordpress.com/...11/arctic-analysis/
http://tamino.wordpress.com/...-to-lucy-skywalker/
Analyse.