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Kritische Wertung der globalen mittleren Erdtemperatur

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Der Klimawandel wird maßgeblich an der globalen mittleren Erdtemperatur festgemacht, obwohl das Klima, eine über 30 Jahre gemittelte statistische Größe, auch von etlichen anderen physikalischen und meteorologischen Größen bestimmt wird. Im Pariser Klimaabkommen von 2015 wurde bekanntlich vereinbart, die globale Erwärmung auf „deutlich unter zwei Grad gegenüber dem vorindustriellen Wert“ zu begrenzen, besser sogar auf „unter 1,5 Grad“. „Vorindustriell“ bezieht sich dabei auf die Zeit um 1850 herum.

Unter globalen mittleren Erdtemperatur versteht man die über die gesamte Erdoberfläche (Land/Wasser) gemittelte Temperatur in einem bestimmten Zeitraum. Da die klimatologischen Messungen über längere Zeiträume nur punktuell vorliegen, lassen sich Zeitreihen der globalen mittleren Erdtemperatur nur annähernd bestimmen. Nach den Ergebnissen der NASA [1] beträgt die globale mittlere Erdtemperatur im Referenzzeitraum (1951 -1980) 14 ± 0,5 0C. Unsicherheitsspanne also 1 0C. Laut NASA war das Jahr 2017 um 0,9 ± 0,05 0C wärmer als der Mittelwert des gleichen Zeitraumes. Die Angabe einer globalen mittleren Erdtemperatur ist mit größeren Unsicherheiten behaftet, als die Abweichungen von der globalen Durchschnittstemperatur, weswegen die Abweichungen bevorzugt herangezogen werden, da bei denen auch kleinräumige Besonderheiten berücksichtigt werden.  Eine Aufstellung der Abweichungen seit 1990 bis 2018 wurden vom Deutschen Wetterdienst veröffentlicht [2].

Zur Verwirrung tragen auch die unterschiedlichen Referenzzeiträume bei:  Zum Beispiel bei NASA der Zeitraum 1951 – 1980 und beim britische Hadley Center 1961 – 1990. Im letztgenannten Zeitraum war die Temperatur um 0,1 0C höher, wodurch eine Umrechnung zwischen den Referenzzeiträumen möglich wird.

Die globale mittlere Erdtemperatur ist eine in hohem Maße strittige Größe. Welches ist der Referenzwert, wo und wie misst man sie, wieviel Messpunkte gibt es, ist sie angesichts der vielen Klimazonen auf der Erde und der nur punktuellen Erfassung der Temperaturen überhaupt eine signifikante Größe des Klimawandels?

„Die globale Oberflächentemperatur der Erde ist ein komplexes Konstrukt aus tausenden von Messungen zu Wasser und zu Land“, wie Kuttl [3] schreibt, „die früher noch von Hand gemacht wurden, heute aber meist automatisiert durch verschiedenste Messstationen erfolgen. Die Krux dabei ist, dass sich die Messsysteme und Methoden stark voneinander unterscheiden. Und sie verändern sich im Verlauf der Zeit. Darum müssen wir die verschiedenen Systeme und Datensätze zuerst vergleichbar machen, um sie zu kombinieren. Wir vereinheitlichen (homogenisieren) die Daten also und stimmen sie aufeinander ab (kalibrieren). Ausgeklügelte Modelle und statistische Verfahren sind notwendig, um aus lückenhaften Daten von verschiedenen Instrumenten aus unterschiedlichen Zeiten überhaupt ein einheitliches Bild zu erzeugen….Die globale Temperaturkurve ist stets eine Schätzung und nie ganz exakt.“

Über diese grundlegenden Schwierigkeiten hinaus gab es bei den Temperaturangaben bedauerlicherweise wiederholt unrealistische Rekonstruktionen und Manipulationen auch in den Berichten des Weltklimarates IPCC, von denen zum Beispiel Kehl [4] berichtet. Das Weglassen sämtlicher Fehlerbreiten der Temperaturmessungen ist dafür typisch. Auch die „Hockeystick“-Grafik ist wissenschaftlich falsch und ist darüber hinaus manipulativ [4]. Gleichwohl ist die Darstellung auch auf der Webseite des Bundesumweltamtes zu finden. Vielmehr zeigt der historische Temperaturverlauf in der Abbildung , dass die gegenwärtige mittlere Erdtemperatur von circa 15 0C keineswegs ungewöhnlich ist. Auch das mittelalterliche und römische Klimaoptimum war jeweils etwa so warm wie heute, die beiden Holozän-Maxima dagegen noch weit wärmer (s. Bild).

Die jüngste von der World Meteorological Organisation (WMO) herausgegebene eigene Klimabewertung deutet auf eine Zunahme der globalen Erwärmung hin.  Dazu schreibt Humlum [5], dessen Jährliche Überprüfung des Weltklimas von der Global Warming Policy Foundation veröffentlicht wird:

„Wenn Sie den WMO-Bericht lesen, würden Sie denken, dass die globale Erwärmung zunimmt. Tatsächlich ist er jedoch sorgfältig formuliert, um einen falschen Eindruck zu vermitteln. Die Daten deuten eher auf eine Abnahme als auf eine Zunahme hin. Nach dem warmen Jahr 2016 sanken die Temperaturen im vergangenen Jahr weiter auf die sogenannte Erwärmungspause von 2000-2015. Es gibt keine Anzeichen für eine Beschleunigung der globalen Temperatur, Hurrikane oder den Anstieg des Meeresspiegels. Diese empirischen Beobachtungen zeigen keinerlei Anzeichen einer Beschleunigung. “

In seiner Zusammenfassung nennt Humlum [5] zehn wichtige Klimafakten:

  1. 2018 war gemäß den Temperaturaufzeichnungen aus der Zeit der instrumentalen Messungen (seit 1850) eines der wärmsten Jahre aller Zeiten, aber kühler als 2016 und 2017.
  2. Ende 2018 sinkt die durchschnittliche globale Lufttemperatur allmählich auf das Niveau ab, das die Jahre vor der starken El Niño-Episode 2015–2016 kennzeichnet. Dies unterstreicht, dass der globale Höchststand der Oberflächentemperatur von 2015–2016 hauptsächlich durch dieses Phänomen im Pazifik verursacht wurde. Es deutet auch an, dass sich das, was als “Temperaturpause”, “Pause (Hiatus)” oder ähnliche Begriffe bezeichnet wurde, in der Zukunft wieder auftreten kann.
  3. Es scheint einen systematischen Unterschied der gemittelten Erdtemperaturen zu geben, je nachdem, ob sie an Bodenstationen oder durch Satelliten ermittelt werden. Insbesondere seit 2003 weicht die mittlere globale Temperaturschätzung basierend auf Bodenstationen von der satellitengestützten Ermittlung in Richtung höherer Temperatur ab.
  4. Die in der unteren Troposphäre erfassten Temperaturschwankungen treten in der Regel auch in höheren Lagen auf, und die seit ca. 2002 festgestellte Temperaturkonstanz (Pause) wird in allen Höhenlagen einschließlich der Tropopause und in der darüber liegenden Stratosphäre festgestellt. In der Stratosphäre hatte die „Temperaturpause“ jedoch bereits um 1995 begonnen, 5 bis 7 Jahre vor Beginn einer ähnlichen „Temperaturpause“ in der unteren Troposphäre nahe der Oberfläche des Planeten. Die stratosphärische Temperatur- „Pause“ dauert nun etwa 24 Jahre lang ohne Unterbrechung.
  5. El Niño war 2015/16 einer der stärksten seit Beginn der Aufzeichnung im Jahr 1950. In Anbetracht der gesamten Aufzeichnung sind die jüngsten Schwankungen zwischen El Niño und La Niña jedoch nicht ungewöhnlich.
  6.  Seit 2004, als die Argo-Messstellen [6] in Betrieb gingen, haben sich die Weltmeere über 1900 m Tiefe im Durchschnitt etwas erwärmt. Die maximale Erwärmung (zwischen der Oberfläche und 120 m Tiefe) betrifft hauptsächlich Ozeane in der Nähe des Äquators, wo die einfallende Sonnenstrahlung maximal ist. Im Nordatlantik hingegen ist seit 2004 eine Abkühlung festgestellt worden.
  7.  Weltweite Daten von Gezeitenmessgeräten deuten auf einen durchschnittlichen weltweiten Meeresspiegelanstieg von 1 bis 1,5 mm / Jahr hin, während der Satellitendatensatz einen Anstieg von etwa 3,2 mm / Jahr vermuten lässt. Für den großen Unterschied zwischen den beiden Datensätzen gibt es noch keine allgemein akzeptierte Erklärung.
  8. Seit 1979 nahm das Ausmaß des Eises auf dem Meer an der Arktis ab und an der Antarktis zu. Diesen allgemeinen Trends überlagert, sind jedoch auch Schwankungen von kürzerer Dauer wichtig. In der Arktis ist eine periodische Abweichung von 5,3 Jahren von Bedeutung, während in der Antarktis eine Abweichung von etwa 4,5 Jahren beobachtet wird. Beide Zyklen erreichten 2016 gleichzeitig ihr Minimum, was das gleichzeitige Minimum im globalen Meereisausmaß erklärt. Möglicherweise hat jetzt eine neue Phase begonnen, die sich in Richtung einer zunehmenden Eisfläche in beiden Hemisphären entwickelt.
  9. Die Schneedecke der nördlichen Hemisphäre unterlag von Jahr zu Jahr erheblichen lokalen und regionalen Schwankungen. Die globale Tendenz seit 1972 ist jedoch insgesamt stabil.
  10. Die Werte der von Tropenstürmen und Hurrikans akkumulierter Zyklonenenergie (ACE) seit 1970 zeigen große Schwankungen von Jahr zu Jahr, jedoch keinen allgemeinen Trend hin zu einer niedrigeren oder höheren Aktivität. Gleiches gilt für die Anzahl der Hurrikan-Vorkommen in den kontinentalen Vereinigten Staaten, für die die Aufzeichnung 1851 beginnt.

 

[1] https://data.giss.nasa.gov/gistemp/faq/abs_temp.html

[2] https://www.dwd.de/DE/service/lexikon/begriffe/G/Globale_Durchschnittstemperatur_pdf.pdf;jsessionid=87BDF0D14E7329FD71749A85A6802D92.live21073?__blob=publicationFile&v=6

[3] Reto Kuttl, „Wie messen wir die Erderwärmung“, ETH Zürich, 23.06.2015, <ethz.ch>

[4] H. Kehl, „Rekonstruktion der mittleren Temperatur auf der Nordhalbkugel in den vergangenen 1.000 bis 2.000 Jahren“, Erläuterungen zur Vorlesung TWK an der TU-Berlin, Institut für Ökologie

[5] Ole Humlum, „State of the Climate 2018“, The Global Warming Policy Foundation Report 34

[6] Argo ist eine globale Anordnung von 3.800 frei im Meer schwimmenden Messstellen, die die Temperatur und den Salzgehalt der oberen 2000 m des Ozeans messen. Damit ist es erstmals möglich, die Temperatur, den Salzgehalt und die Geschwindigkeit des Oberen Ozeans kontinuierlich zu überwachen, und alle Daten werden innerhalb weniger Stunden nach der Erhebung veröffentlicht und verfügbar gemacht.