Globale Klimamodellierung Hoch entwickelte Klimamodelle versuchen, das Klima so realitätsnah wie möglich abzubilden und Aussagen über seine künftigen Veränderungen zu machen.

Wie verlässlich sind Klimamodelle?

Für die Öffentlichkeit sind die wichtigsten Botschaften der Klimamodellrechnungen die Projektionen des zukünftigen Klimas. Gerade hier setzen aber auch die Zweifel an. Die Ergebnisse der Modellrechnungen lassen sich schlechterdings nicht verifizieren. Anders als bei Wettervorhersagen liegen sie in einer fernen Zukunft. Dennoch gibt es einige gute Gründe für die Glaubwürdigkeit der Modelle. Der 4. Bericht des Weltklimarates IPCC von 2007 führt dazu fünf Argumente an (Randall, D.A., et al., 2007):

• Klimamodelle basieren auf den bekannten physikalischen Gesetzen und auf Beobachtungen.
• Klimamodelle sind in der Lage, wichtige Aspekte des gegenwärtigen Klimas zu reproduzieren.
• Klimamodelle sind in der Lage, wichtige Aspekte des vergangenen Klimas und vergangener Klimaänderungen zu reproduzieren, z.B. des Letzten Glazialen Maximums, der Kleinen Eiszeit und den Temperaturanstieg der letzten Jahrzehnte als Folge der zunehmenden Konzentration von Treibhausgasen in der Erdatmosphäre.
• Wettervorhersagemodelle, die oft die Ausgangsbasis für ein Klimamodell liefern, werden erfolgreich für Wetterprognosen und saisonale Vorhersagen eingesetzt. Die Projektionen von früheren Klimamodellrechnungen für die letzten beiden Jahrzehnte stimmen im Großen und Ganzen mit den darauf folgenden Beobachtungen überein. Die Kernaussagen früherer und aktueller Modelle haben sich nicht wesentlich geändert.
• Die weltweit von verschiedenen Forschergruppen entwickelten Klimamodelle stimmen mit ihren grundlegenden Ergebnissen im Wesentlichen überein.

Allerdings ist zu bedenken:

• Modelle sind nur begrenzt in der Lage, bestimmte Parameter und Phänomene im Klimasystem präzise wiederzugeben, wie z.B. die Entstehung von Wolken und Niederschlag sowie etwa Rückkopplungen mit der Kryosphäre (diese umfasst alle mit Eis bedeckten Oberflächen der Erde. Herausforderungen stellen immer noch die Simulationen von Extremereignissen, außertropischen Stürmen und z.B. die Vorhersage des El-Niño-Phänomens dar.
• Für lange zurückliegende Zeiträume, für die keine Beobachtungen vorliegen, muss zur Verifizierung von Simulationsergebnissen auf „natürliche Klimaarchive“, sogenannte Proxydaten, zurückgegriffen werden, die nur mittelbar Rückschlüsse auf das Klima zulassen (beispielsweise Baumringe oder Bohrkerne).
• Erfolgreiche „Nachmodellierungen“ über wenige Jahrzehnte des jüngst vergangenen Klimas sind keine Garantie dafür, dass auf diese Weise auch die relevanten Prozesse erfasst werden, die die sehr langfristigen Klimaänderungen in der Zukunft bestimmen.

In den Jahren zwischen dem vierten und fünften Bericht des Weltklimarates IPCC sind jedoch einige bedeutende Fortschritte in der Modellierung des Klimas erzielt worden. Die Rechenkapazitäten sind in dieser Zeit deutlich gestiegen. Dadurch konnte zum einen die Auflösung verbessert werden; vor allem aber wurde die erhöhte Computerleistung in eine größere Komplexität der Modelle bis hin zur Entwicklung von Erdsystemmodellen gesteckt (s.o.). Die neue Generation von Klimamodellen war dadurch in vielen Fällen besser in der Lage als die Vorgängergeneration, das gegenwärtige Klima und seine Veränderungen in Übereinstimmung mit den Beobachtungen zu simulieren. Die weiteren Fortschritte auf dem Weg zum sechsten Bericht des IPCC (2021) durch eine höhere Auflösung und zunehmende Komplexität der Erdsystemmodelle sind oben beschrieben.

Klimamodelle sind und bleiben Modelle mit allen zuvor beschriebenen Einschränkungen und Unsicherheiten. Sie sind jedoch ein äußerst brauchbares Instrument, um das Klimasystem und seine Veränderungen zu verstehen. In der Kombination von globalen und regionalen Klimamodellen sind wir in der Lage, innerhalb einer gewissen Bandbreite Entwicklungen auf unterschiedlicher räumlicher Skala zu projizieren. Die Ungewissheiten hinsichtlich der Entwicklung der globalen Emissionen anthropogener Treibhausgase werden jedoch bestehen bleiben.