Was sind Klimamodelle?

Neben Messungen und Rekonstruktionen durch Klimaarchive nutzen Klimaforscher die physikalischen Gesetzmäßigkeiten in sogenannten Klimamodellen, um die Wechselwirkungsprozesse im Klimasystem zu untersuchen. Wie Klimaarchive ermöglichen Klimamodelle einen Rückblick in die Vergangenheit unseres Erdklimas. Klimamodelle sind aber auch eine wichtige Grundlage für das Verständnis der Vorgänge im Klimasystem selbst, für die Untersuchung beobachteter Veränderungen und ihrer Ursachen sowie für die Abschätzung von zukünftigen Entwicklungen. Darüber hinaus können Klimamodelle zur Prüfung von Hypothesen herangezogen werden. So ermöglichen Klimamodelle die Konzeption von zukünftigen Szenarien.

Klimamodelle sind vereinfachte computergenerierte Abbilder des realen Klimasystems, die auf leistungsstarken Großrechnern betrieben werden. Dabei werden Prozesse, Zustände und Gesetzmäßigkeiten der Natur durch physikalische Grundgleichungen dargestellt und auf dreidimensionalen Gitterpunktnetzen gelöst. Jeder dabei entstandene Würfel steht in Wechselwirkung mit den umliegenden Würfeln. So wird ein komplexes interaktives Gleichungssystem mit horizontalen und vertikalen Austauschvorgängen gebildet. Einflussfaktoren wie zum Beispiel die Sonnenaktivität, Vulkanismus oder Wechselbeziehungen zwischen Atmosphäre, Hydrosphäre, Kryosphäre, Biosphäre sowie Lithosphäre haben räumlich und zeitlich große Maßstäbe. Bestimmte kürzere oder räumlich kleinere Prozesse bleiben aber unberücksichtigt und können nur als „empirische Parameter“ in die Gleichung eingefügt werden. Klimamodelle haben eine enorme Entwicklung in den letzten Jahrzehnten erfahren.

Ein wichtiger Vorteil von Klimamodellen besteht darin, dass man so genannte Experimente durchführen kann, ohne in das real existierende System eingreifen zu müssen. Die Modelle helfen uns so, das Klimageschehen zu erforschen und zu interpretieren und damit wichtige Beiträge für die Abschätzung von Risiken für die Gesellschaft z.B. durch den Klimawandel zu liefern. Hierfür wird der Zustand des Klimas vor Beginn der industriellen Revolution, Mitte des 19. Jahrhunderts, in der Klimaforschung als Vergleichs- und Kontrollklima verwendet. So können die Auswirkungen des menschlichen Handels auf das System untersucht werden.



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[1] geändert nach: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, S. 99, Fig. 1.2, 2007