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Klimawissenschaft, die wir europäischen Politikern erklären, um das Pariser Abkommen einzuhalten

Der nächste IPCC-Bericht, der in Bearbeitung ist, stützt sich auf die Klimamodelle der neuesten Generation: die Erdsystemmodelle. Sie ermöglichen es uns, die Auswirkungen des Klimawandels zu untersuchen und sind der Schlüssel zu Entscheidungen, die es uns ermöglichen, das Pariser Abkommen einzuhalten.

Tatsächlich haben wir im Rahmen des CRESCENDO-Projekts die Informationen dieser Modelle bei verschiedenen Treffen zwischen Wissenschaftlergruppen und der Umweltkommission des Europäischen Parlaments erläutert.

Während der Sitzungen wurden auf der Grundlage dieser Instrumente drei Schlüsselelemente zur Einhaltung des Pariser Abkommens angesprochen:

  • Keine Netto-CO-Emissionenzwei vor 2050 und mehrere Jahrzehnte aufrechterhalten.

  • Ein schneller und dauerhafter Wechsel von fossilen Brennstoffen zu erneuerbaren Energien.

  • Wir müssen den globalen Energiebedarf senken.

Teilnehmer an einem der Treffen zwischen Wissenschaftlern und Mitgliedern des Europäischen Parlaments und der EG.
CRESCENDO-Projekt

Diese Modelle sind das Ergebnis der Entwicklung globaler Klimamodelle in den letzten Jahrzehnten. Sie sammeln das interdisziplinäre Wissen, das zur Diagnose der Auswirkungen des Klimawandels erforderlich ist. Entwerfen Sie daher Maßnahmen, die den globalen Umweltnotstand, den wir erleben, mindern.

Evolution globaler Klimamodelle

Ältere Leser werden sich mit Drucklinien und Buchstaben an jene Shows der Zeit erinnern: EIN, Antizyklon und zweitevon Böen. Auf diese Weise codierten Meteorologen die verfügbaren Druckmessungen in konzeptionelle Modelle, die es ermöglichten, den Zustand der Atmosphäre zu diagnostizieren und vorherzusagen.

Obwohl diese Linien und Buchstaben manchmal noch angezeigt werden, basieren die heutigen Wetterprogramme weitgehend auf sogenannten numerischen Vorhersagemodellen. Ihre Ergebnisse werden zusammen mit einigen Satellitenbildern präsentiert.

Die in der Meteorologie und Klimatologie verwendeten Methoden und Werkzeuge haben sich seit den 1980er Jahren erheblich weiterentwickelt. Es gab auch eine fortschreitende Konvergenz zwischen numerischen Wettervorhersagemodellen und Klimamodellen, da beide auf denselben physikalischen Prinzipien beruhen.

Entwicklung globaler Klimamodelle hin zu Modellen des Erdsystems.
Ramiro Checa-García, Autor zur Verfügung gestellt

Unsere tägliche Wahrnehmung des meteorologischen Wetters konzentriert sich im Wesentlichen auf drei Aspekte: Temperatur, Regen und Wolkendecke. Diese drei Aspekte treten auf und werden in der Schicht der Atmosphäre gemessen, die der Erdoberfläche, der Troposphäre, am nächsten liegt.

Wir wissen jedoch, dass diese Faktoren nicht nur durch das bedingt sind, was in den Luftmassen der Troposphäre geschieht. Sie betreffen auch andere externe Systeme. Die Jahreszeiten sind zum Beispiel durch die Veränderung des Sonnenlichts aufgrund der periodischen Bewegungen der Erde bedingt.

Ein weiterer paradigmatischer Fall ist der Ozean, der nach unserer täglichen Wahrnehmung das Wetter an der Küste im Vergleich zu Binnengebieten mildert oder mildert. Die Realität ist, dass der Ozean eine Schlüsselrolle für das Klima (und das Wetter) und seine Variabilität spielt. Die berühmten Phänomene El Niño und La Niña sind das Ergebnis der Wechselwirkung der Atmosphäre mit dem Ozean.

Aus diesen Gründen bestand die erste Phase bei der Erstellung globaler Klimamodelle darin, sowohl das Atmosphärensystem als auch das Ozeansystem und seine Eisplatten (die Kryosphäre) einzubeziehen. Diese Art von Klimamodell heißt globales gekoppeltes Klimamodell Es wurde bereits in den 80er Jahren verwendet und war ein Schlüsselelement im ersten IPCC-Bericht von 1990. Es dokumentierte und warnte bereits vor dem Klimawandel und einigen seiner Folgen wie der globalen Erwärmung und dem Anstieg des Meeresspiegels. .

In den frühen 1980er Jahren stellten mehrere Wissenschaftler fest, dass die Industrie und ihre Emissionen von Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW) zu einem signifikanten Rückgang der Ozonmenge in der Stratosphäre geführt hatten. Das sogenannte Loch in der Ozonschicht hat den Südpol schwer getroffen.

Diese Entdeckung war der Schlüssel, um zu erkennen, dass unser Handeln die Umgebung verändert, in der wir leben. In diesem Fall sind die FCKW-Konzentrationen im Vergleich zu anderen Gasen zwar sehr niedrig, ihre Auswirkungen auf die Ozonschicht sind jedoch dramatisch.

Diese Entdeckung löste eine Reaktion der internationalen Gemeinschaft durch das Montrealer Protokoll aus, das 1989, ein Jahrzehnt nach der wissenschaftlichen Entdeckung, in Kraft trat.

Das Erkennen des Phänomens bestätigte die Bequemlichkeit der Integration anderer Subsysteme des Erdsystems in unsere Klimamodelle.

In dem besprochenen speziellen Fall ist die Atmosphäre zusätzlich zu Wasserdampf und Inertgasen chemisch aktiv. Da darin Reaktionen anderer Art auftreten, ist es wünschenswert, eine Modellierung dieser chemischen Prozesse einzuschließen. Dies hat zu sogenannten interaktiven Chemie-Klimamodellen geführt. Das klassische Klimamodell ermöglicht es somit, den Transport der emittierten Substanzen zu bestimmen. Im interaktiven Chemieteil können Sie chemische Reaktionen bewerten.

Diese Modelle ermöglichen es beispielsweise, die Entwicklung des Ozonlochs, die Reaktionen der bei Vulkanausbrüchen emittierten Substanzen oder die Rolle anthropogener Emissionen abzuschätzen. Sie ermöglichen aber auch die Bewertung von Sekundäreffekten in der Atmosphäre und im Klima, da Substanzen, die aus chemischen Reaktionen stammen, mit anderen Teilsystemen interagieren können.

Zum Beispiel ist das Vorhandensein von atmosphärischen Partikeln für die Bildung von Wolken notwendig. Die Emissionen dieser Partikel und ihre Produktion in die Atmosphäre durch die Emission bestimmter Gase führen zur anthropogenen Veränderung von Wolkensystemen.

Wenn wir auch Änderungen der Oberfläche (Entwaldung und Änderungen der Landnutzung) berücksichtigen, haben wir ein Modell, das ein anderes Element des Erdsystems integriert.

Veränderungen in der Vegetationsbedeckung verändern die Bodenfeuchtigkeit sowie deren Wechselwirkung mit der Strahlung. Da die meisten unserer Aktivitäten in der Biosphäre stattfinden, ist es außerdem interessant zu modellieren, wie sich Änderungen in der Atmosphäre darauf auswirken.

In ähnlicher Weise werden Modelle mariner Ökosysteme in Ozeanmodelle aufgenommen und ihre Wechselwirkung mit den übrigen Elementen untersucht.

Es wurde zum Beispiel entdeckt, dass der Transport von Mineralpartikeln, die in der Sahara emittiert werden, in die Atmosphäre sowohl die marinen Ökosysteme des Atlantiks als auch des Amazonas befruchtet. Diese neuen Elemente, die in die Modelle integriert sind, können zur Quantifizierung dieser Prozesse beitragen.

Aktuelle Klimamodelle, die alle diese Subsysteme enthalten, werden als Erdsystemmodelle bezeichnet. Sie ermöglichen eine detailliertere Beschreibung der verschiedenen Zyklen, die in der Natur existieren und bei denen sich die menschliche Aktivität wie der Wasserkreislauf in Kohlenstoff- und Stickstoffkreisläufe ändert.

Heute wissen wir auch, dass ein erheblicher Teil des von uns emittierten CO₂ an der Meeresoberfläche absorbiert wird. Der Ozean nimmt aktiv am Kohlenstoffkreislauf teil und bewahrt uns bisher vor größeren Auswirkungen auf die Atmosphäre.

Erdsystemmodelle
Schema mit den Hauptprozessen in aktuellen Erdsystemmodellen.
Autor zur Verfügung gestellt

Im Kontext von Erdsystemmodellen ist es möglich, chemische und Umweltveränderungen aufgrund des Klimawandels zu bewerten: in der Biosphäre, in den Ozeanen oder in der Stratosphäre. Dies ist einer der Gründe, die heute die Verwendung zur Bewertung künftiger Szenarien und ihre Auswirkungen auf die Ziele des Pariser Abkommens erläutern.

Die Bedeutung von Erdsystemmodellen

Die Hauptschlussfolgerung zur anthropogenen Natur des gegenwärtigen Klimawandels hat sich seit dem ersten IPCC-Bericht nicht geändert. Die wesentliche Verbesserung der Modelle hat es jedoch ermöglicht, detaillierte Diagnosen ihrer Ursachen zu erstellen, ihre Folgen zu erkennen und zukünftige Szenarien vorherzusagen.

Die Modelle des terrestrischen Systems werden uns in den kommenden Jahren über die sozialen Veränderungen informieren, die erforderlich sind, um Phänomene wie die Versauerung der Ozeane und ihre Auswirkungen auf die Meeresökosysteme, die negative Rolle des Klimawandels auf die Ernteerträge und die Veränderung der Muster von zu mildern Niederschlag und seine Veränderung in Bezug auf die verfügbaren Wasserressourcen und die größere Wahrscheinlichkeit extremer Ereignisse in verschiedenen Regionen des Planeten, unter anderem.

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