Die aktuelle Generation von Klimamodellen hat einen bemerkenswerten Fortschritt in der Genauigkeit erreicht, wie eine umfassende Vergleichsstudie zeigt. Dr. Lukas Brunner, ein Forscher des Exzellenzclusters CLICCS an der Universität Hamburg, hat herausgefunden, dass die heutigen Modelle die realen klimatischen Bedingungen so präzise abbilden, dass nicht mehr die Modelle selbst der limitierende Faktor sind, sondern vielmehr die verfügbaren Messdaten. Diese Erkenntnisse wurden in der wissenschaftlichen Zeitschrift „Communications Earth & Environment“, die zum Nature-Verlag gehört, veröffentlicht.
Klimamodelle spielen eine entscheidende Rolle bei der Vorhersage der Temperaturen auf der ganzen Welt, sei es in der Sahara, der Antarktis oder an der Nordseeküste. Die Ergebnisse dieser Modelle bilden die Basis für wichtige Berichte des Weltklimarats und unterstützen politische Maßnahmen wie das Pariser Klimaabkommen. Daher stellt sich die Frage, wie genau diese Modelle tatsächlich sind und wie sich ihre Leistungsfähigkeit im Laufe der letzten Jahrzehnte verändert hat. Um diese Fragen zu beantworten, untersuchte Dr. Brunner zusammen mit seinem Team 176 verschiedene Klimamodelle, die in den letzten 30 Jahren entwickelt wurden.
Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass die Temperaturprognosen der Klimamodelle im Durchschnitt deutlich präziser geworden sind. „Es ist faszinierend, was bereits vor dreißig Jahren möglich war“, kommentiert Brunner. „Ein hochqualitatives Modell aus den 1990er Jahren kann in seiner Leistungsfähigkeit durchaus mit einem durchschnittlichen Modell von heute verglichen werden.“ Besonders bemerkenswert sind die neuartigen kilometerauflösenden Modelle, die in der Lage sind, das Klimasystem mit einer Auflösung von nur fünf bis zehn Kilometern zu simulieren, während zuvor eine Auflösung von etwa 100 Kilometern gängig war. Diese höhere Auflösung ermöglicht es, komplexe meteorologische Phänomene, wie die Entstehung von Gewitterzellen, direkt zu modellieren, anstatt sie nur anhand statistischer Näherungen zu schätzen.
Ein herausragendes Beispiel für diese neuen Entwicklungen ist das ICON-Erdsystemmodell, das am Max-Planck-Institut für Meteorologie entwickelt wurde. Dieses Institut ist ein Partner des CLICCS-Clusters. Ein weiteres bedeutendes Modell, das IFS, stammt vom Europäischen Zentrum für mittelfristige Wettervorhersage, das eng mit der Hamburger Klimaforschung kooperiert. Erstaunlicherweise erreichen einige der neuesten Versionen des IFS-Modells eine bemerkenswerte Nähe zu den tatsächlichen Beobachtungsdaten, mit denen die Berechnungen abgeglichen werden. „Man könnte sagen, dass die Modellierung mittlerweile unsere Messrealität eingeholt hat“, erklärt Brunner. Die Limitationen kommen jetzt nicht mehr von den Modellen, sondern von der Genauigkeit der Messdaten.
In der Studie wurden zahlreiche Szenarien mit verschiedenen Modellen berechnet und deren Ergebnisse mit den tatsächlich gemessenen Werten verglichen. Dabei nutzte das Forschungsteam nicht nur einen Referenzdatensatz, sondern führte insgesamt zehn verschiedene Berechnungen durch, um die Qualität der unterschiedlichen Datensätze zu berücksichtigen. Es zeigte sich, dass die Einschätzung der Modellqualität stark von den verfügbaren Daten abhängt. Zudem zeigt die Untersuchung, dass die bloße Erhöhung der Modellauflösung nicht automatisch zu besseren Ergebnissen führt. „Die bloße Verdopplung der Auflösung eines Modells ohne weitere Anpassungen führt in der Regel nicht zu einer Verbesserung der Ergebnisse“, betont Brunner. Der Schlüssel liegt darin, dass auch die physikalischen Modelle und deren Feinabstimmung an die neue Auflösung angepasst werden müssen.
Neben Dr. Brunner waren auch Forscher der Universität Wien, des Max-Planck-Instituts für Meteorologie, des Alfred-Wegener-Instituts und der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich an der Studie beteiligt. Das Exzellenzcluster CLICCS an der Universität Hamburg setzt sich mit der Frage auseinander, wie sich das Klima verändert und wie die Gesellschaft auf den Klimawandel reagiert. Die zentralen Fragestellungen lauten: Welche plausiblen Klimazukünfte sind denkbar, und wie können wir die gewünschten Klimazukünfte erreichen?
