T R E I B H A U S E F F E K T Aus allen Wolken gefallen

Klimamodelle sind kein Wetterbericht. Die jüngsten Unwetter haben auch die Wissenschaftler überrascht

ZEIT-Grafik, Quelle: IPCC

Kommando zurück, das waren die Meldungen vom Sommer 2000. In dieser Woche müssen die Einwohner Dresdens das Wasser aus ihren Kellern pumpen. Und die mörderische Hitze herrscht nur auf den griechischen Inseln. Denn ganz Mitteleuropa leidet unter Dauerregen; die Mallorca-Urlauber bibbern bei 15 Grad.

Rekordkälte, Rekordhitze, Rekordregen - nicht nur in diesem Jahr schlägt das Wetter Kapriolen. Superlative wie "die größte seit Beginn der Wetteraufzeichnungen gemessene Niederschlagsmenge" hört man immer öfter. Das war doch früher nicht so? Sind die Überschwemmungen dieses Sommers oder die Hitzewelle des vergangenen Jahres also bereits die Vorboten der vom Menschen verursachten Klimakatastrophe? In diesen Tagen stehen bei den Klimaforschern die Telefone nicht still. Doch auf die entscheidende Frage geben alle ausweichende Antworten.

"Kein Klimaforscher kann Ihnen sagen: Dieses spezielle Ereignis ist eine Folge der globalen Erwärmung", sagt beispielsweise Hans-Joachim Schellnhuber, Direktor des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK). Dass in Österreich die Flüsse überlaufen, liegt zunächst einmal an der so genannten Fünf-b-Wetterlage, bei der ein Genua-Tief die Alpen überquert und auf seinem Weg ganze Landstriche unter Wasser setzt (Grafik Seite 28). Doch Wetter ist nicht Klima - das eine beschreibt eine momentane Situation, das andere ist eine statistische Größe. Für einen Klimaforscher kann die Frage nur lauten: Wird es solche extremen Wetterereignisse in Zukunft häufiger geben als heute? Kommt die "Jahrhundertflut" in Zukunft alle 30 Jahre?

Allerdings geben die Forscher auch auf diese Frage nur ungern eindeutige Antworten. "Genauso gut könnte man fragen, welche Schwalbe den Sommer verursacht", mokiert sich der Physiker Ulrich Cubasch vom Deutschen Klimarechenzentrum (DKRZ) in Hamburg. Nur so viel: "Die Unwetter passen ins Bild."

Die Zurückhaltung der Klimaforscher hat ihren Grund. Die Computermodelle der Klimaentwicklung können zwar gut globale Durchschnittstemperaturen und -niederschläge berechnen, aber schlecht zeitlich und räumlich begrenzte Phänomene vorhersagen. Der Konsens der Klimagemeinde lässt sich etwa so zusammenfassen: Weil die Temperaturunterschiede auf der Erde zunehmen und dadurch mehr Dynamik in die Atmosphäre kommt, wird das Wetter insgesamt wilder. Auch eine Zunahme der Niederschläge in Europa wird vorhergesagt - allerdings für den Winter und nicht für den Sommer. Die aktuellen Wolkenbrüche auf Mallorca sind eher untypisch, denn das Sommerklima im Mittelmeerraum soll nach den Prognosen heißer und trockener werden als heute.

Europa ist allerdings nicht gerade das Sorgenkind der Klimaforscher - die wirklich extremen Veränderungen werden in anderen Regionen stattfinden. Etwa in Asien, wo der Monsun aus den Fugen zu geraten droht, oder in den kleinen Inselstaaten im Indischen Ozean, die ganz im Meer versinken könnten. Trotz des nassen deutschen Sommers bleibt Hans-Joachim Schellnhuber bei der Prognose: "Es gibt nur drei Gebiete auf der Erde, wo der Niederschlag deutlich zunehmen wird: Nordamerika, Nordasien und die Sahara - dort werden in Zukunft über 20 Prozent mehr Niederschlag fallen."

Der Golfstrom fällt durchs Raster

Das Bild der Klimaforscher ist insgesamt noch recht grobkörnig. Ulrich Cubasch und seine Mitarbeiter haben ein Modell entwickelt, mit dem sie das Klima auf der Erde von 1850, dem Beginn der Industrialisierung, bis 2100 berechnen. Dabei überziehen sie die Erdkugel mit einem virtuellen Netz, das alle 250 Kilometer einen Knoten hat. Für jeden dieser Punkte berechnen sie unter anderem Temperatur und Niederschlag. Auf Deutschland entfällt bei dieser Rasterfahndung nur eine Hand voll Simulationspunkte. Dann rechnet der Hochleistungscomputer des DKRZ ein Jahr lang. Heraus kommt ein allgemeiner Trend mit Durchschnittswerten. Wenn die Klimadaten von 1850 bis heute mit dem Modell übereinstimmen, vertrauen die Wissenschaftler auch der Prognose für die nächsten 100 Jahre.

Doch selbst diese groben Vorhersagen sind mit Vorsicht zu genießen. Bei einer Auflösung von 250 Kilometern lässt sich nicht einmal Europas Standheizung, der Golfstrom, ausreichend erfassen. Diese Meeresströmung bringt warmes Wasser vom Golf von Mexiko in unsere Breiten. Ihr Versiegen würde hierzulande nach Berechnungen des PIK zu einer Abkühlung um bis zu fünf Grad führen. Doch der weniger als 100 Kilometer breite Golfstrom fällt durch das Raster vieler Klimamodelle.

Um bessere Aussagen über die Entwicklung des regionalen Klimas machen zu können, müssten die Forscher das Netz enger ziehen. Und dazu brauchen sie bessere Rechner. Mit einer Mischung aus Neid und Ehrfurcht blicken die Klimaforscher derzeit nach Japan. Dort wurde unlängst der Earth Simulator in Betrieb genommen, der leistungsfähigste Rechner der Welt. Er ist fünfmal so schnell wie der beste Computer der USA. Gern würden die Deutschen ihr Modell bei den Kollegen testen - noch kochen die Klimaexperten in jedem Land ihr eigenes Süppchen. Immerhin, eine bessere Zusammenarbeit ist geplant.

Just vor den jüngsten Unwettern ist indessen ein Streit über die Qualität der Klimamodelle entbrannt. Der theoretische Physiker Armin Bunde von der Universität Gießen und andere Forscher haben die Wetterdaten der vergangenen 100 Jahre analysiert und dabei unerwartete Korrelationen entdeckt. Die Schwankungen um den Temperaturmittelwert seien "über sehr lange Zeitspannen hinweg untereinander gekoppelt", was Bunde als "überraschend langes Gedächtnis" der Natur bezeichnet. Ein solches Verhalten, das er auch in Schlafzyklen und Herzrhythmen zu entdecken meint, trage "universelle Züge". Doch diese Langzeitkorrelationen würden von den Klimamodellen nicht wiedergegeben. "Die Klimamodelle haben den Härtetest nicht bestanden", befand Schellnhuber, der diese These zusammen mit Bunde im Juli in einem aufsehenerregenden Fachartikel vertrat.

ZEIT-Grafik, Quelle: DWD

Die Community der Klimaforscher überzeugten sie nicht. "Theoretiker meinen immer, sie müssten Gott und die Welt mit einem Universalgesetz erklären", frotzelt Ulrich Cubasch. Im Übrigen hätten die Kritiker nur die Daten weniger Wetterstationen analysiert, obwohl es weltweit mehr als 2000 gebe. Nach beträchtlicher Aufregung sah sich Schellnhuber vergangene Woche zu der Klarstellung genötigt, dass die Klimamodelle "in vielen Tests ihre Leistungsfähigkeit bewiesen" hätten und dass sich damit "insbesondere die künftige Erwärmung unseres Planeten" abschätzen lasse. Seine Kritik sollte nur dazu beitragen, die Klimamodelle weiter zu verbessern, sagt Schellnhuber heute.

So schnell werden die Klimaprognosen in der Tat nicht ins Wanken geraten. Denn in einem für die Wissenschaft einmaligen Vorgang einigen sich die Klimaforscher im Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) alle paar Jahre auf einen gemeinsamen Nenner. Die Abstimmungsprozedur des IPCC steht den komplizierten Rückkopplungen der Atmosphärenchemie in nichts nach. Mehr als 500 Wissenschaftler verfassten vor zwei Jahren einen 1000-seitigen Bericht, der von 300 weiteren Experten begutachtet wurde. Ergebnis:

- Die beobachtete Erwärmung der letzten 50 Jahre ist wahrscheinlich zum Großteil auf menschliche Aktivität zurückzuführen.

- Die Erde erwärmt sich im nächsten Jahrhundert im globalen Mittel um 1,4 bis 5,8 Grad.

- Der Meeresspiegel steigt bis zum Jahr 2100 voraussichtlich um 9 bis 88 Zentimeter an.

- Sommerliche Dürren, starke Niederschlagsschwankungen und Überschwemmungen werden in allen mittleren Breiten zunehmen.

Die Unsicherheiten in der Prognose beruhen auf verschiedenen Szenarien für die künftige Umweltverschmutzung. Auch sind noch diverse physikalische Prozesse unklar. Bis 2007, wenn der nächste IPCC-Report vorliegen soll, wollen die Forscher ihre Modelle weiter verbessern. Thomas Stocker, Klimaforscher an der Universität Bern und Koautor des IPCC-Abschlussberichts, hofft, dass sich die Bevölkerung und vor allem die Politiker bis dahin an die statistischen Aussagen der Klimaforscher gewöhnt haben - so, wie man heute schon mit statistischen Aussagen des Wetterberichts umgeht: "Wenn mit 85-prozentiger Wahrscheinlichkeit Regen angesagt wird, lässt man die Grillparty lieber ausfallen."

Für die Vorhersage aktueller Wetterkatastrophen dagegen sind die Aussagen der Klimaforschung eher von untergeordneter Bedeutung. Doch beide nähern sich einander an. "Die Physik der Klimamodelle ist dieselbe wie die der Meteorologen", sagt Ulrich Cubasch. Während die Klimaforscher ihre Modelle regionalisieren wollen, versuchen die Meteorologen, langfristige Prognosen zu erstellen. Dabei helfen ihnen zunehmend auch Wetterbeobachtungen aus dem All, etwa vom europäischen Satelliten Envisat oder dem Satellitenthermometer Aqua der Nasa, das in der vergangenen Woche die ersten Bilder zur Erde funkte. Der Wetterbericht für das nächste Jahr bleibt jedoch eine Illusion - dafür ist das Wetter zu chaotisch.

Ob die Extremereignisse nun alle 10 oder alle 30 Jahre auftreten - man muss in jedem Fall darauf vorbereitet sein. "Wir sind jetzt schon lausig ans Klima angepasst", sagt Schellnhuber. Wer als Heilmittel gegen Überschwemmungen nur die Reduzierung der CO2-Emissionen predigt, der verkennt die Dimensionen und Zeitskalen des Problems. Auf die Wetterphänomene der nächsten Jahrzehnte haben die Klimaschutzmaßnahmen von heute keinen Einfluss - so träge ist die Atmosphäre. Das Ziel der "großen" Klimapolitik ist es, die so genannten "Veränderungen erster Ordnung" zu verhindern - etwa ein Umkippen des Golfstroms in den nächsten 100 bis 200 Jahren. Dieses Umkippen ist nach heutigen Erkenntnissen aber eher unwahrscheinlich. Langsame, graduelle Veränderungen sind zumindest in Europa kein grundsätzliches Problem. "Wenn es jedes Jahr ein hundertstel Grad wärmer wird", sagt Schellnhuber, "habe ich keine Bedenken, dass eine Gesellschaft wie die deutsche sich daran anpassen kann. Dann ist ein laufendes regionales Katastrophenmanagement völlig ausreichend."

Um Ratschläge für den Umgang mit den Wetterkapriolen zu geben, gehen die Klimafolgenforscher nicht von den Modellen und ihren eher vagen Prognosen für die einzelnen Regionen aus. In ihren so genannten Vulnerabilitätsanalysen fragen sie eher umgekehrt: Durch welche Wettergeschehen ist etwa eine Stadt wie Berlin an welchen Stellen verwundbar? Die Klimaveränderung ist dabei nur ein Faktor, in unseren Breiten sind Größen wie die Zersiedelung der Landschaft und die Versiegelung der Böden wichtiger. Sie haben in den vergangenen Jahrzehnten dafür gesorgt, dass etwa die Kanalisationen der großen Städte mit großen Niederschlagsmengen nicht mehr fertig werden. Wenn dann eine ungünstige Konstellation von Umweltbedingungen auftritt, ist plötzlich der Kanal voll und die Katastrophe da.

Aber kaum eine Stadt hat eine entsprechende Analyse durchgeführt, um diese Risiken tatsächlich zu beziffern. Dabei ist eine solche Modellrechnung relativ preiswert - im Vergleich zu den Investitionen, die danach nötig werden, etwa die Generalüberholung der Kanalisationsnetze und die Erhöhung der Deiche. Denn den neuerdings gehäuft auftretenden extremen Wettergeschehen kommt man langfristig weder mit Sandsäcken noch mit Appellen zum Energiesparen bei.