Alle Klimamodelle leiden unter demselben Manko: Das Zusammenspiel von Wolken, Wetter und Meeresströmungen ist derart komplex, dass man zur exakten Simulation künftiger Entwicklungen wohl einen Computer von der Größe des Globus' benötigte. Um dennoch die Verlässlichkeit ihrer Szenarien zu erhöhen, sind die Wissenschaftler seit einigen Jahren dazu übergegangen, ihre theoretischen Modelle daran zu testen, wie genau sie Klimazustände der Vergangenheit vorhersagen.

Die jüngste Studie dieser Art, die in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Science vorgestellt wird, wartet mit einem alarmierenden Befund auf: Bis zum Jahr 2100 könnten auf der Erde Zustände herrschen wie in der so genannten Eem-Warmzeit vor rund 130.000 Jahren. Das würde eine Temperaturerhöhung um 3 bis 5 Grad bis zum Ende dieses Jahrhunderts bedeuten, ein schnelles Abschmelzen der arktischen und antarktischen Eisschichten und in der Folge einen Anstieg des Meeresspiegels um 4 bis 6 Meter. 4 bis 6 Meter! Ein Horror-Szenario. Der letzte Zustandsbericht des internationalen Klimagremiums IPPC hatte vor fünf Jahren noch einen Meeresanstieg bis zum Ende des Jahrhunderts um 9 bis allenfalls 88 Zentimeter prophezeit. Schon damit, so das IPCC, wären Millionen Menschen in Küstengebieten und auf Inseln bedroht. (siehe ZEIT Nr. 05/2001). Kaum auszumalen, welche Folgen jene Wassermassen hätten, die Jonathan Overpeck und Bette Otto-Bliesner jetzt in Science in Aussicht stellen.

Derzeit zeigen die Messungen zwar "nur" einen Meeresanstieg von etwa 2,6 mm pro Jahr, hochgerechnet also 26 Zentimeter bis zum Ende des Jahrhunderts. Allerdings könnte sich das schnell ändern, warnen die beiden Klimaforscher: "Lange vor dem Ende dieses Jahrhunderts könnte eine Schwelle überschritten werden, die einen Anstieg des Meeresspiegels um viele Meter auslöst."

Schon heute beobachten Eisforscher mit Erschrecken, dass die Gletscher in Arktis und Antarktis sich schneller verändern, als die Wissenschaft bisher für möglich gehalten hätte. Gleich mehrere Studien in derselben Science -Ausgabe dokumentieren, dass sich etwa die Fließgeschwindigkeit mancher Gletscher dramatisch erhöht hat. Und diese Bewegungsdynamik kann den Effekt der globalen Erwärmung noch verstärken: Gletscherzungen, die in Kontakt mit (wärmerem) Meerwasser kommen, schmelzen deutlich schneller ab als jene auf dem kontinentalen Festland. Auch wenn diese Vorgänge im Detail noch nicht verstanden sind, versetzen sie die Forscher doch in Sorge. "In den Lehrbüchern steht, die Reaktionszeit eines Eisschildes betrage 1000 Jahre oder mehr", schreibt der Glaziologe Ian Joughin in Science , "keines der Modelle hat einen derart rapiden Wandel vorhergesagt".

Was geschieht, wenn die Temperaturen in der Zukunft weiter steigen? Diese Frage versuchen der Paläoklimatologe Overpeck und die Klimamodelliererin Otto-Bliesner mit einem Blick in die Erdgeschichte zu beantworten. Als Referenz dient ihnen dabei die so genannte Eem-Warmzeit, die letzte Zwischeneiszeit, die vor 129.000 Jahren begann und vor 118.000 Jahren endete. Korallenfunde belegen, dass der Meeresspiegel in dieser Zeit um 4 bis 6 Meter über dem heutigen Niveau lag. Verantwortlich dafür war der Globus selbst: Die Erdachse war stärker gekippt, so dass die nördlichen Breiten erheblich mehr Sonnenstrahlung abbekamen. Doch der damals abschmelzende grönländische Eisschild, so zeigen die Berechnungen, hob den Meeresspiegel nur um rund 2 bis 3 Meter an. Das restliche (Schmelz-)Wasser muss daher aus der Antarktis stammen, obwohl es dort wesentlich kälter war. Warum sind die Eismassen auch dort kollabiert? Hat das steigende Meerwasser die Eiszungen abgeschmolzen? Die Frage ist noch nicht geklärt, doch eines ist für Overpeck und Otto-Bliesner sicher: Was damals passierte, könnte wieder geschehen, wenn ähnliche Temperaturen wie in der Eem-Zeit herrschen.

Um diese These zu prüfen, ließen sie ihr Computerprogramm zunächst rückwärts laufen und das Klima in der Eem-Zeit simulieren. Als die Ergebnisse aus dem Rechner mit den paläoklimatischen Befunden übereinstimmten, berechneten sie mit dem selben Modell das Klima der nächsten hundert Jahre. Und siehe da: Wenn man eine Zunahme der Treibhausgase um 1 Prozent pro Jahr voraussetze, schreiben die Forscher in Science , erreichten die Temperaturen 2100 einen Stand wie in der Eem-Zeit – mit ähnlichen Folgen für Eisschichten und Meeresspiegel. Allerdings müssen die beiden einräumen, dass solche Planspiele stark vom verwendeten Modell abhängen. Ihr eigenes Simulationsprogramm erschiene ihnen jedoch "angemessen akkurat".