Klimaprognosen verschiedener globaler Emissionsszenarien bis 2100

 

Prognosen physikalischer und geochemischer Parameter

Ein Großteil des anthropogenen Klimawandels durch CO2-Emissionen ist irreversibel auf einer Zeitskala von hunderten bis tausenden Jahren, ausgenommen den Fall, dass eine große Menge CO2 langfristig aus der Atmosphäre entnommen wird (2).

Die Handlungsszenarien des IPCC erstrecken sich bis zum Jahr 2100; d. h. über einen Zeitraum von gut 80 Jahren, der einerseits so kurz ist, dass technologische, politische, wirtschaftliche und klimatische Veränderungen noch einigermaßen quantifiziert oder wenigstens abgeschätzt werden können, aber andererseits lang genug ist, um ein Planen und Umsteuern durchführen zu können für die Treiber (Bevölkerung, Bruttosozialprodukt, Energieintensität des Bruttosozialprodukts und Energiequellen).

 
                  Veränderung der globalen Oberflächentemperatur
1950-2100, Prognose für zwei Szenarien
rechter Teil: Mittelwerte 2081-2100 für vier Szenarien

schwarz: Messwerte; farbig: Prognosen
Zahlen in der Graphik: Zahl der zur Berechnung verwendeten Modelle
Quelle: IPCC 2013 (3)

Rechts ist die Prognose der Temperatur bis 2100 für zwei bzw. vier Szenarien dargestellt (Erläuterung der Szenarien).
Man liest ab, dass für das Szenario RCP2.6 (90 % erneuerbare Energien bis 2100) etwa 1 Grad Celsius Steigerung erwartet werden, für das Szenario RCP8.5 (lineares fossiles Emissionswachstum von 1,2 % pro Jahr) eine Zunahme von etwa 4 Grad Celsius ab 1990.

Unten ist die Prognose der Temperatursteigerung bis 2100 räumlich aufgelöst. Man erkennt, dass die Landflächen sich stärker erwärmen als die Meeresflächen, mit Ausnahme der Polregionen. Während große Meeresgebiete, vor allem in den gemäßigten und tropischen Bereichen der Südhalbkugel, sich nur um 2-3 Grad erwärmen, wird der Temperaturanstieg z. B. im Zentrum Südamerikas, in einigen Regionen Afrikas, in Kanada und großen Teilen Asiens mit 5-7 Grad Celsius prognostiziert.
Im unteren Teil der untenstehenden Graphik ist die Prognose der Niederschlagsveränderung dargestellt.
Am 4-Grad-Szenario RCP 8.5 kann man ablesen, dass, vereinfacht gesprochen, am Äquator und in den gemäßigten und polaren Zonen mehr Niederschlag fällt, während es den subtropischen Breiten trockener wird. Man beachte die Schraffierung (Datengüte schlecht, Ergebnis insignifikant) und die Bepunktung (hohe Datengüte). Die Daten sind über das Jahr gemittelt und sagen nichts über jahreszeitliche Veränderungen aus.

 
          Änderung der Durchschnittsoberflächentemperatur und des Durchschnittsniederschlages
                                        zwischen 1986-2005 und 2081-2100 für zwei Szenarien
oben: Temperatur in Grad Celsius; unten: Niederschlag in %
schraffiert: niedrige Datengüte (< 1 Standardabweichung: Ergebnis insignifikant)
gepunktet: hohe Datengüte (> 2 Standardabweichungen, 90 % der Modelle liefern dasselbe Vorzeichen)
Zahlen jeweils rechts oben: Anzahl der zur Berechnung verwendeten Modelle
Quelle: IPCC 2013 (4)


 

     
                    Meereis der Nordhalbkugel im September
y-Achse: Millionen Quadratkilometer
rechts: Mittelwerte und Fehlerbalken für vier Szenarien im Zeitraum 2081-2100
Zahlen in der Graphik: Zahl der geprüften (in Klammer: zur Prognoseberechnung verwendeten) Modelle
Quelle: IPCC 2013 (3)
                   Veränderung der mittleren Meereshöhe
rechts: Mittelwerte und Fehlerbalken für vier Szenarien im Zeitraum 2081-2100
Quelle: IPCC 2013 (5)
 


Links oben ist die Prognose für die Fläche an arktischem Meereis im Sommer dargestellt. Mit dem 1-Grad-Szenario (RCP2.6) bleiben etwa drei Millionen Quadratkilometer erhalten, grob die Hälfte von heute. Im 4-Grad-Szenario (RCP 8.5) ist das Sommereis etwa 2080 verschwunden.
Rechts oben ist die Prognose der Meereshöhenänderung abgebildet. In diese geht nur auf dem Land befindliches Eis ein, also vor allem auf Grönland und der Antarktis sowie Gebirgsgletscher, sowie die Meereswasserausdehnung durch Erwärmung. Die Prognose bewegt sich etwa zwischen 0,4 m und 0,7 m Niveauerhöhung bis 2100.

   
                              pH der globalen Meeresoberfläche
y-Achse: pH (Säuregrad); > 7 alkalisch, < 7 sauer; logarithmische Skala, d. h. minus 1 = 10 fach sauerer
rechts: Mittelwerte und Fehlerbalken für vier Szenarien im Zeitraum 2081-2100
Zahlen in der Graphik: Zahl der zur Berechnung verwendeten Modelle
Quelle: IPCC 2013 (3)
 

Die Graphik rechts zeigt die Absorption von atmosphärischem Kohlendioxid im Oberflächenwasser anhand der pH-Steigerung. Für das Szenario mit 90 % erneuerbarer Energie im Jahr 2100 (RCP2.6) lautet die Prognose etwa minus pH 0,1 ab 1950.
Für das Szenario mit jährlicher fossiler Emissionssteigerung von 1,2 % (RCP8.5) lautet sie minus 0,4 pH.
Dies entspricht einer Erhöhung der Säurekonzentration um 25 % (RCP2.6) bzw. um 150 % (RCP8.5).   
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Auswahl von Kernsätzen (1)

Atmosphäre
- Es ist wahrscheinlich (>66%), dass sich die Atmosphäre, bezogen auf 1850-1900, bis 2100 unter den Szenarien RCP6.0 und RCP8.5 um mehr als zwei Grad Celsius erwärmt.
Die Erwärmung wird jährlichen bis dekadischen Schwankungen unterliegen und sich nach 2100 fortsetzen (mit Ausnahme von Szenario 2.6).
- Der Anstieg bis 2100 für das Szenario RCP8.5 wird wahrscheinlich (>66%) zwischen 2,6 und 4,8 Grad Celsius liegen. Die Arktis wird sich stärker erwärmen als der Mittelwert, und Land wird sich stärker erwärmen als der Ozean (sehr hohe Datengüte).
- Es ist sehr wahrscheinlich (>90%), dass Hitzewellen in Frequenz und Dauer zunehmen.
Wasserkreislauf
-
Wahrscheinlich (>60%) werden die Niederschläge unter dem Szenario RCP8.5 zunehmen in hohen Breiten, dem äqatorialen Pazifik und in nassen Zonen mittlerer Breite, während sie in trockenen Gebieten der Subtropen und mittlerer Breite abnehmen werden.
- Extremniederschläge werden sehr wahrscheinlich (>90%) zunehmen in den meisten Gebieten mittlerer Breite und in den feuchten Tropenregionen.
- Monsungebiete werden sich wahrscheinlich (>60%) vergrößern, bei geringerem Wind und höherem Niederschlag.
Meer
- Der Golfstrom wird sich sehr wahrscheinlich (>90%) abschwächen (11-34 % für RCP2.6 - RCP8.5). Es mag einige Dekaden geben, in denen er sich wegen natürlicher interner Variabilität verstärkt. Es ist sehr unwahrscheinlich (<10%), dass der Golfstrom in diesem Jahrhundert zusammenbricht.

Kryosphäre
- Das globale Gletschervolumen (ohne Antarktis) wird 15-55 % (RCP2.6) bzw. 35-85 % (RCP8.5) zurückgehen (mittlere Datengüte).
- Die Fläche an Permafrostboden nahe der Oberfläche (obere 3,5 m) wird zwischen 37 und 81 % (RCP2.6 bis RCP8.5) zurückgehen (mittlere Datengüte).
Meeresspiegel
- Das Meeresniveau wird wahrscheinlich (>60%) um 0,26-0,55 m (RCP2.6) bzw. um 0,45-0,82 m (RCP8.5) steigen. Davon entfallen 30-55 % auf die thermische Ausdehnung und  15-35 % auf Gletscher (ohne Grönland und Antarktis, auf die der Rest entfällt). Grönland wird weiter abschmelzen (hohe Datengüte), wohingegen die Antarktis im Eisvolumen wachsen wird, da mehr Niederschläge die Zunahme des Abschmelzens überkompensieren werden (mittlere Datengüte).
Kohlenstoff und andere geochemische Zyklen
- Mit höherem atmosphärischen Kohlendioxidgehalt wird dessen Aufnahme durch die Meere zunehmen (sehr hohe Datengüte). Die Aufnahme durch das Land ist weniger sicher. Die Mehrzahl der Modelle prognostiziert ebenfalls eine höhere Aufnahme, wohingegen einige Modelle eine Abnahme berechnen, bedingt durch die Kombination klimatischer Effekte und geänderter Landnutzung.
- In Summe wird relativ gesehen weniger CO2 in Meer und Land gebunden werden, sodass ein höherer Bruchteil des erzeugten CO2 in der Atmosphäre verbleiben wird (hohe Datengüte).
- die kumulativen CO2-Emissionen von 2012 bis 2100 variieren zwischen 140-410 Gigatonnen Kohlenstoff (GtC (6)) (RCP2.6) und 1415-1910 GtC (RCP8.5). Das zusätzliche Freiwerden von CO2 oder CH4 aus tauenden Permafrostböden wird kumulativ auf 50-250 GtC geschätzt (niedrige Datengüte).



Quellenangaben und Anmerkungen
(1) IPCC 5th Assessment Report, Working Group I, 2013; dort: Summary for Policymakers
(2) Wie (1), Kap. E8 Climate Stabilization, Climate Change Commitment and Irreversibility
(3) Wie (1), Kap. E2 Future Global and Regional Climate Change / Atmosphere: Water Cycle
(4) Wie (1), Kap. E1 Future Global and Regional Climate Change / Temperature
(5) Wie (1), Kap. E6 Future Global and Regional Climate Change / Sea Level
(6) Eine Tonne Kohlenstoff entspricht 3,67 Tonnen Kohlendioxid



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