2. Was sind die Inputs und Outputs eines Klimamodells?

ie wichtigsten Inputs für ein Klimamodell sind externe Faktoren, sogenannte „Forcings“, welche die Menge der Sonnenenergie verändern, die von der Erde absorbiert oder in der Atmosphäre gespeichert wird. Beispiele für diese Forcings sind die variierende Strahlungsleistung der Sonne, variable atmosphärische Konzentrationen von Treibhausgasen (z. B. CO2, Methan, N2O) oder Aerosolen (Partikel, die z.B. durch Verbrennung fossiler Brennstoffe und Vulkanausbrüche freigesetzt werden und Sonneinstrahlung sowie Wolkenbildung beeinflussen). Diese Parameter werden als Schätzungen für vergangene (historische und geologische) Bedingungen aber auch als Schätzungen zukünftiger Bedingunge basierend auf sozioökonomischen Szenarien und Emissionsszenarien in Klimamodelle einbezogen.

Historische Forcings können mithilfe von Rekonstruktionen vergangener Treibhausgaskonzentrationen in der Atmosphäre (z. B. durch Analyse der in Eisbohrkernen eingeschlossenen Luft), Rekonstruktion von Treibhausgas- und Partikelemissionen während Vulkanausbrüchen oder Rekonstruktion der Änderungen der Erdumlaufbahn verbunden mit zyklische Schwankungen in der Sonnenstrahlung (Milankovitch Zyklen) rekonstruiert werden.

Zur Quantifizierung zukünftiger Forcings werden potenzielle Verläufe für atmosphärische Treibhausgaskonzentrationen anhand verschiedener Szenarien zukünftiger Entwicklungen in den Bereichen Technologie, Energie und Landnutzung erstellt, die sogenannten „Representative Concentration Pathways“ (RCPs) (Abb. 1).


Fig. 1: Zukünftige Trends der Konzentration von Treibhausgasen basierend auf verschiedenen RCP-Szenarien unter der Annahme unterschiedlicher Mengen an Strahlungsantrieb (externe Forcings) (van Vuuren et al., 2011).

Die Outputs eines Klimamodells sind normalerweise Temperatur und Luftfeuchtigkeit in verschiedenen atmosphärischen Schichten von der Oberfläche bis zur oberen Stratosphäre. Klimamodelle liefern zudem Schätzungen der Meerwassertemperaturen, des Salzgehalts und des pH-Werts von der Meeresoberfläche bis zum Meeresboden sowie von Schneefall, Niederschlag, Schneedecke und dem Ausmaß von Gletschern, Eisschilden und Meereis. Sie geben Informationen über Windgeschwindigkeit, Stärke und Richtung sowie andere Klimavariablen wie den Jetstream und Meeresströmungen. Zusätzlich kann die “Klimasensitivität” rekonstruiert werden (d.h. die Erwärmung, die erwartet wird, wenn die CO2 Konzentration in der Atmosphäre die doppelte vorindustrielle Menge erreicht).

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