Wie heiß wird die Erde bis 2100?

Wie heiß wird die Erde bis 2100?

Als sich die Staats- und Regierungschefs der Welt versammelten, um den Beginn des Jahres 2050 zu begehen, blickten sie auf die Coronavirus-Pandemie vor 30 Jahren zurück, die einen Wendepunkt im Kampf gegen die globale Erwärmung darstellte. Die Nationen zogen an einem Strang, um die Pandemie zu besiegen, und dies leitete eine neue Ära der Zusammenarbeit ein, um eine Klimakatastrophe zu verhindern. Investitionen in grüne Energie und neue Technologien führten zu einer raschen Senkung der Kohlendioxidemissionen, so dass die Welt auf dem besten Weg ist, die globale Erwärmung auf etwa 1,5 °C über dem vorindustriellen Niveau zu begrenzen.

Oder vielleicht auch nicht. Im Jahr 2050 könnte die Welt auf die Pandemie zurückblicken und sie als einen kleinen Ausrutscher in einem langen und größtenteils vergeblichen Versuch betrachten, die globale Erwärmung zu stoppen. Trotz eines vorübergehenden Rückgangs der Kohlenstoffemissionen nach dem Ausbruch der Seuche im Jahr 2020 wandten sich die Länder billigen fossilen Brennstoffen zu, um ihre Wirtschaft nach der Krise wieder anzukurbeln. Die Kohlenstoffemissionen stiegen in die Höhe, und die Temperaturen folgten, so dass die Voraussetzungen für eine Erwärmung um 5 °C bis zum Ende des Jahrhunderts geschaffen wurden.

Dies sind nur zwei mögliche Visionen der Zukunft. Niemand weiß, wie sich die derzeitige Pandemie entwickeln wird, und es ist auch nicht klar, ob sich die Menschheit letztendlich zusammenraufen wird, um eine mögliche Klimakatastrophe zu verhindern. Klimaforscher müssen jedoch untersuchen, welche Probleme bei unterschiedlichen Erwärmungsgraden auftreten könnten. Deshalb haben sie eine Reihe von Szenarien entwickelt, die eine Reihe von Zukunftsszenarien darstellen sollen, mit denen die Menschheit konfrontiert werden könnte1. Ihr Ziel ist es, zu untersuchen, wie verschiedene politische Maßnahmen die Kohlenstoffemissionen verändern könnten – und wie der Planet auf all das wärmespeichernde Gas reagieren wird.

Am einen Ende des Spektrums erforschen optimistische Szenarien Welten, in denen die Regierungen gemeinsam kohlenstoffarme Technologien vorantreiben und gleichzeitig Armut und Ungleichheit verringern.

Forschungsteams haben diese Szenarien (siehe ‚Eine Reihe von Zukunftsszenarien‘) zum ersten Mal mit den wichtigsten Klimamodellen der Welt durchgespielt und Projektionen erstellt, wie die Erde auf verschiedene sozioökonomische Pfade reagieren könnte. Diese Simulationen werden die Klimaforschung in den kommenden Jahren beeinflussen und eine zentrale Rolle bei der nächsten großen Bewertung der globalen Erwärmung durch den Zwischenstaatlichen Ausschuss für Klimaänderungen (IPCC) spielen, die im nächsten Jahr veröffentlicht werden soll. Die Forschung könnte auch eine Schlüsselrolle bei den Verhandlungen über eine neue Reihe von Verpflichtungen zur Emissionsreduzierung im Rahmen des Pariser Klimaabkommens von 2015 spielen.

Diese Szenarien aktualisieren eine Reihe von Szenarien, die in den letzten zehn Jahren verwendet wurden, einschließlich einer extremen – und umstrittenen – Version, die einen Temperaturanstieg von etwa 5 °C über dem vorindustriellen Niveau bis 2100 prognostiziert. Kritiker haben angeklagt, dass dieses spezielle Szenario, das seit mehr als einem Jahrzehnt eine zentrale Rolle in Klimastudien spielt, irreführend ist, weil es unrealistische Mengen an Kohleverbrauch enthält – eine ungefähr fünffache Steigerung bis 2100. Viele Forscher weisen diese Kritik jedoch zurück und sagen, dass selbst solche Szenarien mit hohen Emissionen ihren Wert haben, solange die Menschen die zugrunde liegenden Annahmen und Grenzen verstehen. Eine massive Freisetzung von Methan aus dem arktischen Permafrost könnte beispielsweise eine ähnliche Wirkung haben wie ein massiver Anstieg der Nutzung fossiler Brennstoffe.

„Wir versuchen, Risiken zu verstehen, nicht die Zukunft vorherzusagen“, sagt Donald Wuebbles, Atmosphärenforscher an der University of Illinois in Urbana-Champaign und koordinierender Hauptautor des ersten Bandes der jüngsten nationalen Klimabilanz der USA2, die 2017 veröffentlicht wurde. Die Szenarien dienen nicht der Emissionsprognose, sondern der Untersuchung verschiedener Erwärmungsniveaus und Arten der wirtschaftlichen Entwicklung. Sie helfen einer Vielzahl von Forschern: Klimamodellierer nutzen sie, um ihre Modelle zu testen und die Auswirkungen steigender Treibhausgasemissionen zu prognostizieren; Ökonomen brauchen sie, um die Kosten politischer Maßnahmen zu untersuchen; und Ökologen verlassen sich auf sie, um Veränderungen in Ökosystemen rund um den Globus vorherzusagen.

„Das ist keine Science-Fiction“, sagt Kristie Ebi, eine Umwelt- und Gesundheitsforscherin an der University of Washington in Seattle, die Ko-Vorsitzende des Ausschusses ist, der die neuen Szenarien entwickelt hat. „Wir brauchen diese Modellergebnisse, um uns einen Einblick in die Auswirkungen unserer Entscheidungen zu verschaffen, und das können wir jetzt tun.“

Ungewöhnliche Geschäfte

Im April 1989 traf sich eine Gruppe von Experten, die mit der Vorhersage möglicher Zukünfte beauftragt war, in Bilthoven, Niederlande, um die erste IPCC-Bewertung vorzubereiten, die im folgenden Jahr veröffentlicht werden sollte. Sie entwarfen Szenarien, die beschreiben, wie viel Kohlendioxid, Methan und andere wärmespeichernde Gase die Länder im nächsten Jahrhundert produzieren könnten3. Und diese möglichen zukünftigen Welten – von extrem verschmutzt bis außergewöhnlich sauber – lieferten den Klimamodellierern das Rohmaterial, um zu projizieren, wie der Planet reagieren könnte.

Seitdem hat der IPCC die wichtigsten Emissionsszenarien mehrmals aktualisiert. Die Situation änderte sich jedoch 2006, als der IPCC beschloss, sich aus der Entwicklung von Szenarien zurückzuziehen, da die USA und andere die Ansicht vertraten, dass die Organisation die Wissenschaft bewerten und nicht leiten sollte.

2010 veröffentlichte eine selbst ernannte Gruppe unter der Leitung des Klimawissenschaftlers Richard Moss, der damals am Joint Global Change Research Institute in College Park, Maryland, tätig war, einen neuen Rahmen für die Erstellung und Verwendung von Szenarien, der die Forschung für die letzte Bewertung des IPCC4 leiten sollte, die 2013/14 veröffentlicht wurde.

Die Gruppe stellte eine Reihe von vier Projektionen zukünftiger Kohlenstoffverschmutzungsniveaus – sogenannte repräsentative Konzentrationspfade (Representative Concentration Pathways, RCPs) – zur Verfügung, die von Klimamodellierungsgruppen auf der ganzen Welt verwendet werden können, um Prognosen über das Schicksal des Planeten zu erstellen5. Die RCPs wurden ausgewählt, um verschiedene Niveaus des Strahlungsantriebs darzustellen – eine Zahl, die widerspiegelt, wie viel zusätzliche Erwärmung durch Treibhausgasemissionen entsteht. Die RCPs waren nicht dazu gedacht, bestimmte Emissionstrends zu beschreiben oder zu prognostizieren, wie sich Wirtschaft und Technologie verändern könnten. Diese Aufgabe wurde anderen Forschern überlassen, die später eine Reihe von Emissionstrends aufstellten, die die Treibhausgaskonzentrationen in einer Weise beeinflussen könnten, die die RCPs nachahmt.

Moss sagt, dass die RCPs so konzipiert wurden, dass sie das Spektrum der Erwärmungsmöglichkeiten in der wissenschaftlichen Literatur erfassen und eine ausreichend große Spanne zwischen den hohen und niedrigen Projektionen schaffen, damit die Klimamodellierer in der Lage wären, zwischen ihnen zu unterscheiden. Ein großer Vorteil des Szenarios mit einem globalen Temperaturanstieg von 5 °C, das so viel Kritik hervorgerufen hat – RCP8.5 genannt – ist, dass es den Modellierern ein starkes Signal gibt. „Wir wollten genügend Details liefern, damit die Klimamodellierer ihre Arbeit machen können“, sagt Moss. Zu den einzelnen Szenarien fügt er hinzu: „Wir wollten ihnen nie ein besonderes Gewicht geben“.

Mit der Zeit haben sich die RCPs jedoch verselbständigt. Obwohl die Vorbehalte und Einschränkungen für diejenigen, die wissen, wo sie zu suchen haben, alle vorhanden sind, begannen viele Wissenschaftler und andere, RCP8.5 zu verwenden, um eine Welt ohne aggressive Klimamaßnahmen darzustellen.

„Es ist sehr verlockend, RCP8.5 aus einer ganzen Reihe von Gründen zu verwenden, aber es ist auch ziemlich unrealistisch“, sagt Glen Peters, ein Klimapolitikforscher am Center for International Climate Research in Oslo und Mitverfasser eines kürzlich erschienenen Kommentars zu diesem Thema6.

Die falsche Darstellung des RCP8.5 – als Projektion dessen, was in einer „Business-as-usual“-Welt passieren könnte, in der die Regierungen keine klimapolitischen Maßnahmen ergreifen – ist endemisch, sagt Roger Pielke Jr, ein Forscher für Wissenschaftspolitik an der Universität von Colorado Boulder. Pielke sagt, dass selbst wichtige wissenschaftliche Gutachten wie die nationale Klimabilanz der USA das RCP8.5 als faktisches Basisszenario verwenden, bei dem die Emissionen weiter ansteigen. Das übertreibe die Prognosen über die Auswirkungen der globalen Erwärmung – und auch über die Kosten der Untätigkeit, sagt er.

Wuebbles verteidigt die Entscheidung, RCP8.5 in der US-Bewertung2 zu verwenden. Das Dokument bezieht sich auf RCP8.5 lediglich als „höheres“ Szenario. Es stellt fest, dass die Emissionen 15-20 Jahre lang mit diesem Szenario übereinstimmten, bis sie um 2014 herum für einige Jahre abflachten.

Das RCP8.5 bietet den Wissenschaftlern zudem ein Hochrisikoszenario, das für das Verständnis der Risiken von Klimaextremen wertvoll ist, sagt Céline Guivarch, eine Klimawandel-Ökonomin am Centre for International Research on the Environment and Development (CIRED) in Nogent-sur-Marne, Frankreich. Viele Wissenschaftler argumentieren, dass eine Erwärmung um 5 °C auch dann eintreten könnte, wenn der Kohleverbrauch nicht in katastrophaler Weise ansteigt, z. B. durch das Auftauen von Permafrostböden.

Nach der Veröffentlichung der RCPs im Jahr 2010 war geplant, innerhalb von zwei Jahren eine neue Reihe von ausgefeilten sozioökonomischen Szenarien zu erstellen. Diese hätten in die 2013 und 2014 erschienenen IPCC-Berichte einfließen sollen, in denen festgestellt wurde, dass die Erwärmung seit 1950 auf einer Zeitskala von Jahrhunderten bis Jahrtausenden beispiellos ist, und die die Grundlage für das Pariser Klimaabkommen von 2015 bildeten.

Aber der Prozess war viel schwieriger – und dauerte viel länger – als erwartet. Die neue Generation von Szenarien, bekannt als Shared Socioeconomic Pathways (SSPs), wurde erst 2015 vorgestellt. Erst jetzt, da die großen Klimamodellierungszentren auf der ganzen Welt ihre Experimente für die IPCC-Bewertung 2021 durchführen, rücken sie in den Mittelpunkt der Klimaforschung.

Obwohl sie auf den alten RCPs basieren, präsentieren die neuen Szenarien zum ersten Mal vollständig ausgearbeitete Erzählungen darüber, wie sich die Welt entwickeln könnte. Jedes Szenario enthält eine umfassende Beschreibung der möglichen Veränderungen in der Welt sowie Zahlen zu den wichtigsten demografischen Trends – Bevölkerung, wirtschaftliche Produktivität, Urbanisierung und Bildung – in jedem Land der Erde, die von den Modellierern zur Simulation von Emissionen und Auswirkungen auf den Planeten verwendet werden.

Die Teams, die die SSPs erstellt haben, haben absichtlich keine klimapolitischen Maßnahmen berücksichtigt. Dieser Ansatz ermöglicht es den Wissenschaftlern, ihre eigenen Experimente durchzuführen und die Auswirkungen verschiedener Entscheidungen von Regierungen und Gesellschaften zu testen, sagt Ebi. Diese Flexibilität ermöglicht es ihr und anderen Forschern im Bereich der öffentlichen Gesundheit, den gesundheitlichen Nutzen von klimapolitischen Maßnahmen zu vergleichen und gegenüberzustellen, die gleichzeitig zu einer Verringerung der Kohlenstoffemissionen und einer saubereren Luft führen.

„Das war früher nicht möglich“, sagt Ebi. „

Rocky road

Obwohl die SSP-Szenarien erst wenige Jahre alt sind, wurden sie in einer Welt entwickelt, die sich von der heutigen stark unterscheidet. Sie wurden vor den politischen Umwälzungen des Jahres 2016 entworfen, als das Vereinigte Königreich für den Austritt aus der Europäischen Union stimmte und die Vereinigten Staaten Präsident Donald Trump wählten, der versprach, Amerika an die erste Stelle zu setzen und aus dem Pariser Klimaabkommen auszusteigen.

Aber die Teams, die die SSP-Szenarien entwarfen, stellten sich eine Geschichte vor, die dem Weg, den die Vereinigten Staaten und andere Großmächte einschlagen, sehr ähnlich ist. Das SSP3-Szenario mit der Bezeichnung „Regionale Rivalität – ein steiniger Weg“ ist durch ein Wiederaufleben des Nationalismus gekennzeichnet. Die Sorge um die wirtschaftliche Wettbewerbsfähigkeit und Sicherheit führt zu Handelskriegen. Im Laufe der Jahrzehnte werden die nationalen Bemühungen, die Energie- und Nahrungsmittelversorgung zu sichern, die globale Entwicklung behindern. Investitionen in Bildung und Technologie gehen zurück. In einer solchen Welt wäre es schwierig, die Treibhausgase einzudämmen, und die Anpassung an den Klimawandel wäre auch nicht einfacher. Nach diesem Szenario wird die globale Durchschnittstemperatur voraussichtlich um mehr als 4 °C über das vorindustrielle Niveau ansteigen.

Für Ebi ist dies eine Lektion in Bescheidenheit, denn das Szenario schien abwegig, als es entwickelt wurde. Aber genau das ist der Punkt.

„Als wir anfingen, daran zu arbeiten, gab es keine Diskussion über Amerika zuerst, es gab keinen Brexit, es gab keine Handelskriege zwischen den Vereinigten Staaten und China“, sagt sie. „Es ist unangenehm, aber man muss solche Wege gehen. Wir wissen nicht, wie die Zukunft aussehen wird.“