Die Temperatur-Kalibrierung des IPCC unterstellt, daß je 1600 Gt CO2-Emissionen 1°C Temperaturerhöhung zur Folge haben. Der IPCC-Ansatz wurde 2009 von Matthew et al. im Artikel „The proportionality of global warming to cumulative carbon emissions“ beschrieben:
The global temperature response to increasing atmospheric CO2 is often quantified by metrics such as equilibrium climate sensitivity and transient climate response. These approaches, however, do not account for carbon cycle feedbacks and therefore do not fully represent the net response of the Earth system to anthropogenic CO2 emissions.
Climate–carbon modelling experiments have shown that:
(1) the warming per unit CO2 emitted does not depend on the background CO2 concentration
(2) the total allowable emissions for climate stabilization do not depend on the timing of those emissions
(3) the temperature response to a pulse of CO2 is approximately constant on timescales of decades to centuries
Here we generalize these results and show that the carbon–climate response (CCR), defined as the ratio of temperature change to cumulative carbon emissions, is approximately independent of both the atmospheric CO2 concentration and its rate of change on these timescales.
Simulationen, die hier als „Experimente“ bezeichnet werden (mit realen physikalischen Experimenten aber nichts zu tun haben), haben also laut Matthew gezeigt, daß Rückkopplungseffekte („carbon cycle feedbacks“) – z.B. geringere Absorptionsfähigkeit der Ozeane durch Sättigungseffekte – zu höheren CO2-Konzentrationen führen könnten, als sie vom Bern Carbon Cycle Modell beschrieben werden – siehe schematische Darstellung der Einführung einer „Carbon-climate response“ (CCR):
Matthew et al. (2009) bezeichnen die Zusammenfassung von „Kohlenstoff-Sensitivität“ und „Klima-Sensitivität“ als „Carbon Climate Response“ (CCR), mittlerweile – auch in IPCC-Publikationen – als „Transient Climate Response to cumulative Emissions“ (TCRE) bekannt. Bild: CICERO Senter for klimaforskning
Wenn man als gegeben voraussetzt, daß die Temperatur einerseits linear mit den kumulativen CO2-Emissionen wächst und andererseits in einem logarithmischen Zusammenhang mit der atmosphärischen CO2-Konzentration steht (siehe Ergebnisse in Globale Erwärmung) , müßten exponentiell mit der kumulierten Emission m anwachsende CO2-Konzentrationen ausgleichen, daß ln(C/C0) vergleichsweise schwach steigt. Unter diesen Voraussetzungen kann man berechnen, welche CO2-Konzentration zu einer bestimmten Temperatur gehört, die sich ja laut IPCC aus der emittierten CO2-Masse m (in Gt) durch Division mit 1600 Gt/°C ergibt:
(1) C = C0 * exp(T/2,5) = C0 * exp(m/1600/2,5) = C0 * exp(m/4000)
Das Bild zeigt den Verlauf von Formel (1) für die historischen Daten im Vergleich zum Bern-CC-Modell, dessen Ergebnisse mit den Meßdaten nach 1950 praktisch exakt übereinstimmen. Bis 1980 ist der Verlauf der beiden Kurven ähnlich; danach weicht die exponentielle Kurve immer weiter nach oben ab. Große Unterschiede werden jedoch sichtbar (siehe Bild), wenn man aus den Konzentrationen kumulierte „Airborne Fractions“ AFkum berechnet:
(2) AFkum = mAtm / m = 7,814 * (C – C0) / m
Aus Formel (1) kann man die CO2-Masse mAtm in der Atmosphäre, die kumulierte Airborne Fraction AFkum und durch Differenzieren von mAtm nach m die Airborne Fraction AF berechnen (siehe „Umrechnung ppm in Gt“):
(3) AFkum(m) = 7,814 * C0 / m * (exp(m/4000) – 1)
(4) AF(m) = 7,814 * C0 / 4000 * exp(m/4000)
Die mit Formel (3) berechnete kumulierte Airborne Fraction wächst mit den Jahren monoton an, während die aus Meßwerten ermittelte kumulierte Airborne Fraction von der Tendenz her fällt: Je mehr CO2 emittiert wird, umso mehr wird auch wieder gebunden.
Die nächste Grafik zeigt die Verläufe von AF(m) und AFkum(m) über m, ergänzt um die entsprechenden Airborne Fractions, die für das Szenario 9.0 mit dem Carbon Cycle Modell berechnet wurden, das bis 2018 (m = 1620 Gt) absolut exakte CO2-Konzentrationswerte geliefert hat:
Man sieht, daß die mit den Formeln (3) (blau) und (4) (rot) berechneten Airborne Fractions nichts mit den aus Meßdaten bzw. dem Bern-CC-Modell ermittelten Airborne Fractions zu tun haben: Die Vergangenheit (bis m=1620 Gt) wird nicht abgebildet, und selbst in der nahen Zukunft – z.B. m=2000 Gt – liegt die rote Kurve weit über der grünen (Airborne Fraction) und die blaue über der gelben (kumulative Airborne Fraction), obwohl es kaum vorstellbar ist, daß das bei m = 1600 Gt noch absolut exakte Bern-CC-Modell schon so wenig später in so krasser Form nicht mehr gelten soll.
Bei m=2200 Gt erreicht die theoretische Airborne Fraction, deren Konstruktion eine lineare Temperaturerhöhung über der kumulierten CO2-Emission m sicherstellt, die 100 % – Linie, was bedeutet, daß alles neu emittierte CO2 in der Atmosphäre verbleibt. Mehr als 100 % können nicht in die Atmosphäre gehen; also muß die rote Kurve ihr starkes Wachstum beenden und auf der 100 % – Linie bleiben. Die blaue Kurve der kumulierten Airborne Fraction muß entsprechend ihren vorherigen Trend verlassen (der ebenfalls die 100 % – Linie geschnitten hätte) und sich einer Sättigung annähern.
Die Folge davon, daß die Airborne Fraction nicht exponentiell über 100 % anwachsen kann, ist eine entsprechend von der Linearität abweichende Temperaturkurve:
Die rote Kurve ist die Folge der bei 100 % abgeschnittenen roten Airborne-Fraction-Kurve in der Darstellung der Airborne Fractions. Wenn man annimmt, daß 100 % Airborne Fraction kaum vorstellbar sind, und die Airborne Fraction auf 70 % begrenzen würde, wäre die gelbe Kurve das Resultat. Die blaue Kurve zeigt den Temperaturverlauf, wenn man die CO2-Konzentrationen mit dem Bern-CC-Modell berechnet und daraus die Temperatur mit dem logarithmischen Ansatz bestimmt.
Fazit: Auch wenn „Carbon Cycle Feedbacks“ in der Zukunft zu höheren CO2-Konzentrationen führen sollten als mit dem Bern-CC-Modell berechnet wird (denn zur Zeit gilt das Bern-CC-Modell ebenso exakt wie vor 60 Jahren), würden die Temperaturen bei Gültigkeit eines logarithmischen Zusammenhangs von Temperatur und CO2-Konzentration letztlich immer diesem logarithmischen Zusammenhang folgen. Die CO2-Konzentration müßte exponentiell ansteigen, um den logarithmischen Zusammenhang zwischen Temperaturerhöhung und CO2-Konzentration zu kompensieren. Die Richtigkeit des TCRE-Ansatzes sowie der IPCC-Formel Temp.-Anomalie = m / 1600 ist demnach sehr zu bezweifeln.