IPCC-Aussagen zu „Atmosphären-Temperaturen“ (GMST)

Im IPCC-Report „Climate Change 2013 – The Physical Science Basis“ heißt es im „Executive Summary – Atmospheric Temperatures“ einleitend (Seite 869):

„Mehr als die Hälfte des beobachteten Anstiegs der globalen mittleren Oberflächentemperatur (GMST) von 1951 bis 2010 ist sehr wahrscheinlich auf den beobachteten anthropogenen Anstieg der Treibhausgaskonzentrationen zurückzuführen. Die Übereinstimmung der beobachteten und modellierten Veränderungen im gesamten Klimasystem, einschließlich der Erwärmung der Atmosphäre und des Ozeans, des Anstiegs des Meeresspiegels, der Versauerung der Ozeane und der Veränderungen des Wasserkreislaufs, der Kryosphäre und der Klimaextreme deutet auf eine großräumige Erwärmung hin, die vor allem auf den anthropogenen Anstieg der Treibhausgas-Konzentrationen zurückzuführen ist. Der solare Antrieb ist der einzige bekannte natürliche Antrieb, der das Klima in diesem Zeitraum erwärmt, aber er hat viel weniger zugenommen als der Treibhausgas-Antrieb, und das beobachtete Muster der langfristigen troposphärischen Erwärmung und der Abkühlung der Stratosphäre ist nicht mit der erwarteten Reaktion auf Schwankungen der Sonneneinstrahlung vereinbar. Die atlantische multidekadische Oszillation (AMO) könnte einen irritierenden (confounding) Einfluß haben, aber Studien, die eine signifikante Rolle für die AMO finden, zeigen, dass diese sich wenig auf die Temperaturtrends von 1951-2010 auswirkt.“

Kommentar: Aus der Beobachtung „Es liegt ein anthropogener Anstieg der Treibhausgas-Konzentrationen vor“ wird gefolgert „der GMST-Anstieg zwischen 1951 und 2010 ist überwiegend anthropogen“. Das wird nicht nur mit entsprechenden Simu­lations­ergeb­nissen begründet, sondern auch mit den vermuteten Folgen (Meeresspiegelanstieg, Zunahme von Extremwetter usw.). Letzteres ist logisch ein Zirkelschluß.

Auf Seite 876 des IPCC-Reports wird in Box 10.1 ein Bild gezeigt, in dem die Erhöhung der GMST (Global Mean Surface Temperature) relativ zum Zeitraum 1880 – 1920 – dem Zeitraum mit den tiefsten Temperaturen (ein Schelm, wer Böses dabei denkt!) – als Linearkombination (schwarz) eines anthropogenen (orange) und eines natürlichen Anteils (blau) dargestellt wird.

Im Text „Box 10.1 | Wie Zuschreibungs-Studien funktionieren“ liest man (übersetzt):

Bild 1 in Box 10.1 zeigt eine idealisierte Demonstration der Konzepte, die den meisten aktuellen Ansätzen zur Erkennung und Zuordnung von Klimaveränderung zugrundeliegen, und wie diese mit der konventionellen linearen Regression zusammenhängen. Die farbigen Punkte in Bild 10.1 (a) zeigen die beobachteten jährlichen GMST von 1861 bis 2012, wobei die wärmeren Jahre rot und die kälteren Jahre blau gefärbt sind. Schon die Beobachtungen alleine zeigen eindeutig, daß sich die Erde erwärmt hat, aber um zu quantifizieren, wie verschiedene externe Faktoren zu dieser Erwärmung beigetragen haben, müssen Studien die Beobachtungen mit den erwarteten Reaktionen auf diese externen Faktoren vergleichen. Die orangefarbene Linie zeigt eine Schätzung der GMST-Reaktion auf anthropogenen (Treibhausgas und Aerosol) Antrieb, der sich aus dem Mittelwert der CMIP3- und CMIP5-Ensembles ergibt, während die blaue Linie die mittlere Reaktion der CMIP3/CMIP5-Ensembles auf natürliche (solare und vulkanische) Kräfte darstellt.
Statistisch gesehen besteht die Zuschreibung darin, diejenige Kombination aus anthropogenen und natürlichen Reaktionen zu finden, die am besten zu den Beobachtungen paßt: das wird in Bild (a) durch die schwarze Linie dargestellt.

Die zurechenbare anthropogene Erwärmung beträgt in diesem Beispiel 0,6°C bis 0,9°C und hängt nicht von der Größe der Rohwerte der modellsimulierten Temperaturänderungen ab, da die modellsimulierten Ergebnisse passend zu den Beobachtungen skaliert wurden. Eine auf einer solchen Analyse basierende Zuschreibungsaussage, wie „der größte Teil der Erwärmung in den letzten 50 Jahren ist auf anthropogene Faktoren zurückzuführen“, hängt daher nur von der Form oder dem zeitlichen Verlauf ab, nicht jedoch vom Betrag der modell-simulierten Erwärmung. Die Zuschreibungsaussage ist damit nicht abhängig von der Empfindlichkeit der Modelle gegenüber steigenden Treibhausgas-Konzentrationen. Formale Attributionsstudien wie dieses Beispiel liefern objektive Schätzungen darüber, wie stark die jüngste Erwärmung auf den menschlichen Einfluss zurückzuführen ist.

Der Zeitpunkt der Temperaturschwankungen aufgrund von interner Variabilität ist unvorhersehbar und stellt eine unvermeidliche Quelle der Unsicherheit dar
(als Beispiele genannt werden Vulkanausbrüche und El Niño Ereignisse).

Die AMO als natürlicher Einfluß (siehe Link) wird in Box 10.1 nicht erwähnt, und laut dem Text dient die lineare Regression nur dazu, die oben fett markierte Zuschreibungsaussage machen zu können, und nicht dem Zweck, die Empfindlichkeit gegenüber steigenden Treibhausgas-Konzentrationen zu bestimmen. Basis des IPCC-Ansatzes sind die im Text zu Box 10.1 erwähnten Mittelwerte von Ergebnissen der Simulations-Ensembles, die im „Technical Summary – Understanding the Climate System and Its Recent Changes“ dargestellt werden. Auf Seite 60 wird  das Bild TS.9 gezeigt:

Es dient als Beweis, daß die IPCC-Simulationen im Mittel die historischen Temperatur-Daten seit 1860 reproduzieren können, und zwar als Überlagerung von Treibhausgas- und natürlichen Effekten (a). Die Simulationen, die nur die Teibhausgas-Effekte berücksichtigen (c), überschätzen die Temperaturen nach 1960, während die Simulationen, die nur auf natürlichen Einflüssen basieren (b), die Temperaturen nach 1930 unterschätzen. Es wird nicht mitgeteilt, welche natürlichen Einflüsse in welcher Größenordnung in die Rechnungen einbezogen wurden. Der in der Einleitung (s.o.) und in Box 10.1 erwähnte solare Einfluß wird hier nicht genannt. Als einziger natürlicher Einfluß wird in diesem Zusammenhang die AMO erwähnt und vor allem für die Jahre 1951 bis 2010 als bedeutungslos charakterisiert (Seite 60):

„Eine Reihe von Studien hat den Einfluß der atlantischen multidekadischen Oszillation (AMO) auf die GMST (globale mittlere Oberflächen-Temperatur) untersucht. Obwohl einige Studien eine signifikante Rolle der AMO bei der Verursachung der multidekadischen Variabilität der GMST feststellen, zeigte die AMO im Zeitraum 1951-2010, auf dem die aktuellen Bewertungen basieren, nur einen geringen Trend, so daß die AMO mit hoher Wahrscheinlichkeit nur wenig zum GMST-Trend zwischen 1951 und 2010 beigetragen hat (deutlich weniger als 0,1°C)“.

Diese Geringschätzung des AMO-Einflusses ist erstaunlich, nicht nur wegen der Beschränkung der Beurteilung auf einen Zeitraum von 60 Jahren, der kleiner als die Periode der AMO ist und damit gar keine Aussage über Phase und Amplitude der Schwingung zuläßt. Wenn man die NOAA-ESRL-Daten des AMO-Index über den HADCRT4-Temperaturdaten aufträgt, sieht man direkt (ohne Rechnung) den Einfluß der AMO auf die mittlere globale Oberflächentemperatur, wie das nächste Bild zeigt.

In den AMO-FAQ der NOAA heißt es dementsprechend: „It alternately obscures and exaggerates the global increase in temperatures due to human-induced global warming.“
Im Bild erkennt man nicht nur die multidekadische Schwingung in beiden Meßreihen, sondern in vielen Fällen auch eine Übereinstimmung der oben erwähnten „unvorhersehbaren internen Variabilität der Temperaturen“ zwischen AMO und GMST.