Magazin, Vol. 4: Klima im Wandel
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„Nicht nur Vermeidungsmaßnahmen kosten Geld, sondern auch Untätigkeit“

Peru

Glacial, Icecap and Permafrost Melting XLVII: Cordillera Blanca, Peru, 2008 © Sayler/Morris

Wie der Mensch das Klima verändert – ein Rechenmodell 

 

Der vergangene Sommer in Europa war extrem heiß und trocken, und es sieht so aus, als müssten wir uns daran gewöhnen. Im Gespräch mit Physikerin Dr. Friederike Otto wagen wir einen Blick in den Spiegel und schauen auf die Auswirkungen des menschengemachten Klimawandels, denn durch die Zuordnungswissenschaft gewinnt unser Abbild zunehmend an  Konturen.

Frau Dr. Otto – Sie haben die Disziplin der „Attribution Science“, der Zuordnungsforschung, mitbegründet. Wenn Sie in Ihrer Forschung von Klimawandel sprechen, sprechen Sie dann von einem natürlichen Prozess oder dem menschlichen Einfluss auf das Klimasystem?

Wenn ich von Klimawandel rede, dann meine ich ganz klar den vom Menschen gemachten, den anthropogenen Klimawandel. Natürlich wandelt sich das Klima in einem entsprechend langen Zeithorizont auch ohne das Zutun des Menschen, aber wir leben unbestreitbar im Anthropozän, also in einer Zeit, in der der Mensch zu einem wesentlichen Einflussfaktor auf die klimatischen Prozesse geworden ist. 

Was verbirgt sich genau hinter dem Feld der Zuordnungswissenschaft?

Ein wichtiger und bereits gut erforschter Bereich der Zuordnungswissenschaft lässt sich unter dem Begriff „Trend Attribution“ zusammenfassen und befasst sich mit dem Anstieg der globalen Mitteltemperatur, seinen Triebkräften und Folgen, also mit den langfristigen Trends des Klimawandels. Zwar wissen wir schon lange, dass sich die globale Mitteltemperatur erhöht, aber die globale Mitteltemperatur bringt nicht direkt jemanden um, indirekt jedoch schon. Und indirekt eben hauptsächlich durch die veränderte Wahrscheinlichkeit von Extremwetterereignissen. Hier setze ich mit meiner Forschung an. Wenn ein Extremwetterereignis aufgetreten ist, schaue ich, welche Rolle der Klimawandel bei diesem konkreten Ereignis gespielt hat. Diesen Ansatz bezeichne ich als „Event Attribution“.

Wie machen Sie den menschengemachten Einfluss greifbar?

Jedes Extremwetterereignis hat immer viele verschiedene Ursachen, ist immer ein Zusammenspiel unterschiedlicher Antriebskräfte. Wir versuchen, den Einfluss des Klimawandels in diesem Potpourri von Ursachen zu isolieren. Unser Ansatz ist dabei im Grunde ziemlich einfach. Wir ermitteln die Wahrscheinlichkeit für das Eintreten eines Wetterereignisses für die Welt, in der wir heute leben, und vergleichen diesen Wert dann mit der Eintrittswahrscheinlichkeit in einer Welt, die im Prinzip genauso aussieht wie unsere, abgesehen davon, dass es in dieser modellierten Welt keinen menschengemachten Klimawandel gibt. Aus dem Vergleich dieser beiden Berechnungen lässt sich dann der Einfluss des menschengemachten Klimawandels eingrenzen. Die Grundidee ist simpel, die Durchführung allerdings nicht trivial, denn aus den Beobachtungsdaten der realen Welt lässt sich nur das tatsächlich eingetretene Wetter ablesen. Wir interessieren uns aber darüber hinaus für das gesamte Spektrum des möglichen Wetters unter den gegebenen klimatischen Bedingungen. Deshalb können wir nicht einfach aus der Eintrittshäufigkeit eines Ereignisses in einem festgelegten Zeitraum die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten dieses Ereignisses ableiten. Wir müssen das mögliche Wetter also mit Hilfe von Klimamodellen simulieren.

Wie entsteht ein Klimamodell?

Es gibt drei physikalische Grundsätze, die das Klima definieren: die Energieerhaltung, die Masseerhaltung und die Impulserhaltung. Im Klimamodell müssen wir diese drei Grundsätze als Formel ausschreiben. Das Problem ist hier die Impulserhaltung. Wenn man das zweite Newtonsche Gesetz für die Atmosphäre ausformuliert, erhält man die Navier-Stokes-Gleichung. Die kann man zwar aufschreiben, aber man kann sie nicht lösen, denn der Aufwand, den man betreiben müsste, um die Bewegung jedes einzelnen Teilchens in der Atmosphäre zu berechnen, ist schlichtweg gigantisch. Deshalb löst man die Gleichung nicht analytisch, sondern numerisch. Dafür teilt man die Welt in ein Gitter ein und löst die Gleichung nur an den Gitterpunkten und nicht auf den Abständen dazwischen. An jedem der Gitterpunkte werden dann all die Variablen, mit denen man „Wetter“ definiert, wie Temperatur, Druck und Windgeschwindigkeit, berechnet. Bei alten Klimamodellen waren diese Gitterpunkte teilweise 200 bis 300 Kilometer voneinander entfernt. Bei modernen Klimamodellen bringen wir es mittlerweile auf eine Entfernung von nur noch 100 Kilometern. Im Vergleich dazu liegen bei heutigen Wettermodellen die Gitterpunkte meist nur noch einen oder wenige Kilometer auseinander. Die Auflösung, also die Dichte der Gitterpunkte, ist also der wesentliche Unterschied zwischen Klima- und Wettermodellen. Ein Klimamodell ist im Grunde also nichts anderes als ein Wettermodell mit geringerer Auflösung.

Mit Ihrem Projekt „climateprediction.net“ setzen Sie nicht auf die Rechenleistung eines zentralen Großrechners, sondern auf die Kapazitäten vieler tausender freiwilliger Teilnehmer, auf deren privaten Computern ihre Klimamodelle laufen. Forschung zum Mitmachen. Können Sie so das Datennetz engmaschiger spannen?

Genau. Über Europa haben wir beispielsweise ein Gitter mit Knotenpunkten alle 25 Kilometer. Durch das distributed computing haben wir dann vor allem den Vorteil, dass wir mehr Durchläufe machen können, um mögliches Wetter zu simulieren. Mit einem modernen Großrechner und viel Geld könnte man vielleicht 50 Simulationen laufen lassen, aber durch unseren Ansatz können wir das mögliche Wetter unter den gegebenen Klimabedingungen an die 1000 Mal berechnen. Ohne dieses Projekt wären wir unserem jetzigen Forschungsstand wahrscheinlich zehn Jahre hinterher.

Wenn wir von einem Nachweis über den menschlichen Einfluss sprechen, müssen wir auch über Verantwortung beziehungsweise Schuld sprechen. Lassen sich diese in einem komplexen System wie unserem Klima überhaupt zuweisen?

Das kommt immer darauf an, wie man es definiert, aber die kurze Antwort ist „ja“. Wir haben beispielsweise eine Studie gemacht, in der wir uns den Einfluss der Treibhausgasemissionen der USA auf drei Extremwetterereignisse angeschaut haben: eine Hitzewelle in Argentinien, Extremregenfälle in England und eine Hitzewelle in der Arktis. Natürlich ist es wie immer in der Wissenschaft am Ende keine absolute Zahl, die als Ergebnis steht, sondern ein Unsicherheitsbereich. Aber im Rahmen dieses Unsicherheitsbereiches kann man ganz konkret sagen: die Treibhausgasemissionen der USA haben die Hitzewelle in Argentinien 30% wahrscheinlicher gemacht. Aber für solche Studien muss man bestimmte Grundannahmen treffen, die jeweils einen Einfluss auf das Ergebnis haben. Diese Annahmen haben aber eher eine politische oder soziale Dimension. Betrachtet man beispielsweise alle jemals aufgezeichneten Emissionen der USA oder nur die ab dem ersten Weltklimabericht des IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) im Jahr 1990, ab dem die Auswirkungen der Emissionen allgemein bekannt waren. Das Ergebnis ist natürlich ein ganz anderes. Aber die Frage, welcher Zeitrahmen der richtige ist, ist eben keine wissenschaftliche Frage.

 

„Die Treibhausgasemissionen der USA haben die Hitzewelle in Argentinien 30% wahrscheinlicher gemacht“

 

Sie haben durch Ihr Mitwirken bei dem Projekt „World Weather Attribution“ auch die Hitzewelle in Europa im Sommer 2018 untersucht. Zu welchem Ergebnis sind Sie gekommen?

In diesem Fall gibt es nicht ein Ergebnis, sondern sieben, denn die Definition für das Phänomen „Hitzewelle“ war in jeder der sieben untersuchten Städte etwas anders. Aber ein grundlegendes Ergebnis unserer Studie war, dass die Hitzewelle, abgesehen von den sehr nördlichen Städten, vom meteorologischen Standpunkt aus kein besonders extremes Ereignis war. Es war also ein Ereignis, mit dem man natürlicherweise alle fünf bis zehn Jahre rechnen muss, und das, obwohl die Spitzentemperaturen Rekorde gebrochen haben. Das zeigt, was es bedeutet, wenn man einen allgemeinen Aufwärtstrend der Temperaturen verzeichnet. Dann ist eben etwas, was Rekorde bricht, eigentlich kein extremes Ereignis mehr in Hinblick auf die Eintrittswahrscheinlichkeit. Aber es hat sich auch gezeigt, dass sich die Eintrittswahrscheinlichkeit durch den menschengemachten Klimawandel deutlich erhöht hat. Je nach Stadt ist der Eintritt eines solchen Ereignisses durch den menschlichen Einfluss doppelt bis fünfmal so wahrscheinlich geworden.

 

„Aus der Distanz zwischen Ursache und Folge lassen sich teilweise die Probleme beim Umgang mit dem Klimawandel ableiten“

 

Sie waren 2018 in Kattowitz beim Klimagipfel, dessen Ergebnisse ernüchternd waren. Ihre Forschung hat den Nachweis über den menschlichen Einfluss erbracht. Was hindert uns – im kantischen Sinne gesprochen – daran, unseren Verstand zu gebrauchen und dem Klimawandel entgegenzuwirken?

Das ist eine sehr große Frage. Zum Großteil ist es nach wie vor ein Problem der Erlebbarkeit. Die Emissionen, die beispielsweise in Asien oder Amerika ausgestoßen werden, führen zu Klimaveränderungen überall auf der Welt und eben nicht nur im unmittelbaren Umfeld des Emissionsortes. Aus dieser Distanz zwischen Ursache und Folge lassen sich teilweise die Probleme beim Umgang mit dem Klimawandel ableiten. Aber der Klimawandel ist eben nicht etwas, das irgendwann in ferner Zukunft, irgendwo weit entfernt stattfindet. Er findet hier und jetzt, auch bei uns zu Hause, statt. Natürlich hat sich die Wahrscheinlichkeit für Hitzewellen in Europa deutlich erhöht, trotzdem war der Sommer 2018 für die meisten Europäer ein schöner Sommer. Der Klimawandel wird nicht als etwas wahrgenommen, das uns existentiell bedroht. Außerdem glaube ich, dass es für einen Großteil der Menschen schwer ist, sich eine andere Lebensweise, ein Leben ohne fossile Brennstoffe vorzustellen.

Stichwort „Lebensweise“ – der Klimawandel wird auch als „Katastrophe ohne Ereignis“ bezeichnet, da das einfache Fortführen unserer alltäglichen Lebensweise zur Katastrophe führt. Liegt die Krux also im Bruch mit der Kontinuität?

Ich glaube, die Bekämpfung des Klimawandels unterscheidet sich im Grunde nicht von anderen Prozessen des gesellschaftlichen Fortschritts. Jeder gesellschaftliche Fortschritt sieht sich in gewissem Maße mit Widerstand konfrontiert. Am besten sichtbar wird der Widerstand gegen Veränderung momentan am Beispiel der AfD oder der Politik Donald Trumps. Da geht es im Grunde um den Versuch, gesellschaftliche Veränderungen aufzuhalten, sei es durch das Errichten von geistigen oder physischen Mauern. Ich glaube, die Gründe für diese rückwärtsgewandte Haltung unterscheiden sich letztendlich kaum von den Gründen, die von einer aktiven Bekämpfung des Klimawandels abhalten.

Bangladesch gilt als ein Hotspot des Klimawandels. Wie reagiert die Politik vor Ort darauf?

Einerseits investiert Bangladesch für ein Land seiner Entwicklungsstufe sehr stark in Forschung und Wissenschaft. Außerdem hat Bangladesch – nach meinem Wissen als einziges Land weltweit – einen Loss and Damage-Fond aufgesetzt. Der Begriff „Loss and Damage“ umfasst alle Schäden, die aus mangelnder oder unmöglicher Anpassung an die Folgen des Klimawandels resultieren. Nach jahrelangem Drängen der am wenigsten entwickelten Länder wurden der Begriff und seine Implikationen 2016 auch in das Pariser Klimaabkommen aufgenommen. Das ist vielleicht der beste Nachweis dafür, dass auch Entwicklungsländer auf dem internationalen Parkett großen Einfluss haben können. Im Pariser Abkommen istallerdings sehr vage formuliert, was damit gemeint ist, und wie damit umgegangen werden soll. In Bangladesch haben sie hingegen ganz konkret einen Teil des Staatshaushaltes zur Seite gelegt, um im Falle solcher Klimaschäden Hilfe leisten zu können.

 

„Der Klimawandel wird nicht als etwas wahrgenommen, das uns existentiell bedroht“

 

Welche Rolle spielt die Zuordnungswissenschaft für den Anspruch auf Entschädigung?

Soweit ich weiß, wurde aus dem in Bangladesch eingerichteten Topf noch nichts ausgezahlt, weil eben genau die Frage danach, was in die Kategorie „Loss and Damage“ fällt, sehr schwierig zu beantworten ist. Der eigentliche Knackpunkt ist aber die Frage der Verteilung. Wenn ein Ereignis beispielsweise nur eine leicht erhöhte Wahrscheinlichkeit aufweist, bekommen die Betroffenen dann nur ein bisschen Geld? In diesem Aspekt sind ganz viele schwierige soziale Fragen enthalten, deswegen hat es einen guten Grund, warum „Loss and Damage“ im Pariser Klimaabkommen so gut wie gar nicht definiert ist. Aber natürlich muss man irgendwann eine Definition finden, auf deren Basis man arbeiten kann.

Ist das die Reaktion, die Sie sich von Ihrer Forschung erhoffen: Kompensation im Schadensfall?

Es wäre fantastisch, wenn meine Forschung tatsächlich dazu beitragen könnte, dass es mehr Klimagerechtigkeit gibt. Aber ob meine Forschung tatsächlich zu konkreten Entschädigungen führen kann, da bin ich skeptisch. Denn die Datenlage ist oft zu schlecht, und die Klimamodelle, die wir heute zur Verfügung haben, stoßen an ihre Grenzen. Deshalb ist die Zuordnungswissenschaft als Basis zur Berechnung von Loss and Damage-Ansprüchen heikel. Aber was ich mir erhoffe, ist, dass wir – und damit schließe ich auch uns Wissenschaftler ein – ein realistischeres Bild davon bekommen, was Klimawandel eigentlich bedeutet, denn wir haben keine Übersicht über die bisherigen Auswirkungen. Die ganzen Zuordnungsstudien, die wir in den letzten Jahren gemacht haben, geben zwar hier und da ein Schlaglicht, aber kein vollständiges Bild der Folgen. Ich erhoffe mir auf der einen Seite, dass wir in Zukunft die Hotspots des Klimawandels besser eingrenzen können. Auf der anderen Seite ist es wichtig, besser unterscheiden zu können, welche Wetterereignisse vom Klimawandel beeinflusst werden und welche nicht.

Welchen Beitrag zur Klimagerechtigkeit kann Ihre Forschung konkret leisten?

Ganz grundlegend kann ich mit meiner Forschung dazu beitragen, dass wir klar in Zahlen ausdrücken können, wer diejenigen sind, die durch den Klimawandel Schaden erleiden. Es ist ein großes Problem, dass wir gerade aus den ärmsten Regionen der Welt meist keine gute Datenlage haben, weil die Dichte an Messstationen zu gering ist. Das heißt, wir wissen nicht einmal, wie das „normale“ Wetter in diesen Regionen aussieht, ganz zu schweigen von Extremwetterereignissen. Folglich haben wir keinen Vergleichswert für unsere Klimamodelle. Außerdem sehen wir uns auch in der Klimamodellierung mit einem gewissen Eurozentrismus konfrontiert, denn die Klimamodelle, die wir verwenden, funktionieren am besten über den Regionen, für die sie entwickelt wurden. Keines der weltweit im Einsatz befindlichen Klimamodelle wurde in Afrika entwickelt. Da kein Klimamodell perfekt ist, muss man immer Kompromisse machen, und der Kompromiss ist eben meistens, dass das Modell so gut wie möglich für die Region, in der es gebaut ist, funktioniert, auf Kosten des Rests der Welt. Das Problem sind also nicht nur die Beobachtungsdaten, sondern auch die verzerrten Modelle. Hier schließt sich aber wieder der Kreis, denn ohne Beobachtungsdaten kann man auch keine passenden Modelle entwickeln.

 

„Wir sehen uns auch in der Klimamodellierung mit einem gewissen Eurozentrismus konfrontiert“

 

Neuseeland hat den durch den Klimawandel verursachten Schaden im Staatsgebiet in den letzten zehn Jahren auf 840 Mio. US-Dollar geschätzt. Sie haben sich dafür ausgesprochen, dass alle Länder eine solche Bilanz aufstellen sollten, die die Schäden durch den Klimawandel erfasst. Wieso?

Um sich ganz konkret vor Augen zu führen, dass nicht nur Vermeidungsmaßnahmen Geld kosten, sondern auch Untätigkeit. Dieser Punkt, dass nichts tun auch Geld kostet, und zwar schon jetzt, geht beispielsweise in der Diskussion um erneuerbare Energien oft unter. In Neuseeland hat man sich ja nur den Einfluss der Dürren und Überschwemmungen angeschaut und eine sehr konservative Berechnung angestellt. Demnach ist diese Zahl die absolute Untergrenze der verursachten Schäden. Natürlich nützt die Schadensbemessung alleine nichts, aber sie liefert eine andere Argumentationsgrundlage, wenn es zum Beispiel darum geht, die Schließung eines Kohlekraftwerks zu rechtfertigen.

Der deutsche Philosoph Günther Anders hat einmal gesagt: „Der Mensch wirft weiter als er sieht.“ Inwiefern kann die Zuordnungsforschung dazu beitragen, die entstandene Differenz zwischen unserem kurzsichtigen Handeln in der Gegenwart und dessen Auswirkungen in der Zukunft zu überbrücken?

Zum einen kann die Zuordnungsforschung zur Erlebbarkeit des Klimawandels beitragen, indem sie seinen Einfluss auf Extremwetterereignisse sichtbar macht. Der entscheidende Schritt ist aber sicherlich die Verbindung von Zuordnungswissenschaft und Klimaprojektion, also die Verbindung von Vergangenheit und Zukunft. Nehmen wir noch einmal das Beispiel der Hitzewelle im vergangenen Sommer in Europa. Ohne den Klimawandel wäre es ein Ereignis gewesen, das vielleicht nur alle 30 oder 40 Jahre vorkommt. Wenn sich die globale Mitteltemperatur aber um ein weiteres Grad erhöht, dann werden wir einen Sommer wie 2018 im Schnitt jedes zweite Jahr erleben. So lässt sich viel konkreter machen, was ein Temperaturanstieg um ein oder anderthalb Grad eigentlich bedeutet. Das sind politisch stark aufgeladene Zahlen, die aber in ihrer Aussagekraft sehr abstrakt bleiben. Wenn man aber die Verbindung zwischen dem Erlebten und dem, was die Zukunft bringen wird, herstellen kann, dann ist es meiner Meinung nach möglich, die von Günther Anders formulierte Differenz zu überbrücken.

Das klingt fast nach Prävention.

Natürlich, wenn wir die in der Zuordnungsforschung entwickelten Methoden benutzen, um an konkreten Orten Vorhersagen zu treffen. Wenn wir wissen, für welche Art von Ereignis eine Region oder eine Stadt sehr anfällig ist, dann können wir – auch ohne dass ein konkretes Ereignis stattgefunden hat – sagen, wie sich die Eintrittswahrscheinlichkeit für ein solches Ereignis verändert und dementsprechend Anpassungsmaßnahmen planen und priorisieren.

Sie haben vorsichtigen Optimismus im Hinblick auf den Umgang mit dem Klimawandel geäußert. In 2018 sind die GHG-Emissionen allerdings um 3% gestiegen. Das ist in etwa so, als wüssten wir nichts vom Klimawandel. Wie können Sie dabei optimistisch bleiben?

Allein die Tatsache, dass es das Klimaabkommen von Paris gibt und dass es alle Staaten unterzeichnet haben, ist aus klimapolitischer Sicht viel mehr, als noch Anfang 2015 zu erwarten war. Zum anderen ist es meiner Einschätzung nach eine Generationsfrage. In unserer Generation ist die Einsicht, dass es einen anthropogenen Klimawandel gibt, ganz selbstverständlich. Für die kommenden Generationen wird sich dieser Trend fortsetzen. Es dauert nicht mehr lange, bis das die Leute sind, die alle wichtigen Entscheidungen treffen. Ich glaube, das ist es, was mich so optimistisch stimmt.

Interview: Kurt Bille

 

 

Friederike Otto

© Friederike Otto

Dr. Friederike Otto ist Acting Director des Environmental Change Instituts der Universität Oxford und Associate Professor im Global Climate Science Programm. Darüber hinaus ist sie Co-Investigator des Projektes „World Weather Attribution“ und hat maßgeblich an der Umsetzung des Open-Science Projektes „climateprediction.net“ mitgewirkt. Ihr Forschungsschwerpunkt in der Zuordnungswissenschaft liegt auf der Erforschung des menschlichen Einflusses auf die Eintrittswahrscheinlichkeit von Extremwetterereignissen.

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