Neue Studie: ,Stillstand‘ bestätigt – und das Scheitern der Klimamodelle

Bild: Andreas Hermsdorf / pixelio.de

Anthony Watts
[Die Schlagzeile ist ein unübersetzbares Wortspiel: „New ‘Karl-buster’ paper confirms ‘the pause’, and climate models failure“]
Das “Unsicherheits-Monster“ schlägt wieder zu.
Eine Weile haben wir die Studie von Karl et al. 2015 sehr kritisch verfolgt. Darin wurde behauptet, dass der „Stillstand“ einfach verschwunden ist, nachdem die Daten von der Ozean-Oberfläche erst einmal „angemessen adjustiert“ worden waren (hier), bevor sie dem globalen Datensatz der Temperatur hinzugefügt wurden. Nahezu einhellig betrachtete man in der Skeptiker-Szene Karl et al. als nichts weiter als einen Taschenspielertrick.


Macht nichts, diese heute in Nature Climate Change veröffentlichte Studie von Hedemann et al. bestätigt nicht nur den „Stillstand“ der globalen Temperatur, sondern zeigt auch einen Grund dafür auf: „… der Stillstand könnte auch der internen Variabilität des Energie-Ungleichgewichtes an der Obergrenze der Atmosphäre (TOA) geschuldet sein“.

Das ist eine wichtige Aussage, zeigt sie doch, dass trotz vieler Behauptungen des Gegenteils ein CO2-getriebener Antrieb der planetarischen Temperatur nicht der Kontrollknopf ist und dass die natürliche Variabilität nach wie vor im Spiel ist.

Beachten sollte man auch den Rückgang, markiert durch die beiden farbigen ,X‘ in Abbildung 1:

Modelle und Beobachtungen fangen nicht einmal an, irgendwelche Übereinstimmungen zu zeigen.

Die spitzfindigen Ursprünge von Erwärmungs-Stillständen

Christopher Hedemann, Thorsten Mauritsen, Johann Jungclaus & Jochem Marotzke
AffiliationsContributionsCorresponding author
Nature Climate Change (2017) doi:10.1038/nclimate3274
Received 12 July 2016 Accepted 17 March 2017 Published online 17 April 2017

Während der ersten Dekade des 21. Jahrhunderts erwärmte sich die Erdoberfläche langsamer als von den Klimamodellen simuliert (1). Dieser Stillstand der Erwärmung wird in manchen Studien Modellfehlern bei den externen Antrieben zugeschrieben (2, 3, 4), während Andere auf Wärme-Umverteilungen in den Ozeanen hinweisen (5, 6, 7, 8, 9, 10), für welche die interne Variabilität ursächlich ist. Das Timing derselben kann von den Modellen nicht vorhergesagt werden (1). Allerdings sind sich Analysen von Beobachtungen nicht einig, welche Region der Ozeane dafür in Frage kommt (11, 12, 13, 14, 15, 16). Hier zeigen wir, dass der Stillstand seine Ursache auch im Energie-Ungleichgewicht an der Obergrenze der Atmosphäre haben könnte. Eine Energie-Budgetierung der Oberflächenschicht der Ozeane mittels eines 100 Member zählenden historischen Ensembles zeigt, dass Stillstände verursacht werden durch Abweichungen der Energieflüsse, die so gering wie 0,08 W/m² sein können. Sie können ihren Ursprung an der Obergrenze der Atmosphäre, im Ozean oder in beidem haben. Die Budgetierung mittels bestehender Beobachtungen kann den Ursprung des gegenwärtigen Stillstandes nicht belegen, weil die Unsicherheit in den Beobachtungen die geringen Abweichungen der Flüsse marginalisiert, welche einen Stillstand verursachen können. Die Sensitivität dieser Fluss-Abweichungen in den Beobachtungs-Datensätzen und im Energiehaushalt helfen zu erklären, warum frühere Studien einander widersprechen, und zeigt, dass der Ursprung des gegenwärtigen Stillstandes vielleicht niemals herausgefunden werden kann.

http://www.nature.com/nclimate/journal/vaop/ncurrent/full/nclimate3274.html
(paywalled)

Aus der Introduction:

Die Temperatur der Erde hat sich von 1998 bis 2012 langsamer erwärmt als man aus Untersuchungen der meisten Modell-Projektionen oder des langzeitlichen Erwärmungstrends erwarten konnte. Selbst obwohl einige Studien jetzt die Abweichung vom langzeitlichen Trend Mess-Verzerrungen zuordnen, bleibt die Lücke zwischen Beobachtungen und Modellen bestehen. Die beobachteten Abweichungen des Trends bis zu -0,17°C pro Dekade von den CMIP5-Projektionen sind zwei bis vier mal größer als der beobachtete Trend. Der Stillstand ist daher nach wie vor eine Herausforderung für die Klimawissenschaft.

Die wichtigsten Auszüge aus der Studie:

Der Input des gekoppelten Klimamodells MPI-ESM1.1 besteht aus dem vom CMIP5 vorgegebenen historischen Antrieb von 1850 bis 2005 und wurde erweitert bis 2015 mit dem RCP4.5-Szenario. Liegt die rote Linie über der grauen Linie zeigt mindestens ein Ensemble-Member einen Stillstand, definiert als eine Abweichung von über 0,17°C pro Dekade unter dem Ensemble-Mittel. Diese Abweichung ist die gleiche wie die Lücke zwischen dem Ensemble-Mittel des CMIP5 (schwarzes Kreuz) und den beobachteten GMST-Trends (gelbes Kreuz) für den Zeitraum 1998 bis 2012. Die Linien repräsentieren die Anzahl der Ensemble-Mitglieder in Bündeln von 0,05°C pro Dekade.

Aus unserer Analyse der Beobachtungen sind wir nicht in der Lage, eine TOA-Anomalie als mögliche Ursache des gegenwärtigen Stillstandes auszuschließen. Bezieht man die Beobachtungen auf ein alternatives Energie-Budget (anstatt auf dasjenige des großen Ensembles), könnte sich die absolute Position des grünen und gelben Kreuzes verschieben. Allerdings würde sich der relative Abstand voneinander und die Größe ihrer Fehlerbalken nicht ändern.

Die Rolle der TOA und des Ozeans in jedem Stillstand kann bestimmt werden mittels Vergleich ihrer Relativ-Beiträge zur Anomalie der Fluss-Divergenz. Für Stillstände im großen historischen Ensemble ist die negative (Abkühlungs-) Anomalie in 12% aller Fälle vollständig durch die TOA verursacht und durch den Ozean in 24% aller Fälle. In den verbleibenden Fällen (64%) wird die negative Anomalie verursacht durch TOA und Ozean zusammen (unterer linker Quadrant in der Abbildung). Die Variabilität der TOA ist folglich in 76% aller Fälle von Stillstand involviert.

Wir kommen zu dem Ergebnis, dass die TOA eine Quelle signifikanter interner Variabilität während des Stillstands sein kann. Unsere Ergebnisse sind nicht ein Artefakt der vom Modell erzeugten TOA-Variabilität, erzeugt doch das große Ensemble eine TOA-Variabilität, die den Mess-Aufzeichnungen ähnlich ist. Vielmehr stehen unsere Ergebnisse auf der Grundlage eines einfachen, aber dennoch robusten Prinzips, nämlich dass die Oberflächenschicht der Erde eine geringe Wärmekapazität aufweist. Die Temperatur an der Oberfläche kann daher durch kleine Variationen der großen, sich teilweise gegenseitig aufhebenden Flüsse beeinflusst werden, welche dieses größere Energie-Budget ausmachen. Vergleicht man die geringe Variabilität des TOA-Ungleichgewichtes mit dem Gesamt-Ungleichgewicht der TOA im Zuge der globalen Erwärmung, wird die Bedeutung dieser geringen Variationen bzgl. des Stillstandes verschleiert.

Dies ist das wahre Dilemma im Zentrum der Debatte um den Stillstand: Die Variabilität des ozeanischen Wärmegehaltes kann den Stillstand nicht erklären, und die Messung, die es könnte – die Fluss-Divergenz in der Oberflächen-Schicht – wird durch die Beobachtungs-Unsicherheit marginalisiert. Zwar gibt es Versuche, die Lücken bei den Beobachtungen mit Ozean-Reanalysen aufzufüllen, doch sind die resultierenden Daten während des Stillstandes von fragwürdiger Integrität und – wie wir zeigen – stimmen nicht mit dem auf CERES21 und WOA22 basierenden Budget überein. Selbst wenn diese Nicht-Übereinstimmungen beigelegt werden können, macht es das Verfahren, Satellitenbeobachtungen mit der Wärmeaufnahme der Ozeane zu verbinden, schwierig, die Beiträge von der TOA und vom Ozean zu entflechten, weil deren absolute Differenz unbekannt ist. Solange die Unsicherheit in den beobachteten Schätzungen nicht deutlich reduziert werden kann, kann daher der wahre Grund des jüngsten Stillstandes vielleicht niemals herausgefunden werden.

(Hervorhebung von mir [Watts])

Striche

Code availability.
The MPI-ESM1.1 model version was used to generate the large ensemble and is available at http://www.mpimet.mpg.de/en/science/models/mpi-esm.html. Computer code used in post-processing of raw data has been deposited with the Max Planck Society: http://pubman.mpdl.mpg.de/pubman/faces/viewItemFullPage.jsp?itemId=escidoc:2353695.

Data availability.
Raw data from the large ensemble were generated at the Swiss National Computing Centre (CSCS) and Deutsches Klimarechenzentrum (DKRZ) facilities. Derived data have been deposited with the Max Planck Society (http://pubman.mpdl.mpg.de/pubman/faces/viewItemFullPage.jsp?itemId=escidoc:2353695). Supplementary Fig. 7 uses TOA flux reconstructions provided by R Allan40 (http://www.met.reading.ac.uk/~sgs01cll/flux) and satellite observations provided by the NASA CERES project31 (http://ceres.larc.nasa.gov). For observational estimates in Fig. 3c, we make use of data provided by the NOAA World Ocean Atlas22(https://www.nodc.noaa.gov/OC5/3M_HEAT_CONTENT) and by the ECMWF Ocean Reanalysis System 4 (ref. 9; http://icdc.zmaw.de/projekte/easy-init/easy-init-ocean.html).

PDF files
Supplementary Information (3,616 KB)

Link: https://wattsupwiththat.com/2017/04/17/new-karl-buster-paper-confirms-the-pause-and-models-failure/#comment-2478621

Übersetzt von Chris Frey EIKE

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14 Kommentar(e)

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1
Neulen, Holger

Und Sie müssen nur den cos beta für eine Eisenplatte am Nordpol auf 1 stellen und schon können Sie da Eier braten.

Das ist Ihre Theorie.

2

 

Neulen, Holger https://www.eike-klima-energie.eu/2017/05/04/neue-studie-stillstand-bestaetigt-und-das-scheitern-der-klimamodelle/#comment-182128">6. Mai 2017 um 10:22

Sie sind auf dem richtigen Weg, nur hat die Sache einen Haken. Damit meine ich jetzt nicht den längeren Weg der Sonnenstrahlen durch die Atmosphäre, der selbstverständlich auch wellenlängenabhängig filtert. Diesen Effekt braucht es gar nicht, um das Speigelei-Braten am Nordpol zu unterbinden:

Am Nordpol ist es kälter als am Äquator (grob geschätzt -10 statt +40°C), weil die parallelen  Sonnenstrahlen am Nordpol vorbeirauschen (cos beta 0). Folglich muss die senkrecht in die Sonnenstrahlen gehaltene Pfanne durch die Wärmestrahlung statt um 50K (Äquator) um 100K erwärmt werden, um erforderliche 90°C zu erreichen.

3
Neulen, Holger

Dann nehm' ich halt 'ne isolierte Eisenplatte und lasse die nur an einer Seite frei halt zum Bestrahlen.
Nach längerer Zeit kommt die dann auf nahezu 90°C, also vielleicht 80°C so aus den parallelen Sonnenstrahlen bei cos beta 1 für 1320 W/qm
Ist halt nur ein wenig unpraktisch dann mit Eier braten, weil die rutschen von der Eisenplatte ab und landen dann in Schnee.

4
Bernhard Bühner

Danke, es müssen ja nicht immer Würstchen sein. 😉

5

Am 21. Juni beträgt die Einstrahlung im Tagesschnitt 522 Watt pro Quadratmeter, also mehr als am Äquator.

6
Neulen, Holger

522 Watt/qm
Wahrscheinlich weil die Tage dann da länger sind?

7
Eugen Ordowski

Interessant, was DIE ZEIT dazu "

schreibt:

http://www.zeit.de/wissen/umwelt/2017-05/globale-erwaermung-klimawandel-klimaforschung-klimamodelle?cid=12835203

Überschrift:

"Und den Klimawandel gibt es doch"

Na so was!

8
Neulen, Holger

Naja, je dichter oder länger der Weg der Sonnenstrahlung durch die Atmosphäre desto mehr wird reflektiert und absorbiert, kommt also weniger am Boden an. So dass dieser kühler bleibt, siehe Temperatur an den Pole der Erde gegenüber den den Temperaturen in der Sahara Death Valley Wüste Gobi, Hochplateau Nevada(dort ist es gar nichtmal so heiss), aslo erstmal rein Geometrischen Ursprungs sind die Temperaturunterschiede aus langem : kurzem Weg der Sonnenstrahlung durch die Atmosphäre. Also mit dem größten Einfluss auf die Temperatur.

Und mit dichter wird es kühler, also CO2: es kühlt!

9

Nein, das hat mit dichter und länger (Klimamanifest oder Prof. Dr. Dr. Dr. Kramm?) nichts zu tun, sondern liegt am Neigungswinkel der eintreffenden Strahlung, dem cos beta:

https://de.wikipedia.org/wiki/Sichtfaktor

10
Neulen, Holger

Herr P. Paula

überlegen Sie was zu den Gleichungen zu Ihrem Link zu Wikipedia geschieht:

"Die Strahldichte L1 nimmt mit dem Durchdringen der Atmosphäre ab!"

Beispielsweise kommen von den 1370 W/qm jeweils gemessen am Boden am Äquator nur noch 1000 oder 800 W/qm an.

Das ist es ja nun ebengrade warum man ebendiese Berechnungen nicht auf die Gegebenheit:

Sonne durchstrahlt die Atmospähre

anwenden darf.

Und die Gleichung soll gelten für eine Vernachlässigung von Verlust von L1 durch Absorbtion. Aber ebengenau eine solche Absorbtion findet in der Atmosphäre statt bevor L1 eine Flächenelement dA2 trifft.

Sonst könnten Sie an den Pole der Erde mit der selben Lupe ein Feuer auf einer Zeitung entfachen wie dies in unsren Breiten möglich ist. Das ist nicht der Fall.

Beobachten können Sie diesen Zusammenhang alleine schon aus der Sonnenstrahlung morgens zu der Sonnenstrahlung mittags zu der Sonnenstrahlung abends.

Mittags ist der Strahlung Kraft L1 in Erdnähe am höchsten.

Der Weg den Strahldichte L1 durchwandern muss am kürzesten.

Auch eine Zeitung werden Sie mit dem Licht aus dem Abendrot mit selber Lupe nichtmehr entfachen können.

Ohne Atmosphäre, also ohne Wasserdampf in Luft wär' es an den Pole unsrer Erde wärmer.

Ja die Atmosphäre, also Wasser und sein Dampf in Luft hält die Erde kühl:

Also auf Temperatur, die kälter ist als sich aus 1370 W/qm Strahlungsleistung ergeben: 394 K also etwa 113°C :aus dem Stefan–Boltzmann Strahlungsgesetz: für die Temperatur eines Schwarzen Strahler bevor die Sonnenstrahlen auf die Atmosphäre treffen.

Das gilt auch für CO2 welches alleine mengenmässig der Temperatur aus Wasserdampf wohl folgt. Thermodynamisch messbar, also aus massebehafteten Energie ermittelt und nicht aus Strahlungsgleichgewicht errechnet und nichtmal dann messbar.

 

Und wie da schön steht "Sichtfaktor"!

Und die Sicht ist nunmal trüb!

11

Siehe auch

Eggs of Tank - Eier gebraten in Nordafrika auf Panzer - Panzereier

https://www.youtube.com/watch?v=7TJS5E-3HeI

12
Neulen, Holger

P Paula

5. Mai 2017 um 19:24

Und die Eier werden dort wohl nur durch Ihre Gegenstrahlung halt so heiss!

Warum denn also nicht von oben angebräunt?

Gab's wohl also damals schon den Hänchengrill von besso keks

Komisch, dass die Sonne dieses Jahr so lange braucht um die Wolken aufzulösen.

Ist ne Menge kalter Luft da unterwegs.

13
Neulen, Holger

Sag ich doch: Der Wasserdampf und CO2 ja die Gase Kühlen!

Weil wie Sie ja selber sagen, wird es da so heiss.

14

Neulen, Holger https://www.eike-klima-energie.eu/2017/05/04/neue-studie-stillstand-bestaetigt-und-das-scheitern-der-klimamodelle/#comment-182098">5. Mai 2017 um 13:50

Das Wort "Atmosphäre" finde ich in meinem Link nirgends.

Sie argumentieren wie ein Klimaforscher, nur ohne jeden Realitätsbezug ("Durchdringen der Atmosphäre") und somit noch viel schlimmer und völlig daneben!

Stellen Sie sich mal am Äquator mittags um 12:00 im Auto sitzend in die pralle Sonne, also bei wolkenfreiem Himmel. Die 113°C dürften dann gar nicht so verkehrt sein.

Grund: Der cos beta, der ist dann dort und nur dann und dort gleich 1 und sie haben Ihre 1370W/m2, mal abgesehen vom Ozon, das den UV-Anteil rausfiltert u. ä. vernachlässigbare Effekte.