Global Warming (I) Die Beobachtungen
Saturday, January 12th, 2008
Der Klimawandel kann direkt beobachtet werden, indem man die heutige Durchschnittstemperatur mit der Durchschnittstemperatur der vergangenen Jahre vergleicht. Diese Messungen der Temperatur kann man grob in zwei verschiedene Kategorien einteilen, direkte und indirekte Messungen. Zu direkten Messungen muss ich wohl nicht viel schreiben, man nimmt einfach ein Thermometer und liest es ab. Das ist natürlich wesentlich komplizierter wenn eine Zeitreihe der letzten hundert Jahre wissenschaftlichen Ansprüchen genügen soll. Man muss sich dann für jeden Messwert die Frage stellen, wie wurde dieses Thermometer kalibriert und wurde vielleicht während der letzten Kriege nicht immer gemessen (oder die Daten vielleicht gezielt verändert?).
Indirekte Messungen dagegen, müssen bearbeitet werden damit sie eine Temperatur anzeigen. Abstrakt gesprochen stellt sich hier nicht nur die Frage, verstehe ich mein Messgerät (und zeigt es tatsächlich an was ich glaube das es Anzeigt?) sondern auch, verstehe ich warum ein Messwert daraus abgeleitet werden kann. Diese Daten haben also intrinsisch eine zusätzliche Fehlerquelle. Auf der anderen Seite haben indirekte Messungen den Vorteil, dass sie auch dort eine Rekonstruktion des Vergangenen Klimas ermöglichen, wo niemand direkt gemessen hat. Oder bevor jemand direkt gemessen hat.
Direkte Messung sind etwa für die letzten 150 Jahren verfügbar. Sie werden allerdings immer schlechter, je länger die Zeitreihe zurückreicht. Das hängt damit zusammen, dass es damals noch keine guten Thermometer gab. Und damit, dass es keine einheitlichen Messungen gab. Für die Zeitreihe der Jahresdurchschnittstemperatur in Deutschland werden einige dieser Probleme hier diskutiert. Diese Zeitreihe sieht geplottet so aus:
via Wikipedia
Die blaue Kurve ist hier der Jahresdurchschnitt. Wie man sieht, weichen die einzelnen Jahre sehr stark voneinander ab. Die stärksten Zacken sind dabei eher in den frühen Jahren (vor 1900), das kann damit zusammenhängen, das dort die Daten nicht gut sind. Es kann aber auch ein tatsächlicher Effekt sein.
Deshalb sind 10 und 30 jährig gleitende Durchschnitte mit angegeben. Hier sollte sich die Variabilität der einzelnen Jahre herausmitteln. Dies scheint zu funktionieren, die Kurven machen einen wesentlich glatteren Eindruck. Hier sieht man dann direkt die Erhöhung der Durchschnittstemperatur in dem letzten Jahrhundert.
Es gibt aber auch Aussagen wie, es war in den letzten tausend Jahren nie so warm wie heute. Diese Aussagen beruhen nicht auf direkten Messungen der Temperatur, sondern auf indirekten Messungen aus denen dann eine Durchschnittstemperatur rekonstruiert wurde. Der berühmte und umstrittene Hockeystick fällt in diese Kategorie.
Diese Messungen beruhen zum Beispiel auf der Breite von Baumringen. Die Baumringe sind breiter, wenn der Baum in einem bestimmten Jahr stärker gewachsen ist. Für dieses Wachstum sind natürlich verschiedenste Faktoren verantwortlich, aber unter anderem auch wie warm es in dem betreffenden Jahr war. Wenn viele Bäume untersucht werden, kann die Korrelation zwischen Wachstum und Klima herausgearbeitet werden und eine Durchschnittstemperatur berechnet werden. Die Baumringe sind aber auch ein Beispiel dafür, dass solche indirekten Messungen häufig auf das Klima und nicht auf die Temperatur reagieren. Für das Wachstum eines Baumes ist das Wetter an einem Tag relativ egal. Die durchschnittliche Temperatur im Frühjahr aber nicht.
Es gibt noch einige andere Klimaarchive, die, so ist zumindest mein Eindruck, direkter auf die lokale Temperatur reagieren aber auch schwerer zu Verstehen sind. Das sind zum Beispiel die bekannten Eisbohrkerne, eine Liste gibt es hier.
Aus diesen sogenannten Proxys können dann Zeitreihen der Temperatur wie dieser in den letzten paar Tausend Jahren abgeleitet werden.
Hier sind die globalen Durchschnittswerte der letzten 2000 Jahre aufgetragen als sogenannte Temperaturanomalie, das bedeutet 0°C in dieser Kurve entspricht der Durchschnittstemperatur von 1960 bis 1990, das sind 14°C. Die verschieden farbigen Kurven sind verschiedene Rekonstruktionen und die schwarze Kurve sind Messwerte. Die blaue Kurve ist übrigens das Hockeystick Diagramm. Die Quellen für die einzelnen Kurven sind hier angegeben. Die Fehler der Daten sind leider nicht dargestellt, als ich durch einige der Datenquellen geblättert habe, hatte ich aber den Eindruck, das der Fehler typischerweise bei 0.2°C liegt. Der Fehler der Messwerte (schwarze Kurve) ist natürlich kleiner.
Der Plot sieht auf den ersten Blick chaotisch aus, aber die Kurven zeigen tatsächlich qualitativ das gleiche Verhalten (und stimmen innerhalb der Fehlergrenzen überein).
Nach diesen Rekonstruktionen gab es um 1600 eine relativ kalte Periode, die sogenannte kleine Eiszeit und davor eine wärmere Epoche, das Mittelalterliche Klimaoptimum, die ungefähr so warm war, wie die heutige Zeit. Mit meiner Fehlerschätzung von 0.2°C liegt das Maximum des mittelalterlichen Klimaoptimums ungefähr um zwei Standardabweichungen unter dem heutigen Wert.
Intuitiv interpretiere ich die Aussage so, seit 1998 war jedes einzelne Jahr wärmer als 95% der Jahre im mittelalterlichen Klimaoptimum. Also sollte es höchstens 10 Jahre in diesen 200 Jahren, von 1000 bis 1200 gegeben haben, in denen es wärmer war als in irgendeinem der letzten 10 Jahre. Die Daten zeigen also, dass sich das Klima erwärmt.
Andere Posts der Serie:
Global Warming (2): Plausibilitätsbetrachtung
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