Klimavariabilitaet und Signalanalyse. Modellrechnungen zum Klima des 20. Jahrhunderts Abschlussbericht

Abstract

In den letzten 100 Jahren hat sich die Erdoberflaechentemperatur um etwa 0.5 C erhoeht. Im gleichen Zeitraum erhoehte sich der atmosphaerische Treibhauseffekt infolge der Zunahme von Kohlendioxid (CO_2), Methan (CH_4), Distickstoffoxid (N_2O), troposphaerischem Ozon (O_3) sowie der Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW's) um etwa 2 W/m"2 (IPCC, 1996). Ein ursaechlicher Zusammenhang zwischen der beobachteten Erwaermung und den anthropogenen Emissionen von Treibhausgasen erscheint daher plausibel. Modellrechnungen zur Gleichgewichtsreaktion auf eine vorgegebene Stoerung der globalen Strahlungsbilanz von etwa 2 W/m"2 sind mit der beobachteten Erwaermung jedoch inkompatibel, d.h. die simulierte Erwaermung ist etwa 3-5 mal hoeher als die beobachtete. Moegliche Gruende fuer diese Diskrepanzen sind: (1) Die Klimasensitivitaet der Modelle ist unrealistisch hoch. (2) Die heute realisierte Erwaermung ist aufgrund der thermischen Traegheit der Ozeane weit von der Gleichgewichtsreaktion entfernt. (3) Die natuerliche Klimavariabilitaet infolge interner Wechselwirkungen und externer Stoerungen der Strahlungsbilanz (Vulkanismus, solare Aktivitaet z.B.) verdeckt das anthropogene Signal. (4) Anthropogene Emissionen koennen moeglicherweise auch den Aerosolgehalt der Atmosphaere erhoehen und damit der globalen Erwaermung entgegenwirken. Hauptziel des Projektes war die Untersuchung der Punkte (2) bis (4) mit Hilfe eines gekoppelten Modells von Atmosphaere und Ozean. (orig)In the course of the last 100 years the Earth's temperature has increased by around 0.5 C. As a result of the simultaneous increase in carbon dioxide (CO_2), methane (CH_4), nitrous oxide (N_2), tropospheric ozone (O_3), and fluorochlorocarbons (CFC), atmospheric heat retention in that period increased by 2W/m"2 (IPCC, 1996). A causal connection between the observed warming and the anthropogenic emission of greenhouse gases therefore appears plausible. However, model calculations have shown the observed warming to be at variance with the equilibrium reaction that would theoretically result from a disturbance of the global radiation balance on the order of 2 W/m"2. Specifically, the simulated warming is around 3 to 5 times greater than the warming observed. This discrepancy may be due to any of the following: the climate sensitivity of the models is unrealistically high; (1) the warming observed today does not nearly represent an equilibrium state due to the thermal inertia of the oceans; (2) the anthropogenic signal is overlaid by natural climate variability resulting from internal interactions and external disturbances (volcanism, solar activity etc.); (3) anthropogenic emissions may possibly lead to an increased aerosol content of the atmosphere, thus counteracting global warming. The chief aim of the present project was to examine hypotheses two to four by means of a coupled model of the ocean and atmosphereSIGLEAvailable from TIB Hannover: F99B198 / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekBundesministerium fuer Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie, Bonn (Germany)DEGerman