Regionale Klimamodellierung

3. Klimafolgen und Klimaanpassung – Aussagekraft und Einschränkungen von Klimamodellen

Einschränkungen in der Aussagekraft ergeben sich daraus, dass zum einen Fehler/Ungenauigkeiten in der Darstellung der Prozesse des Erdsystems in Modellen bestehen, zum anderen aus der internen Variabilität des Klimasystems. Vor allem sog. subskalige Prozesse, also Prozesse, die auf kleinerer räumlicher Skala ablaufen als das Modellgitter groß ist, d.h. die unterhalb der Auflösungsgrenze des Modells liegen und daher „durch die Gitternetz-Maschen fallen“ (beispielsweise Wolken), müssen im Modell parametrisiert werden. Auch die realen Eingabedaten für Klimamodelle sind aufgrund der Qualität und Technik der Messinstrumente und aufgrund der Verteilung und Veränderung von Messstandorten mit Ungenauigkeiten behaftet. Die interne Variabilität des Klimasystems bewirkt, dass nichtlineare Prozesse Klimaentwicklungen beeinflussen und damit Projektionen erschweren. So können natürliche Antriebe wie Vulkanismus das Klima unvorhergesehen beeinflussen. Wenig erforscht sind auch die Auswirkung der Klimaänderung auf den Austausch zwischen Treibhausgasen und der Biosphäre ebenso wie interne Rückkopplungen, z.B. von v.a. Wolken und Wasserdampf und dem Strahlungshaushalt der Atmosphäre. Interne Rückkopplungen können zur Folge haben, dass sich aus kleinen Änderungen der Anfangsbedingungen große Unterschiede in der Modellrechnung ergeben. Hinzu kommt, dass die Modellrechnungen für die Zukunft auf Szenarien bezüglich der Entwicklung der Treibhausgase, der Wirtschaft, der Gesellschaft, der Bevölkerungszahl u.v.m. beruhen. Daher gelten ihre Aussagen nur für klar definierte Voraussetzungen, die die verschiedenen Szenarien jeweils festlegen (Hamburger Bildungsserver 2012).
Im Allgemeinen können Klimamodelle die großräumigen, zum Teil jahreszeitlich bedingten Zirkulationsmuster sowie den Temperaturverlauf recht gut wiedergeben (z.B. van Ulden und van Oldenborgh 2006, Reichler und Kim 2008). Das komplexe Verhalten des Niederschlags allerdings ist weitaus schwieriger mit einem (Klima-)Modell abzubilden. Abweichungen vom beobachteten Niederschlag können durch sehr kleinräumige Prozesse (z.B. Orographie, Konvektion) hervorgerufen werden, welche mit einem globalen Klimamodell nicht hinreichend abgebildet werden können.

Skalen der Wetterprozesse und Skalen/Auflösung von Wettermodellen. Die Modelle sind GME, ein globales Wettermodell, COSMO-EU, ein regionales Wettermodell für Europa und COSMO-DE, ein regionales Wettermodell für Deutschland. Quelle: Deutscher Wetterdienst.