Keypoints
- Kurzfristige Wettervorhersagen sind vor allem durch den Zustand der Atmosphäre an ihrem Startpunkt bestimmt
- Die Abschätzung von Klimaänderungen Klimaszenario-Simulationen ist vor allem von der Entwicklung der Treibhausgaskonzentrationen abhängig.
- Bei Klimavorhersagen über bis zu 10 Jahren wird versucht, die längerfristige Klimavariabilität zusätzlich zur Entwicklung aufgrund der Treibhausgase einzuschätzen.
- Sowohl dekadische Klimavorhersage wie Klimaszenarien liefern keine genaue Vorhersage für einen bestimmten Zeitpunkt, sondern die Entwicklung der Wahrscheinlichkeit für Wetterzustände. Dies schließt auch die Wahrscheinlichkeit von Extremereignissen ein.
Motivation
Für die Vorhersage des Wetters über mehrere Stunden und Tage darf man ignorieren, dass sich die Verhältnisse am Rand der Atmosphäre ändern. Für längerfristige Vorhersagen dagegen muss man berücksichtigen, dass Ozean und Landoberflächen sich verändern, und diese Veränderungen wesentlich durch die Atmosphäre verursacht werden. Die Atmosphäre wiederum wird von den Verhältnissen an ihren Rändern beeinflusst. In einem Computersytem, was längerfristige Vorhersagen von Monaten und Jahren produzieren soll, müssen daher die gegenseitigen Wechselwirkungen berücksichtigt werden. Hierzu sind Daten erforderlich, die oft noch schwerer zu erhalten sind und noch ungenauer sind, als die für die Atmosphäre. Dies gilt insbesondere für Beobachtungen im Ozean.
An Wetterentwicklungen in der ferneren Zukunft (mehreren Jahrzehnte) gibt es so viele gleichwertige Möglichkeiten, dass der Versuch einer genauen Vorhersage nicht erfolgreich sein kann. Auf dieser Zeitskala können aber trotzdem Veränderungen in der Sonne und Veränderungen im Treibhausgasgehalt der Erde eine Rolle spielen. Hinsichtlich der zukünftigen Entwicklung des Treibhausgasgehalts wurden verschiedene Abschätzungen gemacht, die nicht mehr von den meteorologischen Verhältnissen, sondern nur von Annahmen über wirtschaftliche Aktivitäten und damit zusammenhängendem Ausstoß an Treibhausgasen bestimmt sind, die sogenannten Szenarien. Somit kann man bei diesen Berechnungen von einem beliebigen konkreten Startpunkt von Atmosphäre und Ozean ausgehen, der aber zum in diesem Zeitbereich vorherrschenden Treibhausgasgehalt passt. Die Computer-Berechnung berücksichtigt dann die Entwicklung des Treibhausgases-Zustands, und zeigt eine davon beeinflusste langfristige Wetterentwicklung. Solche Rechnungen dienen dazu, die Wirkung der steigenden Treibhausgasgehalte zu bestimmen.
Für Vorhersagen über einen Zeitraum von ein bis zehn Jahren ist der Zustand des Klimasystems am Anfang der Simulation dagegen nicht beliebig. Hier spielt zwar das genaue Wetter am Start der Simulationen keine Rolle, aber der Zustand des Ozeans mit Temperaturen, Salzgehalten und Stärke von Meeresströmungen ist wichtig, da die Klimaentwicklung sowohl vom Startpunkt wie von der Treibhausgasentwicklung abhängig ist.
Konzept
Es existiert eine Vielzahl von Simulationen zu Klimaänderungen, die in weltweiten Computerzentren mit verschiedenen Klimamodellen berechnet worden sind. Von diesen Simulationen stehen zwar nicht alle Ergebnisse zur Verfügung, und aufgrund der typischerweise geringen räumlichen Auflösung gibt es auch zum Beispiel in den Modelldaten keine kurzzeitigen und kleinräumigen Starkregenereignisse.
Daher sollen stattdessen die relevanten Wetterlagen identifiziert werden, um so aus deren Häufigkeit und ggf. Ausprägung dann Aussagen zu den zu erwarteten Änderungen in den künftigen Jahrzehnten abzuschätzen. Dies soll sowohl bei dekadischen Vorhersagen, die unter anderem der Deutsche Wetterdienst operationell erzeugt, wie auch bei den Klimasimulationen durchgeführt werden. Auch hier geht es also nicht um eine konkrete Wettervorhersage, sondern um Wahrscheinlichkeiten und ihre Änderungen.
