// SCINEXX — SPAZIO & SCIENZA
Erderwärmung wirkt nach, selbst wenn die Temperaturen wieder sinken
Ein vorübergehendes Überschreiten von 1,5 oder 2 Grad könnte Ozeane und Permafrost länger verändern, als die globale Temperatur erhöht bleibt. Modellrechnungen zeigen, dass besonders träge Teile des Klimasystems nach einer späteren Abkühlung nur wenig zurückkehren. Entscheidend ist demnach nicht nur die höchste Erwärmung, sondern auch, wie lange sie anhält.
Montréal (Kanada). Klimapfade, die ein Temperaturziel zunächst überschreiten und erst später wieder erreichen, gelten als mögliche Folge verzögerter Emissionsminderungen. Dabei kann die globale Mitteltemperatur zwar wieder sinken, doch verschiedene Teile des Erdsystems reagieren wesentlich langsamer, sodass ihr Zustand nicht allein vom später erreichten Temperaturniveau abhängt.
Ein solches Overshoot-Szenario vergleicht einen Pfad mit vorübergehend stärkerer Erwärmung mit einem Basispfad, der dieselbe Temperatur am Ende ohne diese zusätzliche Erwärmungsphase erreicht. Für Ozean und Permafrost ist diese Unterscheidung besonders wichtig, weil Wärme, Kohlenstoff und Stoffkreisläufe dort über Jahrzehnte bis Jahrtausende nachwirken können.
Forscher der Concordia University um Mitchell Dickau haben nun untersucht, wie stark sich Dauer und Höhe einer solchen Überschreitung gemeinsam auf verschiedene Klimagrößen auswirken. Dazu nutzte das Team das University of Victoria Earth System Climate Model und verglich 42 Paare von Klimaszenarien, in denen die Temperatur in einem Pfad zeitweise stärker anstieg. Spätestens bis 2100 erreichte sie dort wieder das Niveau des jeweiligen Basisszenarios. Anschließend prüften die Forscher 30 global gemittelte Klimagrößen sowie das räumliche Muster der Lufttemperatur an der Oberfläche.
Die Wissenschaftler berechneten die zusätzliche Erwärmung als sogenannte Gradjahre, wobei ein Gradjahr beispielsweise einer um ein Grad Celsius höheren globalen Mitteltemperatur über ein Jahr gegenüber dem passenden Basisszenario entspricht. Insgesamt waren es etwa ein bis neun Gradjahre. Als Rückkehrjahr galt der Zeitpunkt, an dem beide Temperaturpfade wieder denselben globalen Wert erreichten.
Bei besonders trägen Klimagrößen zeigte sich eine enge lineare Beziehung zwischen den Gradjahren und den Veränderungen, die beim erneuten Erreichen derselben globalen Temperatur noch übrig waren. Für mehrere Ozean- und Permafrostgrößen erklärten die Gradjahre in der linearen Regression etwa 90 Prozent oder mehr der Unterschiede zwischen den Szenarien. Die Temperaturspitze allein war damit kein ebenso guter Indikator.
Besonders gering war die kurzfristige Erholung beim Kohlenstoff im Permafrost und bei der maximalen Stärke der Atlantischen meridionalen Umwälzzirkulation, einem großen Strömungssystem im Atlantik. Ihre mediane Reversibilität, also der Anteil der maximalen Veränderung, der bis zum Rückkehrjahr wieder verschwand, lag im Modell nahe null. Etwas stärker erholten sich einige Ozeangrößen. Für die thermische Ausdehnung des Meerwassers, die mittlere Ozeantemperatur und den Sauerstoffgehalt des Ozeans lag die Reversibilität aber nur bei etwa 20 bis 25 Prozent.
Der Grund liegt in der Trägheit dieser Systeme, denn während der zusätzlichen Erwärmung gelangt Wärme von der Oberfläche in tiefere Ozeanschichten und kann dort nur langsam wieder mit der Atmosphäre ausgetauscht werden. Im Modell blieb vor allem zwischen etwa 200 und 1.000 Metern Tiefe ein Teil dieser zusätzlichen Wärme erhalten, während sich die Oberfläche stärker an das Basisszenario annäherte.
Auch beim Permafrost wirkt die Vorgeschichte nach, weil aufgetauter kohlenstoffreicher Boden organisches Material verliert und dieser Bodenkohlenstoff durch spätere Abkühlung nicht kurzfristig zurückkehrt. Die Studie verweist darauf, dass Wiederaufbau und erneute Speicherung auf sehr viel längeren, teils jahrtausendelangen Zeitskalen ablaufen.
Die Ergebnisse beziehen sich ausdrücklich auf die kurzfristige Reversibilität beim erneuten Zusammentreffen der globalen Temperaturpfade zwischen 2086 und 2100. Sie bedeuten n