Die Max-Planck Gesellschaft gibt regelmäßig das Magazin „Max Planck Forschung“ heraus. In der Ausgabe 1/15 war ab Seite 68 der Artikel „…und jetzt zum Klima von morgen“ zu lesen. Der Artikel ist auch online frei verfügbar (pdf hier). Im Anfangsabschnitt heißt es:

Wie wird das Klima in zehn oder 15 Jahren aussehen? Auf diese Frage haben Forscher bisher keine befriedigende Antwort – vor allem, weil zufällige Veränderungen in diesen mittelfristigen Zeiträumen eine große Rolle spielen. Eine natürliche Schwankung ist wahrscheinlich auch die Ursache dafür, dass die Temperaturen seit 15 Jahren kaum ansteigen. Jochem Marotzke vom Max-Planck-Institut für Meteorologie in Hamburg und Kollegen in ganz Deutschland arbeiten intensiv an einem System, das zuverlässige Prognosen für die kommenden Jahre liefert.

Es geht also um die Erwärmungspause seit 1998 und die Frage, weshalb keines der teuren Klimamodelle den Hiatus korrekt vorhergesagt hat. In der Tat ein großes Problem, gerade für die Zunft der Klimaprognostiker, angeführt von Deutschlands Chefmodellierer Jochem Marotzke. Seine Lieblingsentschuldigung: „Zufällige Veränderungen“, die seiner Meinung nach vollständig unvorhersagbar seien. Ein fataler Fehler. Seine Forscherkollegen wissen es schon lange besser und haben die 60-jährigen Ozeanzyklen als systematischen Klimatreiber identifiziert. Siehe z.B.  hier, hier, hier, hier.

Zunächst einmal bestätigt das Max-Planck-Magazin aber dankenswerterweise, was auf allen Temperaturkurven klar zu erkennen ist, was aber einige Klimaaaktivisten immer noch nicht wahr haben wollen:

Ein weiterer Anlass war ein Phänomen, das gegen Ende des vergangenen Jahrzehnts sichtbar wurde und die Klimaforscher bis heute beschäftigt: das sogenannte Temperaturplateau. Die globale Erwärmung, die in den 1980er-und 1990er-Jahren in vollem Gange war, legt seit Anfang des Jahrtausends anscheinend eine Pause ein. Die Temperaturen stagnieren ungefähr seit 1998, wenn auch auf hohem Niveau.

Immerhin hat Jochem Marotzke erkannt, dass es so nicht weitergehen konnte. Er startete das Projekt MiKlip, um die Prognosen verlässlicher zu machen. In Max Planck Forschung (MPF) heißt es dazu:

Heute, knapp zehn Jahre später, ist die Wissenschaft in Bezug auf dekadische Klimaprognosen ein gutes Stück vorangekommen. Von 2011 bis Mitte 2015 finanzierte das Bundesforschungsministerium das Projekt MiKlip (Mittelfristige Klimaprognosen), das Jochem Marotzke initiiert hat und als Koordinator leitet. Inzwischen ist der Antrag für die zweite Phase gestellt.

Über MiKlip hatten wir an dieser Stelle bereits berichtet. Das Hauptergebnis der Initiative ist medial wenig bekannt, weil politisch unbequem. Siehe unseren Artikel „Mittelfrist-Klimaprognose des BMBF MiKlip Projekts: Nordatlantik wird sich bis 2020 um mehrere Zehntelgrad abkühlen„. Laut Google-Suche hat die Süddeutsche Zeitung noch nie über diese erstaunliche Prognose des Projekts berichtet. Die Aktivisten-Plattform „Klimaretter.info“ natürlich auch nicht. Daher sind wir umso mehr gespannt, ob das Max-Planck-Magazin diese Erkenntnis nun offen aussprechen kann. In Titel und Einleitung fehlte diese wichtige Information jedenfalls. Die University of Southampton kam übrigens vor kurzem zu genau dem gleichen Ergebnis und ging damit sehr viel transparenter und proaktiver um. Siehe unseren Blogartikel „University of Southampton: Kühlender Ozeanzyklus lässt Atlantik in den kommenden Jahrzehnten um ein halbes Grad abkühlen, globaler Erwärmungshiatus setzt sich fort und Hurrikane werden seltener„.

Anstatt dem Vorbild der Briten zu folgen, versucht es Marotzke noch immer mit seiner überholten Chaos-Masche. In MPF heißt es:

Noch stecken solche Vorhersagen allerdings in den Kinderschuhen. „Es liegt eine Menge Arbeit vor uns“, sagt der Hamburger Max-Planck-Forscher. Mittelfristige Klimaprognosen leiden unter einer grundsätzlichen Schwierigkeit: dem Chaos im Klimasystem. Denn ebenso wie das Wetter ist auch das Klima (als Mittelwert des Wetters) natürlichen Schwankungen unterworfen, die mehr oder weniger zufällig auftreten. […] Diese mehr oder weniger zufälligen Schwankungen bezeichnen Klimaforscher als spontane oder auch interne Variabilität.  Aufgrund solcher Schwankungen kann die globale Durchschnittstemperatur von einem Jahr zum anderen durchaus um 0,2 oder 0,3 Grad Celsius variieren. Für die Forscher sind diese Schwankungen ein „Rauschen“ – eine Art Störsignal, welches das eigentliche Signal der globalen Erwärmung überlagert.

Man möchte Marotzke zurufen: Versuchen Sie es doch einmal mit den Ozeanzyklen, so wie es die Kollegen tun. Die natürliche Variabilität enthält nicht nur „Störsignale“ sondern quasi-zyklische Abläufe, die empirisch mittlerweile gut bekannt sind. Die traurige Wahrheit ist jedoch, dass die Klimamodelle die Zyklen nicht richtig abbilden können. Das Problem liegt nicht in der Natur, sondern in den Modellen. Auch ist die Gewichtung der einzelnen Klimatreiber noch schlecht verstanden. So behauptet die IPCC-Tabelle des „Strahlungsantriebs“ für solare Schwankungen viel zu geringe Wert, die in keinster Weise mit den geologisch-empirisch festgestellten systematischen Klimabeeinflussungen der Sonne übereinstimmen kann.

Vermutlich kann Marotzke aber gar nicht anders, muss sich ständig rechtfertigen, weshalb er die Ozeanzyklen die letzten 20 Jahre bewusst ignoriert hat, obwohl man früh geahnt hatte, dass hier Potenzial liegt (siehe unseren Beitrag „IPCC-Mitbegründer Bert Bolin hatte die klimatische Rolle der Ozeanzyklen bereits sehr wohl gekannt„).

Im zweiten Teil des Artikels diskutieren die Max-Planck-Forscher die verschiedenen Möglichkeiten, wie es zur Erwärmungspause kommen konnte. Der Vollständigkeit halber wird auch kurz in Betracht gezogen, dass die CO2-Klimasensitivität zu hoch angesetzt worden sein könnte:

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Von Frank Bosse und Fritz Vahrenholt

Unser zentraler „Fusionsreaktor“ bleibt sich treu in diesem Solaren Zyklus (SolarCycle: „SC“) Nummer 24 seit Beginn der systematischen Beobachtungen im Jahre 1749: Auch im Mai war die Flecken-Aktivität unternormal. Die festgestellte SSN (SunSpotNumber) betrug 58,8.  Im Mittel aller Zyklen ist jedoch im aktuellen 78. Zyklusmonat eine SSN von  79 zu erwarten gewesen. So sahen wir ca. 75% der üblichen Aktivität im vergangenen Monat.

Abb.1:   Der aktuelle Zyklus 24 (Start im Dezember 2008, rot) im Vergleich zu einem mittleren Zyklus (blau) und zum SC5 (schwarz).

 

Herausragende Sonnenflaute

In Abb.1 wechselten wir den Vergleichszyklus, im Vormonat war es noch der SC7. Das hat einen Grund: Im Bild ist ersichtlich, dass unser Zyklus 24 in nicht einem Monat seit Zyklusbeginn eine SSN über dem Mittelwert (blau)  erreichte. In den 78 Monaten seit Beginn  war sie stets unternormal und eine solche Beobachtung gibt es für keinen vergangenen  Zyklus.  Die geringe Sonnenaktivität seit Dezember 2008 ist damit in ihrer Konstanz einmalig  über die Dauer der Aufzeichnungen!  Selbst in den Maxima der Aktivität (im Oktober 2011 für die Nordhemisphäre und im Februar 2014 für die Südhemisphäre der Sonne) blieb sie knapp unter der Mittelwertschwelle. Zusammen mit dem verspäteten Beginn des Zyklus haben wir nun 10 Jahre eine rekordruhige Sonne.

Abb.2: Die aufsummierten monatlichen Anomalien aller Zyklen

 

Im Vergleich der Zyklen untereinander in Abb.2 belegt unser Zyklus bis jetzt den 4. Platz von hinten. Das „Stockerl“ ist aber  gut erreichbar, denn der SC 7 hatte im letzten Zyklusdrittel recht hohe SSN- Werte und damit stehen die Chancen gut, dass die Gesamtaktivität im SC24 niedriger ist als im letzten Zyklus des Dalton- Minimums.

Atlantikwellen…

…sind recht hoch und sehr lang wenn es nicht gerade stürmt. Davon und von deren Wirkung auf andere nicht sehr seefeste Zeitgenossen konnte sich der Mitautor Anfang Mai beim Segeln eines 14 m langen Bootes vor der portugiesischen Küste überzeugen. Aber der Atlantik warf im vergangenen Monat auch andere Wellen. Ein Wissenschaftlerteam um   Gerard D. McCarthy von der Universität Southampton ging auf die Suche nach der internen Variabilität des Nordatlantiks. http://www.nature.com/nature/journal/v521/n7553/full/nature14491.html  Sie wurden fündig und fanden heraus, dass   sich die Atlantische Multidekadische Oszillation (AMO) nicht nur in einem Auf und Ab der Meeresoberflächentemperaturen (SST)   des nördlichen extratropischen Atlantiks niederschlägt sondern dieser Temperaturvariation eine Änderung der Meereshöhe (SSH) an der Ostküste der USA um 2 Jahre voreilt.  Das Muster stellt sich so dar:

Abb.3: Die „Zirkulationsreihe“ in blau. Die SSH-Variation wird in der Arbeit ermittelt durch den Vergleich der Meereshöhen südlich und nördlich von Cape Hatteras. Die AMO in schwarz. Quelle: Bild 3 der zitierten Arbeit.

 

Die relativ langen Zeitreihen der Tidenmessungen an der Ostküste sind damit ein Proxy ( ein Stellvertreter) für den Wärmeinhalt (OHC) des nördlichen Atlantiks. Seine direkte Messung  gibt es erst seit 1950 mit großen Unsicherheiten, ab 2004 und der Plazierung von tauchenden Messbojen (ARGO und das RAPID- Netzwerk)  dann recht genau.

Was hat diese Arbeit für Auswirkungen? Zunächst ist die Existenz der AMO untermauert und zwar nicht nur so wie sie vormals definiert wurde: als  Variation der Meeresoberflächentemperatur (SST). Es ist gesichert, dass es sich um ein großflächiges Zirkulationsmuster der Wassermassen des Nordatlantiks handelt. Es handelt sich um eine eigenständige interne Variabilität unseres Klimas und nicht nur um ein Abbild der globalen Temperaturen.

Schon im Januar 2013 wiesen wir an dieser Stelle auf den seit etwa 2007 sinkenden OHC des Nordatlantiks hin und die Messreihe wird seitdem auch  weitergeführt:

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Pressemitteilung des Geoforschungszentrums Potsdam vom 11. Mai 2015:

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Einfluss der zunehmenden atmosphärischen CO2-Konzentration auf Bäume

Der Anstieg des atmosphärischen Kohlenstoffdioxids (CO₂) hat zu weitreichenden pflanzenphysiologischen Veränderungen europäischer Wälder geführt. Vor allem der Wirkungsgrad der Wassernutzung, welche durch die Photosynthese an die Aufnahme von CO₂gekoppelt ist, hat sich messbar verändert. Die Effizienz der Wassernutzung europäischer Laub- und Nadelbäume hat, laut Studien eines großen, interdisziplinären Forscherteams, seit Beginn des 20. Jahrhunderts um 14 % bzw. 22 % zugenommen.

Pflanzen nehmen CO₂ aus der Luft auf und geben im Prozess der Photosynthese dafür Wasserdampf (H₂O) ab. Verantwortlich für diesen Gasaustausch zwischen Atmosphäre und Pflanzen sind die Spaltöffnungen (Stomata) der Blätter und Nadeln. Die Öffnungsweite dieser Poren kann durch die Pflanze geregelt werden, um die Aufnahme von CO₂ aus der Atmosphäre und gleichzeitige Abgabe von Wasser bzw. Wasserdampf in die Atmosphäre zu steuern. Über die Photosynthese sind deshalb Wasser- und Kohlenstoffkreislauf der Erde eng verknüpft. Weiter geöffnete Spaltöffnungen erlauben die Aufnahme einer größeren Menge von CO₂ –Molekülen, zugleich aber auch eine stärkere Abgabe von Wasserdampf (Transpiration) in die Atmosphäre und umgekehrt.

„Eigentlich sollte ein erhöhter CO₂-Gehalt der Atmosphäre, bei gleichem CO₂-Bedarf der Bäume, die Spaltöffnungen der Blätter und Nadeln eher verengen und so die Abgabe von Wasserdampf vermindern, also ihren Wasserverlust  minimieren“, erläutert Mitautor Gerhard Helle vom Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ das Studienergebnis. „Dennoch ist die Transpiration im Schnitt über das letzte Jahrhundert um fünf Prozent angestiegen. Das liegt nach unserer Auffassung an den sich stetig verlängernden jährlichen Wachstumsperioden, verstärkter Verdunstung in einer wärmer werdenden Umgebung und an größer gewordenen Blattoberflächen.“

Wichtig sind diese Ergebnisse für die Abschätzung der Klimawirksamkeit von Wäldern und bei der Modellierung der zukünftigen Klimaentwicklung und des globalen Wasserkreislaufs. Sie dürften auch ökologische Konsequenzen haben, da zwischen Laub- und Nadelbäumen signifikant unterschiedliche Reaktionen auf erhöhte CO₂-Gehalte festgestellt wurden.

Die Daten stammen aus einem auf Baumjahrringen basierenden, europäischen Netzwerk (ISONET) zur Messung der Kohlenstoffisotopenverhältnisse (¹³C/1²C), welches von der EU gefördert wurde. ISONET wurde von den GFZ-Wissenschaftlern Gerhard H. Schleser (z. Z. auch FZ-Jülich) und Gerhard Helle initiiert und koordiniert.

D. C. Frank et al., 2015. „Water-use effciency and transpiration across European forests during the Anthropocene”, NATURE CLIMATE CHANGE, VOL. 5, MAY 2015, DOI: 10.1038/NCLIMATE2614

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Einen Tag später, am 12. Mai 2015, legte die am Paper ebenfalls beteiligte University of Exeter mit einer eigenen Pressemitteilung zur Studie nach. Während sich das GFZ in der Überschrift nicht so recht traut, mit den politisch sensitiven Ergebnissen herauszurücken („Einfluss der zunehmenden atmosphärischen CO2-Konzentration auf Bäume“), nimmt die University of Exeter kein Blatt vor den Mund:

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Am 27. Mai 2015 besprach Mojib Latif zusammen mit einem russischen Kollegen im Wissenschaftsblatt Nature eine wichtige neue Studie zu den atlantischen Ozeanzyklen. Die entsprechende Arbeit stammt von einer Forscherguppe der University of Southampton um Gerard McCarthy und erschien im selben Heft. Konkret geht es in der Studie um die Atlantische Multidekadenoszillation (AMO), die im 60-Jahrestakt die Temperaturen im Atlantik beeinflusst. Lange wollten die Klimamodellierer es nicht wahr haben und bauten die AMO nur als undefiniertes Rauschen in ihre Modelle. Ein fataler Fehler, wie sich ab 1998 herausstellte. Hätte man die AMO berücksichtigt, wäre man in der Lage gewesen, die bis heute andauernde Erwärmungspause vorherzusehen. Einer der Wenigen, die diesen Zusammenhang bereits früh verstanden hatten, war Mojib Latif. Chapeau. Er sah den Hiatus kommen – wurde dafür aber von Stefan Rahmstorf scharf kritisiert. Latif behielt schließlich Recht. Der Titel der neuen Arbeit lautet:

Ocean impact on decadal Atlantic climate variability revealed by sea-level observations

In der Kurzfassung findet sich eine Prognose: Die Erwärmungspause wird wohl weiter andauern, da die AMO jetzt in ihre negative (kühlende) Phase eintritt:

The Atlantic overturning circulation is declining and the AMO is moving to a negative phase. This may offer a brief respite from the persistent rise of global temperatures, but in the coupled system we describe, there are compensating effects.

Das konnte man übrigens auch schon Anfang 2012 in unserem Buch „Die kalte Sonne“ nachlesen. Damals hagelte es Kritik aus der offiziellen Wissenschaft, heute steht es schwarz auf weiß in Nature. Kurios. McCarthy und seine Kollegen fanden jedoch noch eine weitere systematische Auswirkung des AMO-Zyklus: Eine negative AMO beschleunigt für eine Weile den Meeresspiegelanstieg an der nördlichen Ostküste der USA:

In this case, the negative AMO is associated with a continued acceleration of sea-level rise along the northeast coast of the United States.

Die AMO-Beeinflussung des US-Ostküsten-Meeresspiegels ist für Kalte-Sonne-Blogleser nichts Neues. Wir hatten dieses Thema bereits hier im Blog vorgestellt (siehe „Beschleunigter Meeresspiegelanstieg an Teilen der US-Ostküste liegt noch vollständig im Bereich der natürlichen Variabilität„). Rahmstorf hingegen hatte weniger Erfolg mit seinen Studien aus der Region. Er stieß bei seinen Fachkollegen auf heftigen Widerstand (siehe „Fachzeitschrift ‘Climate of the Past’ lehnt Meeresspiegel-Manuskript von Rahmstorf-Gruppe ab: Gutachter finden fundamentale Fehler in der Methodik„). Nun rächt sich die jahrelange Unterschätzung der Ozeanzyklik.

In einer Pressemitteilung erläuterte die University of Southampton die neue Nature-Studie. Sie erklärte, der Atlantik könnte sich in den kommenden Jahrzehnten um ein halbes Grad abkühlen, was im globalen Maßstab die bereits bestehende Erwärmungspause auf viele Jahre hin verlängern könnte. Zudem rechnen die Forscher mit einem Rückgang der Hurrikane in den USA. Im Folgenden die Pressemitteilung in voller Länge:

Global Climate on Verge of Multi-Decadal Change

 A new study, by scientists from the University of Southampton and National Oceanography Centre (NOC), implies that the global climate is on the verge of broad-scale change that could last for a number of decades.

The change to the new set of climatic conditions is associated with a cooling of the Atlantic, and is likely to bring drier summers in Britain and Ireland, accelerated sea-level rise along the northeast coast of the United States, and drought in the developing countries of the Sahel region. Since this new climatic phase could be half a degree cooler, it may well offer a brief reprise from the rise of global temperatures, as well as resulting in fewer hurricanes hitting the United States.

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