Temperaturentwicklung

Vor einigen Tagen unterbrach das führende klimaskeptische Blog Watts Up With That? (WUWT) seine sonst so emsige Tätigkeit. Wo im Normalbetrieb jeden Tag eine ganze Hand voll neuer Blogartikel erschienen, herrschte plötzlich lähmende Inaktivität. Der Betreiber der Webseite, der Meteorologe Anthony Watts, kündigte eine wichtige Pressemitteilung für den Abend des 29. Juli europäischer Zeit an. Die Gerüchteküche brodelte und die Vermutungen gingen in die verschiedensten Richtungen. Hoffentlich handelte es sich nicht um Anthony’s Gesundheit. Waren es vielleicht juristische Vorgänge im Hintergrund, die WUWT zum Stop zwangen? Nein, keines von beidem, beruhigte Anthony die Blogosphäre vorab. Aber man müsse noch Geduld haben.

Der angekündigte Veröffentlichungszeitpunkt rückte näher und die versprochene Meldung erschien pünktlich. Und Anthony enttäuschte nicht. In der Tat handelte es sich um die Bekanntmachung einer wichtigen neuen Publikation, bei der es um die Bestimmung des Erwärmungstrends der letzten 30 Jahre geht. Das Problem hatten wir bereits vor einigen Tagen hier im Blog vorgestellt (siehe unser Blogartikel „Die wunderbare Welt der Temperaturdaten-Korrekturen: Und plötzlich hatte sich der Trend ins Gegenteil verkehrt…“). Es geht um die Frage, inwieweit die offiziellen Daten-„Korrekturen“ eigentlich gerechtfertigt sind. Wir hatten berichtet, dass die Daten-Änderungen seltsamerweise stets zu einer signifikanten Beschleunigung des Erwärmungstrends gegenüber den Rohdaten führte, obwohl Phänomene wie etwa der städtische Wärmeinseleffekt eher gegenteiligen Korrekturbedarf vermuten lassen sollten.

Als Autoren des neuen Papers sind neben Anthony Watts auch Stephen McIntyre und John Christy mit von der Partie. McIntyre ist durch seine beeindruckende Fehleranalyse des berühmt-berüchtigten Hockey Stick Diagramms bekannt. Christy ist angesehener Experte für Satelliten-Temperaturdaten von der University of Alabama in Huntsville. Das Manuskript soll in Kürze bei einem Fachmagazin zur Publikation eingereicht werden. Die Praxis, Manuskripte bereits vor Einreichung öffentlich bekannt zu machen geht auf Richard Muller vom Berkeley Earth Surface Temperature (BEST) Projekt zurück, der im June 2011 in einem Interview mit dem Scientific American gesagt hatte:

„Ich weiß, dass das Paper noch nicht zum Druck akzeptiert wurde. Aber in meinem Umfeld unter dem Nobelpreisträger Luis Alvarez war es gängige Praxis, Manuskripte bereits vor ihrer Publikation und sogar vor ihrer Einreichung möglichst weit zu streuen. Hierdurch erreichten wir eine sehr viel umfangreichere und weiter verteilte fachliche Überprüfung als durch die wenigen Fachgutachter der Fachzeitschrift.“ 

Das Ergebnis der neuen Studie ist erschreckend: Anstatt die durch den städtischen Wärminseleffekt überhöhten Temperaturen herunter zu korrigieren, haben die offiziellen US-Temperaturverwaltungsstellen offenbar die Daten von qualitativ verlässlicheren Stationen nach oben verändert, was kaum gerechtfertigt erscheint. Wenn sich das Ergebnis bestätigen sollte, wäre dies ein dicker Hund. Die Erwärmung der letzten Jahre wäre in den USA dann sehr viel weniger schnell von statten gegangen als immer angenommen. Da ähnliche Fehler auch im globalen Datensatz vermutet werden, könnte die Sache schnell weltweite Relevanz erlangen. 

Hier der Text der Pressemitteilung:

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Die Orkneys sind ein aus ca. 100 kleineren Inseln und einer Hauptinsel bestehender zu Schottland gehörender Archipel. Durch den warmen Golfstrom kann man es dort gut aushalten. Das dachten sich wohl auch die Wikinger, die etwa 780 n. Chr. von Skandinavien herübergeschippert kamen und für einige hundert Jahre das Kommando auf den Orkneys übernahmen. Ganz besonders schienen die rauhen Gesellen Fisch und Napfschnecken zu mögen, welche Archäologen massenhaft in den wikingischen Müllhaufen fanden.

Als Donna Surge und James Barrett von der University of North Carolina bzw. der englischen University of Cambridge erstmals von diesem Abfall hörten, kam ihnen eine Idee. Könnte man mit den Schalenresten nicht eventuell die Temperaturentwicklung der Wikingerzeit auf den Orkneyinseln rekonstruieren? Und in der Tat, es war möglich, wie die beiden jetzt in einem Artikel zeigen konnten, der sich derzeit im Druck in der Fachzeitschrift Palaeo3 befindet und bereits seit Mitte Juli 2012 online aufrufbar ist.

Die Temperaturrekonstruktion erfolgte dabei auf Basis von Sauerstoffisotopen an den Napfschnecken. Der Vorteil dieser schleimigen Freunde ist, dass sie schnellwachsend und kurzlebig sind, was punktgenaue Daten liefert. Und noch einen weiteren Vorteil haben die Napfschnecken für den Klimaforscher: Sie registrieren separat und hochauflösend sowohl die Sommer- wie auch die Wintertemperaturen. Jetzt mussten die untersuchten Schnecken nur noch zeitlich eingeordnet werden, was anhand von archäologischen Beifunden sowie der Radiokarbonmethode an Knochen, verkohlten Getreidekörnern und Schalen erfolgte.

Auf diese Weise konnten Donna Surge und James Barrett die Meeresoberflächentemperaturen während des Höhepunktes der Wikingerzeit von 800-1200 n. Chr. rekonstruieren. Die Zeit fällt dabei praktischerweise ziemlich genau in die Mittelalterliche Wärmeperiode.

Und was fanden die Wissenschaftler? Die wärmsten Sommer waren damals auf den Orkneys im Durchschnitt etwa ein Grad wärmer als heute. Das ist schon recht erstaunlich, wenn man bedenkt, dass die CO₂-Konzentration damals noch mehr als 100 ppm unter dem heutigen Niveau lag. Ob es vielleicht etwa mit der gut dokumentierten erhöhten Sonnenaktivität zu tun haben könnte, die damals herrschte? (Siehe S. 60-63 in „Die kalte Sonne“).

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Es gibt einen Punkt in der Klimadiskussion, den wohl alle Beteiligten ähnlich sehen: In den letzten 300 Jahren ist es wärmer geworden! Und dies ist wenig überraschend, liegt doch der Startpunkt der Entwicklung in der Kleinen Eiszeit, einer natürlichen Kälteperiode, während der es im globalen Durchschnitt mindestens ein Grad kühler war als heute. Das Muster ist zudem bekannt: Schaut man mit geeignetem geologischem Werkzeug in die Vergangenheit, so hat es in den letzten 10.000 Jahren eine ganze Reihe von Klimaschwankungen dieser Größenordnung im Tausendjahres-Maßstab gegeben (siehe S. 68-75 in „Die kalte Sonne“). Der Klimawandel ist ein steter Begleiter der Erdgeschichte gewesen und keineswegs erst kürzlich vom alles beherrschenden Menschen ausgelöst.

Eines der wichtigsten Argumente des Weltklimarats für ein heute außer Kontrolle geratenes Klima ist, dass sich das Klima in den letzten 40 Jahren mit einer angeblich noch nie dagewesenen Geschwindigkeit erwärmt hätte. Leider haben die IPCC-Experten dabei geflissentlich übersehen, dass es 1860-1880 und 1910-1940 ähnliche Erwärmungsraten gegeben hat. Und es gibt noch eine weitere unbequeme Wahrheit, die IPCC-nahen Forschern Bauchschmerzen verursacht und überwiegend totgeschwiegen wird. In einigen Regionen der Erde ist nämlich die Durchschnittstemperatur während der letzten 70 Jahre gar nicht weiter angestiegen. Zu diesen Regionen gehören zum Beispiel die USA und Grönland (siehe S. 109 in „Die kalte Sonne“). Hier wurde in den 1930er und 40er Jahren ein Temperaturniveau erreicht, dass in etwa dem heutigen entspricht. Dies ist durch langjährige Messreihen von Wetterstationen gut belegt. Die Originalmessdaten sprechen eine klare Sprache.

Was die Wenigsten wissen: In der Welt der Temperaturdaten-Archive gibt es eine ganze Reihe von kreativen „Gestaltungsmöglichkeiten“, mit denen die Originalmessdaten „bearbeitetet“ bzw. „korrigiert“ werden, bevor sie als offizieller Messdatensatz veröffentlicht werden. Zum Teil sind dies sogar sehr sinnvolle Modifikationen. Wenn sich zum Beispiel Messgeräte ändern oder Messstationen örtlich etwas verlagert werden, müssen selbstverständlich entsprechende Anpassungen vorgenommen werden, um die Daten vergleichbar zu machen und künstliche Brüche und Artefakte zu vermeiden. Gleiches gilt, wenn eine früher auf einer Kuhweide gelegene, ländliche Wetterstation allmählich von wärmespeichernden Neubauten und Asphaltflächen umzingelt wird. Dies ist der sogenannte städtische Wärmeinseleffekt (Urban Heat Island Effekt, kurz UHI), auf den wir in einem späteren Blogartikel genauer eingehen werden. Durch die allmählich zunehmende Bebauung vieler Regionen registrieren die städtischen Wetterstationen heute spürbar höhere Temperaturen als die im ländlichen Umland gelegenen Stationen. Entsprechend müssten also jüngere, städtische Messdaten künstlich etwas abgekühlt werden. Die Entfernung von nichtklimatischen Artefakten jeglicher Art aus den Temperaturdatensätzen wird auch Homogenisierung genannt.

Es gibt drei wichtige globale Temperaturdatensätze die auf Messungen am Boden basieren. Hierzu gehören der CRU-Datensatz der Climate Research Unit der University of East Anglia, das Global Historical Climate Network (GHCN) von NOAA und der GISS-Datensatz des Goddard Institute for Space Studies das zur NASA gehört. In der Regel erhält man von diesen Organisationen die korrigierten, homogenisierten Daten und muss darauf vertrauen, dass die Daten wissenschaftlich ordnungsgemäß und gut begründet bearbeitet wurden. In der Öffentlichkeit ist die Existenz dieses Homogenisierungs-Bearbeitungsschritts wenig bekannt und das Vertrauen in die Temperaturkurven entsprechend groß. Aber ist dieses bedingungslose Vertrauen wirklich gerechtfertigt? Immerhin lässt sich hier doch so einiges verändern, was im schlimmsten Fall völlig andere Trendaussagen zur Folge haben könnte.

Zum Glück sind von etlichen Wetterstationen sowohl die homogenisierten, modifizierten Temperaturwerte wie auch die unbearbeiteten Rohdaten bekannt. Auf diese Weise kann man die beiden Temperaturentwicklungen bequem in einem gemeinsamen Diagramm plotten und miteinander vergleichen. Und genau dies hat eine ganze Reihe von engagierten Bloggern und Wissenschaftlern getan. Die Ergebnisse sind dabei jedoch alles andere als vertrauensstiftend, wie wir im Folgenden zeigen werden. Höchste Zeit für ein unabhängiges Audit.

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Am 8. Juli 2012 erschien im Fachmagazin Nature Climate Change eine neue Arbeit zur vorindustriellen Temperaturgeschichte Nordeuropas der vergangenen 2000 Jahre. Die Ergebnisse sind in der folgenden Pressemitteilung der Johannes Gutenberg Universität Mainz schön zusammengefasst:

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Klima in Nordeuropa während der letzten 2.000 Jahre rekonstruiert: Abkühlungstrend erstmalig präzise berechnet

Berechnungen der Mainzer Wissenschaftler beeinflussen auch die Beurteilung des aktuellen Klimawandels / Veröffentlichung in Nature Climate Change

Eine 2.000-jährige Klimarekonstruktion für Nordeuropa anhand von Baumjahrringen hat ein internationales Forscherteam unter Beteiligung von Wissenschaftlern der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) vorgestellt. Die Gruppe um Univ.-Prof. Dr. Jan Esper vom Geographischen Institut der JGU kombinierte die Jahrringdichtemessungen fossiler Kiefernbäume aus dem finnischen Lappland zu einer Zeitreihe, die bis in das Jahr 138 v.Chr. zurückreicht. Dabei haben die Wissenschaftler erstmalig einen langfristigen Abkühlungstrend über die letzten Jahrtausende präzise berechnet. „Wir haben festgestellt, dass die historischen Temperaturen zur Römerzeit und im Mittelalter bis dato als zu kühl eingeschätzt wurden“, so Professor Esper. „Diese Befunde sind auch insofern von klimapolitischer Bedeutung, da sie die Beurteilung des aktuellen Klimawandels im Vergleich zu den historischen Warmphasen beeinflussen.“ Die neue Studie ist in der Zeitschrift Nature Climate Change erschienen.

War das Klima zur Römerzeit oder im Hochmittelalter wärmer als heute? Und welche Bedeutung haben diese frühen Warmzeiten für die Einschätzung des globalen Klimawandels, wie wir ihn heute kennen? Diese Fragen versucht die Paläoklimatologie zu klären: Wissenschaftler werten indirekte Klimazeugen wie Eisbohrkerne oder Seesedimente aus, um das Klima der Vergangenheit zu rekonstruieren. Für die letzten 1.000 bis 2.000 Jahre sind die wichtigsten Klimazeugen die Bäume, deren Jahrringe Informationen über kalte und warme Bedingungen speichern.

Für ihre Studie verwendeten die Forscher aus Deutschland, Finnland, Schottland und der Schweiz Messungen der Holzdichte von Bäumen aus dem finnischen Teil Lapplands. In dieser großflächigen und kalten, vorwiegend aus Gewässern und Wald bestehenden Landschaft fallen immer wieder Bäume in einen der zahlreichen Seen und bleiben dort über Jahrtausende sehr gut erhalten.

Das internationale Forscherteam kombinierte die Jahrringdichtemessungen dieser fossilen Kiefernbäume zu einer Zeitreihe zurück bis in das Jahr 138 v. Chr.. Die Messungen der Holzdichte korrelieren sehr gut mit den Sommertemperaturen in diesem Raum nahe der nordischen Waldgrenze; den Forschern gelang es daher, eine Temperaturrekonstruktion von bisher unerreichter Qualität zu erstellen. Diese Rekonstruktion zeigt nun in hoher Auflösung die Wärmebedingungen zur Römerzeit und im Hochmittelalter, aber auch die Kältephasen zur Zeit der Völkerwanderung oder der späteren kleinen Eiszeit.

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Es gab eine Zeit als führende Klimaforscher die Temperaturentwicklung der vergangenen tausend Jahre als langweilig und ereignislos darstellten. Die in Europa und Nordamerika dokumentierten Klimaschwankungen wären nichts weiter als ein lokales nordatlantisches Phänomen (z.B. Stefan Rahmstorf, Gerald Haug). Diese Vorstellung stellte sich einige Jahre später als fehlerhaft heraus. Die Mittelalterliche Wärmeperiode vor etwa 1000 Jahren und die Kleine Eiszeit vor 500 Jahren sind mittlerweile aus allen Erdteilen beschrieben worden, so dass es sich offensichtlich um ein globales Phänomen handelt, das an vielen Orten der Erde wiederzufinden ist. Da sich die Sonnenaktivität in dieser Zeit ähnlich entwickelte, ist von einer ursächlichen Kopplung auszugehen. 

Kürzlich konnte die Mittelalterliche Wärmeperiode sowie die Kleine Eiszeit in den chilenischen Anden dokumentiert werden – fernab des Nordatlantiks. Michael-Shawn Fletcher und Patricio Iván Moreno von der University of Chile in Santiago veröffentlichten im Juni 2012 in der Zeitschrift Quaternary Science Reviews eine neue Studie, in der sie Pollen und Holzkohle in einem Sedimentkern eines Andensees analysierten. Die Laguna San Pedro liegt auf einer Höhe von gut 900 m, und die untersuchten Schichten umfassen die vergangenen 1500 Jahre. 

Anhand der Pollen konnten die Forscher die Feuchtigkeitsentwicklung sowie Temperatur abschätzen. Holzkohlereste dienten als Indikator für Waldbrände, die sich vor allem bei Trockenheit ereignen. Fletcher und Moreno fanden, dass das Klima in den Anden während der Mittelalterlichen Wärmeperiode trocken und warm war (Abbildung 1). Waldbrände waren damals sehr häufig. Vor und nach dieser Zeit traten hingegen nur wenige Brände auf, und die Pollen zeigten kalte, feuchte Bedingungen an. Die kühlen Phasen fallen dabei in die Kleine Eiszeit sowie die Kälteperiode der Völkerwanderungszeit (Abbildung 1). Auch die Geschwindigkeit mit der sich die Schichten ablagerten gibt einen Hinweis auf klimatische Schwankungen. Während der Mittelalterlichen Wärmeperiode bauten sich die Seesedimente sehr viel schneller auf als während den Kälteperioden. In kalten Zeiten war nämlich der See länger vereist, so dass weniger Sediment in den See gelangen konnte. 

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Gastbeitrag von Dr. Rainer Köthe

Langjähriger Chefredakteur der Zeitschrift „kosmos“, UmweltMedienpreisträger 1996 und Buchautor

Die inflationäre Verwendung des Wortes Katastrophe in den Medien im Zusammenhang mit der Klimadiskussion nimmt langsam besorgniserregende Züge an. Nicht nur werden für die Zukunft die schlimmsten Dinge an die Wand gemalt, selbst die Vergangenheit muss nun für erfundene Desaster herhalten. Zum Beispiel das Jahr 1258. Damals habe ein gewaltiger „Vulkanausbruch die Welt in eine Katastrophe“ gestürzt. „Schwefelnebel“ hätte über Europa gewabert. Außergewöhnlich frostige Winter und kühle, regnerische Sommer, Missernten und Hungersnöte seien die Folge gewesen, zudem seien dadurch gewalttätige Sekten aufgekommen.

Welcher Vulkan Ursache dieser Malaise gewesen ist, sei allerdings noch nicht klar. Man wisse nur, er habe irgendwo in den Tropen gelegen, vermutlich in Indonesien, und habe 1258, vielleicht auch schon Ende 1257, einen „gigantischen Ausbruch“ erlebt, gemessen am Schwefelausstoß achtmal größer als der Krakatau-Ausbruch von 1883. Und er sei nur der erste von mehreren Ausbrüchen gewesen, die schließlich sozusagen in mehreren aufeinanderfolgenden Schlägen die weltweiten Temperaturen gesenkt und damit die „Kleine Eiszeit“ eingeleitet hätten, eine jahrhundertelang anhaltende Abkühlungsphase, die sich mehr oder weniger stark in vielen Teilen der Welt zeigte und erst im 19. Jahrhundert zu Ende ging. Indizien dafür seien Schwefelablagerungen in arktischen und antarktischen Eisbohrkernen, die eine exakte Datierung ermöglichten, sowie Chroniken aus jener Zeit. Quelle vieler dieser Behauptungen ist der NASA-Forscher Richard Stothers, der im Jahr 2000 im Fachmagazin Climatic Change eine Reihe von Belegen für diese These veröffentlicht hat.

Eine Katastrophe im gut dokumentierten Spätmittelalter, ausgelöst durch einen Vulkanausbruch achtmal größer als der des Krakatau 1883? Sogar größer als die Tambora-Eruption von 1815, die der Welt ein „Jahr ohne Sommer“ und Zehntausende Tote gebracht hat? Und niemand hat das bisher gewusst? Kann das stimmen? 

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Der normale Zeitungsleser hat sicher einen Mordsschreck bekommen: Zwischen den Klima- und Umweltkonferenzen in Bonn und Rio verkündete die Presse, dass die 400 ppm CO₂-Schallmauer durchbrochen wurde (siehe dazu unseren kürzlichen Blogartikel Hans von Storch ist sauer: Was hat sich die Internationale Energieagentur da nur wieder geleistet?). Runde Zahlen sind immer eine Meldung wert. Überraschend kam der Anstieg trotzdem nicht. Die CO₂-Konzentration steigt nämlich jedes Jahr an. Da könnte man jeweils am 1. Januar einen neuen Rekord vermelden, wenn man wollte. Das Gleiche gilt übrigens auch für die Staatsverschuldung Deutschlands. Die steigt auch ständig an und hätte dafür eine tägliche Rekordmeldung verdient.

Auf Rekordjagd hat sich nun auch das National Climatic Data Center (NCDC) der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) begeben. Und die Behörde wurde fündig. Kürzlich gab das NCDC seine Klimastatistik für Mai 2012 heraus und konnte gleich über zwei neue Bestleistungen und einen Vizerekord berichten. Betrachtet man die globalen Oberflächentemperaturen von Land und Ozean gemeinsam, so hat die Welt soeben den zweitwärmsten März seit Beginn der Aufzeichnungen 1880 erlebt. Im Kampf um die Spitze konnte sich der Mai des Jahres 2010 nur knapp gegen seinen Herausforderer behaupten. Anders sieht es aus, wenn man die Landtemperaturen separat anschaut. In dieser Disziplin wurde der Mai 2012 strahlender Sieger und kann sich nun als wärmster Mai seit Beginn der Aufzeichnungen rühmen. In den Vereinigten Staaten sieht es ähnlich aus. Auch hier wurde der wärmste Mai seit Beginn der Messungen 1895 festgestellt (siehe auch Bericht auf Climate Central und WUWT).

Wenn man sich auf die Satellitendaten konzentriert und die Bodenmessungen ausklammert, relativiert sich der Rekord jedoch wieder ein wenig. In dieser Wertung muss sich der Mai 2012 in den USA mit dem vierten Platz begnügen, sagt Klimawissenschaftler Prof. John Christy von der University of Alabama in Huntsville. Temperaturdaten von Satelliten werden als sehr viel verlässlicher angesehen als Bodenmesswerte, die durch Wärmeinsel-Effekte und andere Störfaktoren beeinflusst werden können. Allerdings gibt es die Satellitenmesswerte erst seit 1979.

Auch die Jahresstatistik für 2011 hat einen viel publizierten Spezialrekord ergeben. 2011 soll das wärmste Jahr mit kühlendem La Nina-Effekt gewesen sein, einem pazifischen Phänomen, das die globale Temperatur leicht nach unten zieht (siehe auch Bericht im Focus). Lässt man den La Nina außen vor, dann sieht es allerdings ziemlich mager aus. In diesem Fall war 2011 leider nur das elftwärmste Jahr seit 1850. Anders ausgedrückt: Offensichtlich war 2011 sogar eines der kältesten Jahre des Temperaturplateaus, auf dem wir uns seit 1998 – also seit nunmehr 14 Jahren – befinden. So könnte man es auch schreiben, wenn man es wollte.

Genug alarmistisch gegruselt und zurück zur Wissenschaft. Höchste Zeit, einmal etwas genauer auf die harten Daten zu schauen. Zu diesem Zweck kommt uns die ausgezeichnete monatliche Faktenzusammenfassung von Climate4you.com wie gerufen. (Falls Sie sich für den kostenlosen Email-Dienst anmelden wollen, finden Sie den Anmelde-Link unterhalb der 2009-2012-Tabelle auf der Climate4you-Startseite). Ein Blick auf die globale Satelliten-Temperaturserie zeigt, dass auch der Mai 2012 keineswegs aus der Reihe tanzt und vielmehr fester Bestandteil des besagten Temperaturplateaus ist (Abbildung 1). Es ist schon erstaunlich, wie hartnäckig sich dieser Erwärmungsstop hält. Keines der vom IPCC verwendeten Klimamodelle hat dieses Plateau vorhergesagt. Auch die vormals hochgepriesenen Temperaturprognosen von Hartmut Graßl und James Hansen schießen turmhoch über die Realität hinaus (siehe unsere Blogartikel Graßl’s Erwärmungsprognose von 1990 droht dramatisch zu scheitern und Was ist eigentlich aus James Hansens Temperaturvorhersage von 1988 geworden? Zeit für eine Überprüfung). Trotz dieser eklatanten Fehlprognosen sind die beiden immer noch gern gesehene Ansprechpartner bei vielen Medien. Verstehe dies wer wolle.

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Tropfsteine stellen ein ausgezeichnetes Klimaarchiv dar. Lage für Lage wird der Kalk übereinander getürmt und speichert dabei wichtige Informationen über das jeweils herrschende Klima. Ein deutsches Forscherteam um Manfred Mudelsee hat nun die methodenbedingte Unschärfe dieser Rekonstruktionstechnik näher unter die Lupe genommen. Die Ergebnisse veröffentlichte die Gruppe Ende Mai 2012 im Fachmagazin Climate of the Past Discussions. Insbesondere ging es dabei um Messungenauigkeiten der Sauerstoff-Isotopen, die Interpretation der isotopen-chemischen Veränderungen als Klimaparameter wie Temperatur und Niederschlag sowie die Altersdatierung über die Uran-Thorium- und Radiokarbon-Methode.

Für ihre Studie analysierten die Forscher Schwankungen der Sauerstoff-Isotopen in drei Tropfsteinen aus zwei Karst-Höhlen im Sauerland, der Bunker Höhle und der Atta Höhle. Die in den Tropfsteinen gespeicherten Informationen decken die vergangenen 9.000 Jahre ab. Zum Vorschein kamen charakteristische Zyklen im Jahrhundert- bis Jahrtausend-Maßstab.

Über die Klimazyklen in der Bunker Höhle berichteten wir bereits in einem separaten Blogartikel (siehe Klimatanz in der Bunkerhöhle während der letzten 10.000 Jahre im Takte der Sonne). Die hier nachgewiesenen klimatischen Schwankungen verliefen interessanterweise parallel zu den Temperaturänderungen im Nordatlantik. Letztere wurden von einem Team um Gerard Bond vor mehr als zehn Jahren dokumentiert, wobei auffiel, dass sich die Klimawechsel synchron zu Änderungen der Sonnenaktivität ereigneten.

Mudelsee und seine Kollegen verglichen die Isotopenkurven der drei Tropfsteine und fanden die wichtigsten klimatischen Schwankungen in allen untersuchten Exemplaren in ähnlicher Weise wieder. Dies belegten sie mit statistischen Methoden. Während es Unterschiede im quantitativen Verlauf der Kurven gab, stimmten die Trends weitgehend überein. Dies weist auf die Beteiligung von lokalen Einflüssen hin, wohingegen das allgemeine Grundsignal durch einen überregionalen Faktor bestimmt wurde. Die Tropfstein-Methode konnte sowohl in der zeitlichen Auflösung als auch in der Reproduktion von Trends positiv punkten.

Im untersuchten Tropfstein-Klimaarchiv fanden die Forscher auch die Mittelalterliche Wärmeperiode sowie die Kleine Eiszeit wieder. Der Zeitpunkt der Mittelalterlichen Wärmeperiode variierte dabei jedoch zwischen den unterschiedlichen Tropfsteinen und Höhlen. Auch in Punkto Höhe des Wärmeplateaus gab es auffällige Unterschiede. In einem Tropfstein war die Mittelalterliche Wärmeperiode wärmer, in einem anderen kälter und in einem dritten auf einem ähnlichen Niveau wie heute. Auch dies weist auf den zusätzlichen Einfluss lokaler Klimafaktoren hin. 

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Die Mittelalterliche Wärmeperiode vor 1000 Jahren hatte ein ähnliches Temperaturniveau wie heute. Die günstigen Temperaturen ließen das arktische Meereis damals kräftig schmelzen, so dass die Wikinger kurz darauf Island und Grönland besiedeln konnten. Bereits 2008 erschien in den Earth and Planetary Science Letters ein leider heute viel zu wenig beachteter Artikel, in dem die Temperaturgeschichte des Meeresgebiets vor Island detailliert für die vergangenen 2000 Jahre rekonstruiert wurde. Durchgeführt wurde die Studie von einem internationalen Forscherteam um Marie-Alexandrine Sicre vom Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement im französischen Gif-sur-Yvette. 

Das Untersuchungsmaterial bestand aus einem Sedimentkern, der aus dem Meeresboden nördlich von Island gewonnen wurde. Anhand der geochemischen „Alkenon-Methode“ konnten die Forscher eine Temperaturkurve für die vergangenen 2 Jahrtausende mit einer bis dahin nicht erreichten zeitlichen Auflösung von zwei bis fünf Jahren erstellen. Die Altersdatierung erfolgte mithilfe von vulkanischen Aschelagen. 

Die Temperaturen schwankten im Untersuchungszeitraum in Island um etwa zwei Grad (Abbildung 1). Die warmen Phasen entsprechen dabei der Römischen Wärmeperiode vor 2000 Jahren sowie der Mittelalterlichen Wärmeperiode vor 1000 Jahren. Kalte Temperaturen wurden in Island während des Völkerwanderungspessimums sowie der Kleinen Eiszeit registriert (Abbildung 1). Dieses Klimamuster ist mittlerweile von allen Erdteilen dokumentiert und muss daher als global angesehen werden. Die charakteristischen Temperaturschwankungen folgen dabei den bekannten Millenniumszyklen der Sonnenaktivität (siehe Kapitel 3 in „Die kalte Sonne“). 

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Viele Jahre lang versuchten führende Vertreter des Weltklimarats den politischen Entscheidungsträgern und der Bevölkerung weiszumachen, dass die vorindustrielle Temperaturgeschichte angeblich ereignislos verlief und einen erstrebenswerten Idealzustand darstellte. Die Erwärmung des 20. Jahrhunderts hingegen wäre etwas ganz Außergewöhnliches, Gefährliches. Wie wir wissen wendete sich vor wenigen Jahren das Blatt und das unrühmliche Hockey Stick Kapitel endete. Die fehlerhafte Kurve wurde wieder einkassiert und die Mittelalterliche Wärmeperiode sowie die Kleine Eiszeit waren rehabilitiert. 

Wie so oft in der Geschichte ist es im Rückblick schwer zu verstehen, wie es zu diesem historischen Irrweg kommen konnte, der in den späten 1990er Jahren mit einer Doktorarbeit von Michael Mann begann und erst knapp zehn Jahre später mit der Aufdeckung des Wissenschaftsskandals durch Steve McIntyre und Ross McKitrick endete (siehe Buch „The Hockey Stick Illusion“ von Andrew Montford). Dabei ist schwer begreiflich, dass die Hauptakteure und Verfechter des Hockey Sticks noch immer als fachlich und medial hochangesehene Meinungsführer agieren können. 

Eine der Hauptausflüchte war damals, dass die in Europa und Nordamerika nachgewiesene Mittelalterliche Wärmeperiode und Kleine Eiszeit ein lokales, nordatlantisches Phänomen sei. Anderswo auf der Erde wären diese Temperatur-Anomalien mehr als ausgeglichen worden (z.B. Stefan Rahmstorf, Gerald Haug). Jahrelang musste man sich diese Geschichtchen anhören. Und man musste den „Spezialisten“ wohl oder übel vetrauen. Denn wir bezahlten sie ja mit unseren Steuergeldern, damit sie sich um nichts anderes als das Klima kümmern würden und uns diese mühsame Arbeit abnehmen. 

Wer sich jedoch ein wenig in der wissenschaftlichen Literatur auskannte, kam ins Grübeln. Die Mittelalterliche Wärmeperiode und die Kleine Eiszeit als lokales nordatlantisches Phänomen? Eine irre Behauptung. Natürlich waren diese charakteristischen Temperaturschwankungen bereits aus anderen Erdteilen beschrieben worden. Wir wollen hier über eine Fallstudie aus Japan berichten, die bereits im Jahr 1995 in den Geophysical Research Letters erschienen ist, also in den Jahren vor der Hockey Stick Episode. 

Die japanischen Wissenschaftler Hiroyuki Kitagawa und Eiji Matsumoto hatten Anfang der 1990er Jahre auf der südjapanischen Insel Yakushima mithilfe eines Baumringbohrers Kerne aus elf Zedern gewonnen. Die Kerne umfassten dabei Baumringe, die 2000 Jahre zurückreichten. Für die Baumringabfolge bestimmten die Forscher dann die Kohlenstoff-13-Isotopenwerte. Es zeigte sich, dass die delta-13-C Werte in charakteristischer Weise schwankten (Abbildung 1). 

Was bedeuteten diese Schwankungen? Der C13-Gehalt wird von einer Reihe von Faktoren beeinflusst, darunter auch der Temperatur. Die japanischen Forscher eichten die Isotopenentwicklung an Bäumen verschiedener Höhenstufen (und damit Temperaturniveaus) über dem Meeresspiegel. Auf diese Weise entwickelten sie eine Formel, mit der die Isotopenänderungen in Temperaturwerte umgerechnet werden konnten. Es zeigte sich, dass die Temperaturen während der vergangenen 2000 Jahre in Süd-Japan um 5°C geschwankt haben. Der zeitliche Verlauf der Temperaturschwankungen kommt uns dabei sehr bekannt vor (Abbildung 2). Es ist ein klarer Millenniumszyklus ausgebildet. Die Kälteperiode der Völkerwanderungszeit, die Mittelalterliche Wärmeperiode, die Kleine Eiszeit und die Moderne Wärmeperiode sind deutlich zu erkennen. Diese Entwicklung ist zudem auch in historischen japanischen Berichten gut dokumentiert. 

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