03.09.2016, 09:47 Uhr

Wie ändern sich die Temperaturen auf der Erde?

Siehe Abb. 1 (Foto: Quelle: IPCC 2007, FAQ 3.1, Fig. 1, S. 104)
Beobachtungen während der letzten 157 Jahre zeigen, dass die Temperaturen an der Oberfläche weltweit gestiegen sind, jedoch mit starken regionalen Unterschieden. Im weltweiten Durchschnitt trat die Erwärmung im letzten Jahrhundert in zwei Phasen auf, von 1910 bis 1940 (um 0,35 °C) und stärker ausgeprägt, von 1970 bis heute (um 0,55 °C). Elf der letzten 12 Jahre (1995-2006) gehörten zu den zwölf wärmsten Jahren seit 1850 dem Beginn der instrumentellen Messung der Erdoberflächentemperatur .
Die globale Temperatur wird nicht mit einem einzelnen Thermometer gemessen. Täglich werden an mehreren tausend Stationen auf den Landgebieten der Welt einzelne Thermometermessungen durchgeführt, die mit tausenden von auf Schiffen gewonnenen Messungen verknüpft werden, um für jeden Monat eine Abschätzung der weltweiten Durchschnittstemperatur zu berechnen. Um im Zeitablauf Veränderungen zu erkennen, werden vor allem Anomalien (Abweichungen vom klimatologischen Mittel der jeweiligen Messstation) analysiert, da diese stabiler im Hinblick auf Veränderungen der Datenverfügbarkeit sind. Diese Messungen können mittlerweile von 1850 bis heute genutzt werden, obgleich deren Umfang für die zweite Hälfte des 19. Jahrhunderts nicht annähernd global ist. Die räumliche Datenverfügbarkeit hat sich nach 1957 mit dem Beginn der Messungen in der Antarktis und der Satellitenmessungen 1980 wesentlich verbessert.
Im weltweiten Durchschnitt sind die Erdoberflächentemperaturen während der letzten hundert Jahre um ungefähr 0,74 °C gestiegen (zwischen 1906 und 2005; siehe Abbildung 1). Jedoch war die Erwärmung weder stetig, noch war sie gleichbleibend zu verschiedenen Jahreszeiten oder an verschiedenen Orten. Die Veränderungen zwischen 1850 und 1915 waren sehr gering, abgesehen von Höhen und Tiefen in Verbindung mit natürlichen Schwankungen, wobei diese auch teilweise auf die geringe Beobachtungsdichte zurückzuführen sein könnten. Zwischen 1910 und 1940 gab es einen Anstieg der weltweiten Durchschnittstemperatur um 0.35 °C, gefolgt von einer leichten Abkühlung (0,1 °C) und einer raschen Erwärmung (0,55 °C) bis zum Ende des Jahres 2006 (Abbildung 1). Die wärmsten Jahre der Zeitreihe sind 1998 und 2005, die sich statistisch nicht voneinander unterscheiden. Seit 1970 zeichnet sich eine stärkere Erwärmung über Land als über den Ozeanen ab. Die Erwärmung in der Winterhemisphäre ist dabei etwas größer gewesen.

Abbildung 1: Diese Graphik zeigt die gemessene Jahresdurchschnittstemperatur (schwarze Punkte) zusammen mit Ausgleichsgeraden. Die linke Achse zeigt die Abweichungen bezüglich des Durchschnitts von 1961 bis 1990. Die rechte Achse zeigt die geschätzten tatsächlichen Temperaturen (°C). Gezeigt werden lineare Trends für die letzten 25 (gelb; 1981 bis 2005), 50 (orange; 1956 bis 2005), 100 (violett; 1906 bis 2005) und 150 Jahre (rot; 1856 bis 2005). Zu beobachten ist, dass die Steigung bei den kürzeren neueren Zeiträumen größer ist und damit eine beschleunigte Erwärmung andeutet.
Die blaue Kurve ist eine geglättete Darstellung um dekadische Variationen zu erfassen. Um eine Vorstellung davon zu geben, ob die beobachteten Schwankungen aussagekräftig sind, werden ebenfalls dekadische 5% bis zu 95% Fehlerbereiche (hellblau) dieser Linie angegeben (entsprechend können jährliche Werte diese Beschränkungen überschreiten).
Ergebnisse von Klimamodellen, basierend auf den geschätzten Strahlungsantrieb des 20. Jahrhunderts, geben zu erkennen, dass es eine geringe Änderung vor und bis 1915 gab und weiterhin, dass ein beachtlicher Anteil der Veränderung im 20. Jahrhundert auf natürliche Einflüsse, wie Änderungen der Solarstrahlung, Vulkanausbrüche und natürliche Schwankungen zurückzuführen ist. Von etwa 1940 bis 1970 sorgte die zunehmende Industrialisierung nach dem 2. Weltkrieg für eine verstärkte Verschmutzung der nördlichen Hemisphäre und trug zur Abkühlung bei. Der Anstieg von Kohlendioxid und anderen Treibhausgasen dominiert die Erwärmung von Mitte der 1970er Jahre. (Quelle: IPCC 2007, FAQ 3.1, Fig. 1, S. 104).

2010 war global betrachtet das wärmste Jahr seit 13 Jahren.

Abbildung 2: Globale Durchschnittstemperatur 1880 bis 2010 relativ zur Basisperiode 1951 - 1980. Orangene Linie zeigt die jährlichen Mittelwerte und die rote Linie den gleitenden 5-Jahres-Durchschnitt. Die blauen Balken kennzeichnen die geschätzten Unsicherheiten. (Quelle geändert nach data.giss.nasa.gov/gistemp/graphs).


Abbildung 3: Temperaturabweichung in Grad Celsius von Januar bis Dezember für 2010 bezogen auf die Basisperiode 1951-1980 (graue Fläche: fehlende Daten).(Quelle: data.giss.nasa.gov/gistemp/maps)

Zusätzliche Erwärmung tritt in Städten und urbanen Räumen auf, oft bezeichnet als „Wärmeinseleffekt“. Da dieser Effekt räumlich begrenzt ist, können die betroffenen Messstationen so weit wie möglich bei der Ermittlung der globalen Durchschnittstemperatur ausgeschlossen werden. Gleichzeitig wird der Fehlerbereich (das blaue Band in Abbildung 1, oben) vergrößert. Einige Gebiete haben sich seit 1901 abgekühlt, besonders der nördliche Nordatlantik bei Südgrönland. Während dieser Zeit war die Erwärmung über dem kontinentalasiatischen Hinterland und dem nördlichen Nordamerika am stärksten. Da diese Gebiete jedoch von Jahr zu Jahr großen Schwankungen unterworfen sind, ist die auffälligste Erwärmung in Teilen der mittleren und niedrigen Breiten, und vor allem in den tropischen Ozeanen, zu beobachten. Im linken unteren Teil der Abbildung 4, die die Temperaturtrends seit 1979 zeigt, weist der Pazifik erwärmte und abgekühlte Gebiete im Zusammenhang mit El Niño auf.
Die Analyse langfristiger Veränderungen der täglichen Temperaturextrema ist seit kurzem für viele Regionen der Welt möglich (Teile von Nordamerika und dem südlichen Südamerika, Europa, dem nördlichen und östlichen Asien, dem südlichen Afrika und Australasien). Besonders seit 1950 zeigen diese Aufzeichnungen eine Verringerung der Anzahl sehr kalter Tage und Nächte und einen Anstieg der Anzahl extrem heißer Tage und warmer Nächte. Die Länge der frostfreien Saison hat in den meisten Gebieten der mittleren und höheren Breiten in beiden Hemisphären zugenommen. In der Nordhemisphäre zeigt sich dies am deutlichsten am früheren Frühjahrsbeginn.
Zusätzlich zu den Messungen an der Erdoberfläche sind in einer akzeptablen Messdichte seit 1958 mit Hilfe von Wetterballons und seit 1979 mithilfe von Satelliten auch Messungen oberhalb der Erdoberfläche möglich. Alle Daten werden (sofern erforderlich) bezüglich Instrumenten- oder Beobachtungsmethodenwechsel korrigiert. Unter Verwendung von Mikrowellensatelliten wurde eine „Satellitentemperaturzeitreihe“ für die Troposphäre (vom Boden bis in eine Höhe von ca. 10 km) und der unteren Stratosphäre (ca. 10 bis 30 km) erstellt. Trotz mehrerer neuer Analyseverfahren mit einem verbesserten Kalibrierungsvergleich der 13 Instrumente auf verschiedenen, seit 1979 genutzten Satelliten, und trotz des Ausgleichs von Änderungen in der Beobachtungszeit und der Satellitenhöhe bleiben einige Unsicherheiten hinsichtlich der beobachteten Trends bestehen. Weltweite Beobachtungen seit den späten 1950ern zeigen, dass die Troposphäre sich leicht stärker erwärmt hat als die Erdoberfläche, während die Stratosphäre sich seit 1979 erheblich abgekühlt hat. Dies stimmt mit den physikalischen Erwartungen und den meisten Modellergebnissen überein. Diese Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung der Treibhausgase in der Erwärmung der Troposphäre und der stratosphärischen Abkühlung. Auch der Ozonabbau trägt zur Abkühlung der Stratosphäre bei.


Abbildung 4: Diese Graphik zeigt Muster des linearen und globalen Temperaturtrends mithilfe von Satellitenaufzeichnungen von 1979 bis 2005, geschätzt an der Oberfläche (links) und für die Troposphäre (rechts), von der Oberfläche bis in 10 km Höhe. Graue Bereiche repräsentieren Datenlücken. Gut zu erkennen ist die eher gleichmäßige Erwärmung der Troposphäre, während man bei der Oberflächentemperatur deutliche Veränderungen für Land und Ozeane unterscheiden kann.(Quelle: IPCC 2007, FAQ 3.1, Fig. 1, S. 253).

Bestätigungen für die globale Erwärmung finden sich zum Beispiel bei der Erwärmung der Ozeane und dem steigenden Meeresspiegel aufgrund der thermischen Ausdehnung der Meere und der Schmelze des Inlandeises. Darüber hinaus haben im 20. Jahrhundert Masse und Umfang der Gletscher fast weltweit abgenommen; die Schmelze des grönländischen Eisschildes ist nachgewiesen. Dicke und Umfang des Meereises haben in der Arktis während aller Jahreszeiten abgenommen, am dramatischsten im Frühjahr und Sommer. Zusätzlich hat sich die Schneedecke in der nördlichen Hemisphäre deutlich verringert und die Zeiten, in denen die Oberflächen von Flüsse und Seen vereisen, haben abgenommen.
Quelle (falls nicht anders gekennzeichnet):
IPCC, 2007: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, S. 252-253, FAQ3.1.
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Gerhard Heising aus Stubai-Wipptal | 03.09.2016 | 11:06   Melden
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Gerhard Heising aus Stubai-Wipptal | 17.09.2016 | 19:00   Melden
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