Klimamodelle können die gewaltige Hitzeanomalie des Jahres 2023 nicht erklären – wir könnten uns auf unbekanntem Terrain befinden
Unter Berücksichtigung aller bekannten Faktoren hat sich der Planet im vergangenen Jahr um 0,2 °C stärker erwärmt als von Klimawissenschaftlern erwartet. Mehr und bessere Daten werden dringend benötigt.
von Gavin Schmidt,
Klimatologe und Direktor des Goddard Institute for Space Studies der NASA in New York City.
Als ich die Leitung des Goddard Institute for Space Studies der NASA übernahm, erbte ich ein Projekt, das Temperaturänderungen seit 1880 verfolgt. Mit diesem Datenschatz habe ich seit 2016 zu Beginn jedes Jahres Klimavorhersagen gemacht. Es ist demütigend und ein wenig besorgniserregend, zuzugeben, dass kein Jahr die Vorhersagefähigkeiten der Klimawissenschaftler mehr beeinträchtigt hat als 2023.In den letzten neun Monaten sind die mittleren Land- und Meeresoberflächentemperaturen jeden Monat um bis zu 0,2 °C über frühere Rekorde hinausgeschossen – ein enormer Abstand auf planetarer Ebene. Ein allgemeiner Erwärmungstrend wird aufgrund steigender Treibhausgasemissionen erwartet, aber dieser plötzliche Hitzeanstieg übertrifft bei weitem die Vorhersagen statistischer Klimamodelle, die sich auf frühere Beobachtungen stützen. Es wurden viele Gründe für diese Diskrepanz vorgeschlagen, aber bis jetzt war keine Kombination von ihnen in der Lage, unsere Theorien mit dem in Einklang zu bringen, was geschehen ist.Zunächst einmal hätten die vor einem Jahr vorherrschenden globalen Klimabedingungen darauf hingedeutet, dass eine Periode rekordverdächtiger Wärme unwahrscheinlich sei. Anfang letzten Jahres kam der tropische Pazifische Ozean aus einer dreijährigen Periode von La Niña, einem Klimaphänomen, das mit der relativen Abkühlung des zentralen und östlichen Pazifiks in Verbindung gebracht wird. Unter Berufung auf Präzedenzfälle, in denen zu Beginn eines Jahres ähnliche Bedingungen herrschten, beziffern mehrere Klimawissenschaftler, darunter auch ich, die Wahrscheinlichkeit, dass 2023 ein rekordwarmes Jahr wird, auf nur eins zu fünf.El Niño – die Umkehrung von La Niña – führt dazu, dass sich der östliche tropische Pazifik erwärmt. Dieses Wettermuster setzte erst in der zweiten Jahreshälfte ein, und die aktuelle Periode ist milder als ähnliche Ereignisse in den Jahren 1997/98 und 2015/16.Ab März letzten Jahres begannen die Meeresoberflächentemperaturen im Nordatlantik jedoch in die Höhe zu schnellen. Im Juni war die Ausdehnung des Meereises um die Antarktis mit Abstand die niedrigste seit Beginn der Aufzeichnungen. Verglichen mit der durchschnittlichen Eisbedeckung zwischen 1981 und 2010 fehlte ein Meereisfleck von der Größe Alaskas. Die beobachtete Temperaturanomalie war nicht nur viel größer als erwartet, sondern zeigte sich auch schon einige Monate vor dem Einsetzen von El Niño.Was könnte also diesen Hitzeanstieg verursacht haben? Die atmosphärischen Treibhausgaswerte sind weiter gestiegen, aber die zusätzliche Belastung seit 2022 kann für eine weitere Erwärmung von nur etwa 0,02 °C verantwortlich sein. Zu den weiteren Theorien, die von Klimawissenschaftlern aufgestellt wurden, gehören der Fallout des Vulkanausbruchs Hunga Tonga-Hunga Ha'apai im Januar 2022 in Tonga, der sowohl kühlende als auch wärmende Effekte durch stratosphärischen Wasserdampf hatte, sowie der Anstieg der Sonnenaktivität im Vorfeld eines vorhergesagten solaren Maximums. Aber diese Faktoren erklären höchstens ein paar Hundertstel Grad Erwärmung (Schoeberl, M. R. et al. Geophys. Res. Lett. 50, e2023GL104634; 2023). Selbst unter Berücksichtigung aller plausiblen Erklärungen bleibt die Abweichung zwischen erwarteten und beobachteten Jahresmitteltemperaturen im Jahr 2023 bei etwa 0,2 °C – das entspricht in etwa der Lücke zwischen dem bisherigen und dem aktuellen Jahresrekord.Es gibt noch einen weiteren Faktor, der eine Rolle spielen könnte. Im Jahr 2020 verpflichteten neue Vorschriften die Schifffahrtsindustrie, sauberere Kraftstoffe zu verwenden, die die Schwefelemissionen reduzieren. Schwefelverbindungen in der Atmosphäre sind reflektierend und beeinflussen verschiedene Eigenschaften von Wolken, wodurch sie insgesamt einen kühlenden Effekt haben. Vorläufige Schätzungen der Auswirkungen dieser Regeln zeigen einen vernachlässigbaren Effekt auf die globalen Durchschnittstemperaturen – eine Veränderung von nur wenigen Hundertstel Grad. Zuverlässige Bewertungen der Aerosolemissionen beruhen jedoch auf Netzwerken, die hauptsächlich von Freiwilligen betrieben werden, und es könnte ein Jahr oder länger dauern, bis die vollständigen Daten aus dem Jahr 2023 vorliegen.Das ist eine zu lange Wartezeit. Bessere, flexiblere Datenerfassungssysteme sind eindeutig erforderlich. Die PACE-Mission der NASA, die im Februar gestartet ist, ist ein Schritt in die richtige Richtung. In wenigen Monaten soll der Satellit damit beginnen, die Zusammensetzung verschiedener Aerosolpartikel in der Atmosphäre global zu bewerten. Die Daten werden von unschätzbarem Wert sein, um die erhebliche aerosolbedingte Unsicherheit in Klimamodellen zu reduzieren. Hindcasts, die auf neuen Daten basieren, könnten auch Einblicke in die Klimaereignisse des letzten Jahres geben.Es scheint jedoch unwahrscheinlich, dass Aerosoleffekte auch nur annähernd eine vollständige Antwort liefern. Im Allgemeinen ist die Temperaturanomalie von 2023 aus heiterem Himmel aufgetaucht und hat eine beispiellose Wissenslücke aufgedeckt, vielleicht zum ersten Mal seit etwa 40 Jahren, als Satellitendaten begannen, Modellierern einen beispiellosen Echtzeit-Blick auf das Klimasystem der Erde zu bieten. Wenn sich die Anomalie bis August nicht stabilisiert – eine vernünftige Erwartung, die auf früheren El-Niño-Ereignissen beruht – dann wird sich die Welt auf unbekanntem Terrain befinden. Es könnte bedeuten, dass ein sich erwärmender Planet die Funktionsweise des Klimasystems bereits grundlegend verändert, und zwar viel früher, als die Wissenschaftler erwartet hatten. Es könnte auch bedeuten, dass statistische Schlussfolgerungen, die auf vergangenen Ereignissen basieren, weniger zuverlässig sind, als wir dachten, was die saisonalen Vorhersagen von Dürren und Niederschlagsmustern noch unsicherer macht.Ein Großteil des Weltklimas wird durch komplizierte, weit entfernte Verbindungen – sogenannte Telekonnektoren – angetrieben, die von Meeres- und atmosphärischen Strömungen angetrieben werden. Wenn ihr Verhalten im Fluss ist oder deutlich von früheren Beobachtungen abweicht, müssen wir über solche Veränderungen in Echtzeit Bescheid wissen. Wir brauchen Antworten darauf, warum 2023 das wärmste Jahr der letzten 100.000 Jahre war. Und die brauchen wir schnell. Natur 627, 467 (2024) doi:
doi.org/10.1038/d41586-024-00816-z
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