Kleine linke Klimaserie (IV): Geschwindigkeit, Gleichzeitigkeit und Mitteltemperatur

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Die Zahl 2, an die ein Mensch denkt, kann nicht zu der
Zahl 2 addiert wer­den, an die ein ande­rer Mensch denkt,
so dass wir die Zahl 4 erhielten.

Simo­ne Weil, Phi­lo­so­phin (1958)

In den letz­ten bei­den Fol­gen die­ser Serie waren Unklar­hei­ten dar­über auf­ge­fal­len, ob heu­ti­ge Tem­pe­ra­tur­hö­hen im Ver­gleich zu den vor­an­ge­gan­ge­nen 2000 Jah­ren außer­ge­wöhn­lich sind oder nicht. Neben Tem­pe­ra­tur­hö­hen gibt es noch min­des­tens zwei wei­te­re Merk­ma­le, die den heu­ti­gen Tem­pe­ra­tur­an­stieg außer­ge­wöhn­lich machen könnten:

  • sei­ne Geschwin­dig­keit, die es even­tu­ell noch nie gege­ben hat, und

  • sei­ne Gleich­zei­tig­keit in der gesam­ten Welt, die es even­tu­ell noch nie gege­ben hat.

Weder eine Außer­ge­wöhn­lich­keit von Tem­pe­ra­tur­hö­hen noch eine Außer­ge­wöhn­lich­keit von Geschwin­dig­keiten und Gleich­zei­tig­keiten und auch nicht alles zusam­men genügt, um auf mensch­li­ches Zutun schlie­ßen zu kön­nen. »Die Natur« kann alles Mög­li­che anstel­len, von dem Men­schen (noch) nichts wis­sen. Tref­fen eine oder meh­re­re der genann­ten Außer­ge­wöhn­lich­keiten zu, wird mensch­li­ches Zutun aber immer­hin wahr­schein­li­cher – wenn nicht in der mess­ba­ren Rea­li­tät, so doch in Gedan­ken.

Geschwindigkeit

Bei der Suche danach, was es mit dem Geschwin­dig­keitsmerk­mal auf sich haben könn­te, stol­per­te ich über eine Stu­die von Wis­sen­schaft­le­rin­nen der Fried­rich-Alex­an­der Uni­ver­si­tät Erlan­gen-Nürn­berg (FAU) und der bri­ti­schen Uni­ver­si­tät von Aber­deen von 2015. Nach die­ser Stu­die beruht der Ein­druck, frü­here Kli­ma­än­de­run­gen sei­en lang­sa­mer ver­lau­fen, auf einem Fehl­schluss. In einer Pres­se­er­klä­rung der FAU zu die­ser Stu­die heißt es:

Zusam­men mit einem bri­ti­schen Kol­le­gen haben der Paläo­bio­lo­ge Prof. Dr. Wolf­gang Kieß­ling und Kili­an Eichen­seer, Stu­dent der Geo­wis­sen­schaf­ten, bei­de von der FAU, nun eine weg­wei­sen­de Stu­die in Natu­re Com­mu­ni­ca­ti­ons ver­öf­fent­licht: Dem­nach ist das Bild von lang­sa­men Umwelt­ver­än­de­run­gen in der Erd­ge­schich­te im Gegen­satz zum heu­ti­gen, rasan­ten Kli­ma­wan­del falsch. […] Für ihre Stu­die haben die For­scher rund zwei­hun­dert Ana­ly­sen von Kli­ma­ver­än­de­run­gen aus ver­schie­dens­ten Abschnit­ten der Erd­ge­schich­te zusam­men­ge­tra­gen. Dabei wur­de deut­lich, dass die schein­ba­re Geschwin­dig­keit des Kli­ma­wan­dels umso gerin­ger aus­fällt, je län­ger die Zeit­räu­me sind, über die man Erwär­mungs- oder Abküh­lungs­pha­sen betrach­tet. Der Grund dafür: Rapi­de Kli­ma­än­de­run­gen gehen nicht über län­ge­re Zeit­räu­me mono­ton in eine Rich­tung. Es gibt immer wie­der Pha­sen, in denen die Tem­pe­ra­tu­ren sta­gnie­ren oder sogar sin­ken – das ist auch in der aktu­el­len glo­ba­len Erwär­mung zu beob­ach­ten. »Sol­che schnel­len Schwan­kun­gen kön­nen wir mit den ver­füg­ba­ren Unter­su­chungs­me­tho­den bei ver­gan­ge­nen Kli­ma­än­de­run­gen jedoch nicht nach­wei­sen. Als Fol­ge davon gau­keln uns die Daten vor, dass der Kli­ma­wan­del selbst bei den gro­ßen Kata­stro­phen der Erd­ge­schich­te immer viel lang­sa­mer als heu­te war. Das war er aber nicht«, sagt Kieß­ling. Berück­sich­tigt man die­sen soge­nann­ten Ska­lie­rungs­ef­fekt, steht die Erwär­mung an der Perm-Tri­as-Gren­ze dem heu­ti­gen Kli­ma­wan­del in Sachen Geschwin­dig­keit in nichts nach. Damals war mit der Erwär­mung ein gewal­ti­ges Arten­ster­ben von über 90 Pro­zent der Mee­res­tie­re ver­bun­den.1

Stu­di­en, die deut­li­che Kli­ma­ver­än­de­run­gen in Zeit­räu­men von etwa 200 Jah­ren ähn­lich den gegen­wär­ti­gen auf­zei­gen, sam­meln sich nach und nach durch ver­bes­ser­te Pro­xy-Rekon­struk­ti­ons­me­tho­den an … sofern jemand (wei­ter­hin) Geld dafür sprin­gen lässt. Zwei Beispiele:

Der Kli­ma­wan­del för­der­te die land­wirt­schaft­li­che Inno­va­ti­on und den Aus­tausch in ganz Asien
[…] Genau zwi­schen 1659 und 1590 BP [befo­re pre­sent / vor heu­te] (291 bis 360 AD) berich­ten his­to­ri­sche Auf­zeich­nun­gen über meh­re­re Jahr­zehn­te mit beson­ders kata­stro­pha­len Ern­ten. Die schwan­ken­den Ern­te­er­trä­ge nach die­sem Zeit­punkt könn­ten die Abwan­de­rung der land­wirt­schaft­li­chen Kern­zo­ne Chi­nas aus dem Tal des Gel­ben Flus­ses in Rich­tung Süden geför­dert haben. Der Bau des Gro­ßen Kanals wäh­rend der Sui-Dynas­tie ([…] 581 bis 618 AD) dien­te dem Zweck, das in Süd­chi­na pro­du­zier­te Getrei­de von Hang­zhou im süd­li­chen Zen­tral­chi­na nach Luoyang, Chan­g’an und zur nörd­li­chen Gren­ze in der Nähe von Peking zu trans­por­tie­ren.2

Schnel­le Tem­pe­ra­tur­schwan­kun­gen in der Tief­see im Holo­zän entdeckt

[Holo­zän: jet­zi­ges Erd­zeit­al­ter, seit etwa 12.000 Jah­ren im Gan­ge…] Hier tes­ten wir einen neu­en Pro­xy – die Sau­er­stoff­iso­to­pen­si­gna­tur ein­zel­ner ben­thi­scher For­ami­ni­fe­ren [Mini-Mee­res­schne­cken] – um schnel­le (d.h. monat­li­che bis deka­di­sche) Schwan­kun­gen der Tem­pe­ra­tur und des Salz­ge­halts des tie­fen Oze­ans in den Sedi­ment­auf­zeich­nun­gen zu erken­nen. Wir wen­den die­se Tech­nik in 1000 m Was­ser­tie­fe im öst­li­chen Äqua­to­ri­al­pa­zi­fik wäh­rend sie­ben Inter­val­len von 200 Jah­ren Holo­zän an. Die Varia­bi­li­tät von δ18O in For­ami­ni­fe­ren wäh­rend der letz­ten 200 Jah­re liegt unter­halb der Nach­weis­gren­ze, aber δ18O‑Signaturen aus zwei Inter­val­len des mitt­le­ren Holo­zäns deu­ten auf Tem­pe­ra­tur­schwan­kun­gen von mehr als 2 °C inner­halb von 200 Jah­ren hin. 3

Gleichzeitigkeit

Fol­gen­de Gra­fik, gezeich­net nach Anga­ben im neu­es­ten IPCC-Bericht 4 von 2021, zeigt ein­deu­tig, dass seit eini­gen Jahr­zehn­ten die Tem­pe­ra­tu­ren über allen Land- bzw. Eis­flä­chen der Welt gleich­zei­tig steigen:

Da sie auf Ther­mo­me­ter­da­ten beru­hen, rei­chen die Kur­ven in der Gra­fik maxi­mal bis 1850 zurück.

Wer nichts über Tem­pe­ra­tur­ent­wick­lun­gen vor 1850 weiß, wür­de wahr­schein­lich die Kur­ven unwill­kür­lich nach links ver­län­gern und anneh­men: Vor 1850 gab es Tem­pe­ra­tur­schwan­kun­gen um ein »nor­ma­les« nied­ri­ges Niveau her­um. Auch eine Ver­län­ge­rung der Kur­ven nach rechts liegt nahe oder wird sogar wahr­neh­mungs­phy­sio­lo­gisch ange­sto­ßen: Wenn wir nichts unter­neh­men, wer­den die Tem­pe­ra­tu­ren wei­ter und wei­ter steigen!

Visua­li­sie­run­gen wis­sen­schaft­li­cher Aus­sa­gen wir­ken emo­tio­nal. Die Ach­ter­bahn­dar­stel­lun­gen ver­gan­ge­ner Tem­pe­ra­tur­ent­wick­lun­gen, die in der 2. Fol­ge vor­ge­stellt wur­den, ver­an­las­sen eine Emo­ti­on: Was berg­auf geht, wird auch wie­der berg­ab gehen. Die Hockey­schlä­ger der 2. und 3. Fol­ge, zu denen die Kur­ven oben pas­sen, wir­ken dage­gen beängstigend.

Um zu bemer­ken, wie sehr Emo­tio­nen im Spiel sind, ist es nütz­lich, sowohl Ach­ter­bah­nen als auch Hockey­schlä­ger auf sich wir­ken zu las­sen. Man­che Men­schen kön­nen sich – lebens­ge­schicht­lich bedingt – nicht test­wei­se auf die jeweils ande­re Emo­ti­on ein­las­sen, ohne auf den Böden ihrer Rea­li­tä­ten ins Wan­ken zu gera­ten. Sehen sie Gra­fi­ken, die zur jeweils ande­ren Emo­ti­on ver­an­las­sen, ent­wi­ckeln sie psy­cho­phy­si­sche Ener­gien, um den Ver­an­las­sungs­ef­fekt abzu­weh­ren. Ähn­lich emo­tio­nal wie Visua­li­sie­run­gen, nur nicht so anschau­lich, wir­ken sprach­li­che Äuße­run­gen. Ent­spre­chend vor­sich­tig sei mit dem The­ma weitergemacht.

Nach einer Stu­die, die in der 3. Fol­ge vor­ge­stellt wur­de, waren die Tem­pe­ra­tu­ren in Asi­en in den ver­gan­ge­nen 2000 Jah­ren noch nie so hoch wie am Ende des 20. Jahr­hun­derts. Zugleich ergab eine ande­re Stu­die, dass die­se Aus­sa­ge auf Chi­na nicht zutrifft. Bei­des kann stim­men. Die Tem­pe­ra­tur­ent­wick­lung in Chi­na, ein klei­ner Teil Asi­ens, könn­te in der Mit­tel­wert­bil­dung der Tem­pe­ra­tu­ren für Gesam­ta­si­en untergehen.

Län­ger­fris­ti­ge Tem­pe­ra­tur­trends kön­nen auch inner­halb von Natio­nen gebiets­wei­se stei­gen oder fal­len oder kon­stant blei­ben. Hier zwei – wegen Urhe­ber­rechts­kram bzw. man­gels Geld für Anwalts­be­fra­gun­gen – ver­grö­bert gezeich­ne­te Bei­spie­le für Indi­en und die USA5:

Im Zeit­raum zwi­schen 1941 und 1999 wur­de es im Nord­os­ten Indi­ens teil­wei­se käl­ter (blaue Punk­te) und im Rest Indi­ens wär­mer (rote Punk­te). Im Zeit­raum zwi­schen 1961 und 2015 wur­de es im Osten des Inlands der USA käl­ter und im Wes­ten sowie an Tei­len der Ost­küs­te wärmer.

Wären sol­che Unter­schie­de nicht irgend­wie zu berück­sich­ti­gen, wenn es zum Bei­spiel um Erklä­run­gen von Wald­brän­den durch die glo­ba­le Erwär­mung geht?

Mitteltemperatur

Was bedeu­tet eigent­lich »glo­ba­le Erwär­mung« bzw. eine gestie­ge­ne glo­ba­le Mit­tel­tem­pe­ra­tur? Bedeu­tet sie: Gebie­te, in denen die Tem­pe­ra­turen stie­gen, waren ins­ge­samt grö­ßer als Gebie­te mit Tem­pe­ra­tur­sen­kun­gen? Oder bedeu­tet sie: Sämt­li­che Tem­pe­ra­turunter­schie­de zusam­men­ge­nom­men und gemit­telt wur­den grö­ßer als Null? Was bedeu­tet dabei »sämt­li­che«? Was bedeu­tet »Tem­pe­ra­tur­un­ter­schie­de«? Unter­schie­de zwi­schen Tem­pe­ra­tu­ren am jewei­li­gen Tem­pe­ra­tur­mess­ort oder zwi­schen Zusam­men­fas­sun­gen von Tem­peratu­ren an unter­schied­li­chen Tem­pe­ra­tur­mess­or­ten? Was bedeu­tet es, sich vom Anstei­gen hin­ge­zeich­ne­ter Kur­ven beein­dru­cken zu las­sen, ohne zu wis­sen, was ihr Anstei­gen eigent­lich besagt?

Auf der Suche nach Ant­wort zu all die­sen Fra­gen begeg­ne ich unge­ahn­ten Komplexitäten. 

Zu deren Ver­ein­fa­chung nützt ein Modell. Das Modell besteht aus zwei gleich gro­ßen Räu­men, die eine Wand trennt:

Die Innen­tem­pe­ra­tu­ren der bei­den Räu­me A und B sei­en von Außen­tem­pe­ra­tu­ren unbeein­fluss­bar. Die Räu­me sei­en so beschaf­fen, dass sie kei­ne Wär­me bzw. Käl­te nach außen abge­ben kön­nen. Die Trenn­wand zwi­schen den Räu­men las­se kei­ne Wär­me bzw. Käl­te durch. In Raum A herr­sche eine Tem­pe­ra­tur von 10 °C und in Raum B eine Tem­pe­ra­tur von 30 °C:

Was pas­siert beim Ent­fer­nen der Trenn­wand?

Nach einem kur­zen Anpas­sungs­pro­zess herrscht in bei­den Räu­men eine Tem­pe­ra­tur von (10 + 30) / 2 = 20 °C.

Was bedeu­tet es, wenn gesagt wird: Die Mit­teltempe­ra­tur steigt um 2 °C?

Es bedeu­tet, dass eine »glo­ba­le Erwär­mung« statt­fin­det.
In bei­den Räu­men steigt die Tempe­ra­tur auf 20 + 2 = 22 °C.6

Nun wird das Modell etwas ver­än­dert. Die Trenn­wand ist wie­der da. In bei­den Räu­men herrscht bit­te­re Käl­te. Aber dann bekommt Raum A eine Kli­ma­an­la­ge, die für eine Raumtempe­ra­tur von 10 °C sorgt. Raum B bekommt eine Kli­ma­an­la­ge, die für eine Raumtempe­ra­tur von 30 °C sorgt.

Was pas­siert beim Ent­fer­nen der Trenn­wand?

Es bil­det sich ein Tem­pe­ra­tur­ge­fäl­le. Ein Mit­tel­wert von (10 + 30) / 2 = 20 °C herrscht in einem Über­gangs­be­reich in der Mit­te der Räu­me, der schmä­ler als jedes noch so klei­ne Thermo­me­ter ist.

Ver­än­de­run­gen der Kli­ma­an­la­gen sol­len nun Tem­pe­ra­tur­än­de­run­gen erzeugen.

Was bedeu­tet es, wenn gesagt wird: Die Mit­teltempe­ra­tur steigt um 2 °C?

Alles Mög­li­che!

[1] bei­de Räu­me wur­den um 2 °C wärmer
[2] Raum A wur­de käl­ter, doch Raum B dafür sehr warm
[3] in Raum A blieb es gleich warm und Raum B wur­de wärmer
[4] Raum A wur­de sehr viel wär­mer, wäh­rend es in Raum B gleich warm blieb
[5] bei­de Räu­me nah­men eine Tem­pe­ra­tur von 22 °C an …

In allen Fäl­len ergibt sich die­sel­be Mitteltemperatur:
[1] (12 + 32)/2 = 22 °C
[2] (5 + 39)/2 = 22 °C
[3] (10 + 34)/2 = 22 °C usw.

In der zwei­ten Modell­va­ri­an­te ist die Mit­tel­tem­pe­ra­tur eine Zahl, die sich auf kein Gebiet bezieht, in dem sie herr­schen könn­te oder nach­mess­bar wäre. Geht es um die Fra­ge, ob und wie es sich in den bei­den Räu­men nach einer Erhö­hung der glo­ba­len Mit­tel­tem­pe­ra­tur um 2 °C leben lässt, kommt man nicht dar­um her­um, die Tem­pe­ra­tur­re­gio­nen der Räu­me im Ein­zel­nen zu betrach­ten und dort die Tem­pe­ra­tu­ren zu messen.

Umge­kehrt sagt eine gleich blei­ben­de glo­ba­le Mit­tel­tem­pe­ra­tur in der zwei­ten Modell­va­ri­an­te nicht aus, dass kein Kli­ma­wan­del statt­fin­den wür­de. In Raum A könn­te die Tem­pe­ra­tur dra­ma­tisch von 10 °C auf 5 °C fal­len und in Raum B von 30 °C auf 35 °C stei­gen. Der Mit­tel­wert wäre unver­än­dert: (5 + 35)/2 = 20 °C.

Die wirk­li­che Welt besteht aus unzäh­li­gen Räu­men, deren durch­läs­si­ge Begren­zun­gen in ver­än­der­li­chen Aus­ma­ßen und Abstän­den zuein­an­der her­um­schwab­beln, zwi­schen denen nicht­li­nea­re Tem­pe­ra­tur­ge­fäl­le bestehen und deren regio­na­le Kli­ma­an­la­gen – Mee­res­strö­mun­gen, Städ­te, Inlandsgewäs­ser, Wäl­der, Ber­ge, Wol­ken und ande­res mehr in Kom­bi­na­ti­on mit der Son­nen­ein­strah­lung – ihre Heiz- bzw. Kühlleis­tungen per­ma­nent in jeder Sekun­de ver­än­dern. Was bedeu­tet in einer sol­chen Welt das Stei­gen oder Fal­len einer Mit­tel­tem­pe­ra­tur?

2007 erschien in einer Fach­zeit­schrift für Nicht­gleich­ge­wichts­ther­mo­dy­na­mik eine Abhand­lung. Dar­in schrie­ben Chris­to­pher Essex (Mathe­ma­ti­ker), Ross McKi­trick (Ökonom/​Statistiker) und Bjar­ne And­re­sen (Phy­si­ker):

Es wird all­ge­mein ange­nom­men, dass sich die Atmo­sphä­re und die Ozea­ne im letz­ten hal­ben Jahr­hun­dert erwärmt haben. Die Grund­la­ge die­ser Ansicht ist, dass es einen Auf­wärts­trend in der Gra­fik einer […] Sta­tis­tik gibt, die als ›glo­ba­le Tem­pe­ra­tur‹ bezeich­net wird […] Befür­wor­ter [der phy­si­ka­li­schen Exis­tenz einer Glo­bal­tem­pe­ra­tur] behaup­ten, dass die­se […] Sta­tis­tik eine Mes­sung der jähr­li­chen glo­ba­len Tem­pe­ra­tur mit einer Genau­ig­keit von ± 0,05 °C dar­stellt. Dar­über hin­aus neh­men sie an, dass klei­ne Ver­än­de­run­gen in ihr, nach oben oder unten, eine direk­te und ein­deu­ti­ge phy­si­ka­li­sche Bedeu­tung haben. […] Aber ein Mit­tel­wert von Tem­pe­ra­tur­da­ten, die aus einem Nicht­gleich­ge­wichts­feld ermit­telt wur­den, ist kei­ne Tem­pe­ra­tur.7

Aus dem Rechen­wert »glo­ba­le Mit­tel­tem­pe­ra­tur« eine phy­si­ka­li­sche Grö­ße zu machen, die phy­sikalische Wirkun­gen hat, hal­ten die Autoren für unwis­sen­schaft­lich. Damit stel­len sie die Wis­sen­schaft­lich­keit unzäh­li­ger Kli­ma­for­schun­gen in Fra­ge, die der stei­gen­den glo­ba­len Mit­tel­tem­pe­ra­tur Wir­kun­gen auf alles Mög­li­che zuschrei­ben.

Zusätz­lich behaup­tet die Abhand­lung, dass es von der Metho­de der Mit­tel­wertbil­dung abhän­gen kann, ob ein ther­mo­dy­na­mi­sches Nicht­gleich­ge­wichts­feld als wär­mer oder käl­ter wer­dend erscheint. Um das vor­zu­füh­ren, rech­nen die Autoren an einem Bei­spiel ver­schie­de­ne Metho­den der Mit­tel­wertbil­dung durch. Wel­che davon am geeig­nets­ten sei, schrei­ben sie, las­se sich nur unge­nü­gend oder gar nicht aus den phy­si­ka­li­schen Zusam­men­hän­gen ablei­ten. In den Kli­ma­wis­sen­schaf­ten wird tra­di­tio­nell das oben am Zwei­raum­mo­dell vor­ge­führ­te arith­me­ti­sche Mit­tel ver­wen­det: alle Wer­te addie­ren und durch ihre Anzahl teilen.

Nicht in Fra­ge stellt die Abhand­lung, was ihr vor­ge­wor­fen wur­de: Dass es keine glo­ba­le Erwär­mung geben könn­te, bloß weil sie mit der Metho­de der arith­me­ti­schen Mit­te­lung von Tem­pe­ra­tur­da­ten irdi­scher Messungen nicht nach­weis­bar ist.

Um zu ent­schei­den, ob ich die Abhand­lung von Essex, McKi­trick und And­re­sen, von der ich an vie­len Stel­len nur »Bahn­hof« ver­ste­he, nicht lie­ber als wis­sen­schaft­lich zu extremistisch links lie­gen las­sen soll­te, sur­fe ich nach wis­sen­schaft­li­chen Arbei­ten, die sie erwähnen.

In einer Stu­die von 2017 wird die Abhand­lung in fol­gen­dem Zusam­men­hang erwähnt:

[Z]ur Mit­te­lung der Mikro­ska­len­tem­pe­ra­tur kann eine Rei­he von Ver­fah­ren ange­wandt wer­den, die zu unter­schied­li­chen Makro­ska­len­wer­ten füh­ren, sofern die Mikro­ska­len­tem­pe­ra­tur über die Mit­te­lungs­re­gi­on nicht kon­stant ist. Die blo­ße Ver­mu­tung, dass es einen Makro­wert gibt, sagt also nichts dar­über aus, ob und wie die­ser Wert mit ein­zel­nen Mikro­va­ria­blen zusam­men­hängt, und sie stellt ganz sicher kei­ne Bezie­hung zwi­schen der Makro­va­ria­blen und den Mikro­grö­ßen her. Das Feh­len eines theo­re­ti­schen Zusam­men­hangs macht es unmög­lich, mikro­ska­li­ge Mes­sun­gen zuver­läs­sig mit groß­ska­li­gen Dar­stel­lun­gen zu ver­knüp­fen (Essex et al., 2007; Mau­gin, 1999). 8

Etwas ein­fa­cher drückt sich ein zur Dis­kus­si­on gestell­ter, aber zur Zeit des Schrei­bens die­ses Tex­tes in kei­ner Fach­zeit­schrift erschie­ne­ner Auf­satz von 2022 aus, der eine Dank­sa­gung an Bjar­ne And­re­sen ent­hält:

Der Begriff der Mit­tel­tem­pe­ra­tur ist für eine Rei­he von Berei­chen, ein­schließ­lich der Kli­ma­wis­sen­schaf­ten, von ent­schei­den­der Bedeu­tung. Bis­lang fehlt jedoch eine kor­rek­te ther­mo­dy­na­mi­sche Grund­le­gung oder es wird sogar ange­nom­men, die­se sei unmög­lich. 9

Soweit ich ver­ste­he, ver­sucht der Auf­satz, einen ther­mo­dy­na­misch fun­dier­ten Zusam­men­hang zwi­schen Makro- und Mikro­ska­len­wer­ten her­zu­stel­len – auf das Zwei­raummodell, zwei­te Vari­an­te, über­tra­gen: einen fun­dier­ten Zusam­men­hang zwi­schen den mess­ba­ren Tem­pe­ra­tu­ren inner­halb der Räu­me und einer berech­ne­ten Mit­tel­tem­pe­ra­tur bei­der Räu­me ins­ge­samt gesehen.

CO2

Mit ihrer Infra­ge­stel­lung kli­ma­wis­sen­schaft­li­cher Bemü­hun­gen hat­ten sich Essex, McKi­trick und And­re­sen in man­chen Krei­sen unbe­liebt gemacht. Ras­mus Bene­stad, ein Kli­ma­wis­sen­schaft­ler und ehe­ma­li­ger Autor beim IPCC, schrieb kurz nach Erschei­nen der Abhand­lung:

Das gan­ze Papier ist im Zusam­men­hang mit dem Kli­ma­wan­del irrele­vant, weil es einen sehr zen­tra­len Punkt außer Acht lässt. CO2 wirkt auf sämt­li­che Ober­flä­chen­tem­pe­ra­tu­ren der Erde, und um das Signal-Rausch-Ver­hält­nis zu ver­bes­sern, wird ein gewöhn­li­ches arith­me­ti­sches Mit­tel das gemein­sa­me Signal in allen Mes­sun­gen ver­stär­ken und die inter­nen Schwan­kun­gen unter­drü­cken, die räum­lich inko­hä­rent sind (z.B. nicht durch CO2 oder ande­re exter­ne Ein­flüs­se ver­ur­sacht). Die Wahl muss also nicht unbe­dingt phy­si­ka­lisch begrün­det wer­den, son­dern ist Teil eines wis­sen­schaft­li­chen Tests, der es uns ermög­licht, ein ein­deu­ti­ges ›Ja‹ oder ›Nein‹ zu erhal­ten.10

Zur Vor­stel­lung, inter­ne Schwan­kun­gen wür­den sich inner­halb der inter­es­sie­ren­den Zeitspan­nen her­aus­mit­teln, pas­sen Hockey­schlä­ger bes­ser als Ach­ter­bah­nen mit ihren sich nicht her­aus­mit­teln­den Tem­pe­ra­tur­ber­gen und ‑tälern. Aber wohl noch wich­ti­ger: Was bei Essex, McKi­trick und And­re­sen durch die Mit­te­lung ver­lo­ren geht, die »räum­lich inko­hä­ren­te« Kör­per­lich­keit, in der Tem­pe­ra­tu­ren mess­bar sind, ist für Bene­stad »Rau­schen«, das man mög­lichst voll­stän­dig los­wer­den muss, damit die Wir­kung von CO2 auf das Kli­ma zuta­ge tritt.

Bene­sta­ds Erklä­rung spie­gelt ein Grund­ver­ständ­nis der kli­ma­wis­sen­schaft­li­chen Krei­se wider, denen er ange­hört. Zwölf Jah­re nach Bene­stad erklär­te es zum Bei­spiel Tim Pal­mer, ein Phy­si­ker und Meteo­ro­lo­ge mit vie­len Wis­sen­schafts­me­dail­len, in einem Inter­view ähn­lich:

Aus wis­sen­schaft­li­cher Sicht liegt der Haupt­schwer­punkt der Vor­aus­sa­gen der [Kli­ma-] Model­le auf der glo­ba­len Mit­tel­tem­pe­ra­tur, […] weil dies die wesent­li­che Sache ist, die stei­gen­des Koh­len­stoff­di­oxid in der Atmo­sphä­re bewirkt: sie erhöht die Tem­pe­ra­tur der Erd­ober­flä­che. Durch Mes­sung des glo­ba­len Mit­tels […] wird eine Quan­ti­tät abge­schätzt, bei der das Ver­hält­nis zwi­schen Signal und Rau­schen maxi­mal ist. Das Signal ist der Effekt des […] Koh­len­stoff­di­oxids, das wir in die Atmo­sphä­re tun; das Rau­schen ist die inter­ne Varia­bi­li­tät des Kli­mas, die Fluk­tua­tio­nen, die wirk­lich nichts mit dem stei­gen­den Anteil des CO2 zu tun haben. […] Also, wenn wir auf die glo­ba­le Ebe­ne gehen, befin­det sich die chao­ti­sche Varia­bli­ti­tät prak­tisch auf einem Mini­mum und der Ein­fluss des CO2-Antriebs auf einem Maxi­mum. Aus wis­sen­schaft­li­cher Sicht ist das ein prak­tisch sehr robus­ter Indi­ka­tor dafür, wie Koh­len­stoff­di­oxid das Kli­ma ver­än­dert: es erwärmt die glo­ba­le Tem­pe­ra­tur.11

Pal­mer ver­sucht, sich für Lai­en ver­ständ­lich aus­zu­drü­cken. Er sagt: die glo­ba­le Mit­tel­tem­pe­ra­tur wird gemes­sen. Er sagt nicht: die glo­ba­le Mit­tel­tem­pe­ra­tur wird berech­net. Er sagt: ein stei­gen­der Koh­len­stoff­di­oxid­ge­halt in der Atmo­sphä­re bewirkt eine stei­gen­de Mit­tel­tem­pe­ra­tur. Er sagt nicht: ein stei­gen­der Koh­len­stoff­di­oxid­ge­halt in der Atmo­sphä­re geht mit einer stei­gen­den Mit­tel­tem­pe­ra­tur ein­her. In bei­den Fäl­len wer­den sta­tis­ti­sche Gebil­de und phy­si­ka­li­sche Gebil­de in die­sel­be Rea­li­täts­ebe­ne gestellt.

Wohl alle, die Sta­tis­tik ler­nen, wer­den gleich zu Beginn gewarnt: Ver­wechs­le nie­mals sta­tis­ti­sche Ent­spre­chun­gen mit Ursache/​Wirkungsbeziehungen! Berühmt ist der Stor­chen­fall: Je mehr Stör­che in einem Gebiet leben, des­to mehr Kin­der pro Frau kom­men zur Welt. Stör­che brin­gen wahr­schein­lich trotz­dem kei­ne Men­schen­kin­der. Wahr­schein­li­cher ent­steht der sta­tis­ti­sche Zusam­men­hang dadurch, dass sowohl das Auf­kom­men von Stör­chen als auch die durch­schnitt­li­che Kin­der­zahl pro Frau in länd­li­chen Gebie­ten höher lie­gen als in städ­ti­schen.12

Wissen­schaft­ler wie Bene­stad und Pal­mer wer­den wohl kaum in die Stor­chen­fal­le tap­pen. CO2, ein phy­si­ka­li­sches Gebil­de, kann nur auf ande­re phy­si­ka­li­sche Gebil­de eine phy­si­ka­li­sche Wir­kung aus­üben. Auf sta­tis­ti­sche Zah­len kann CO2 kei­ne phy­si­ka­li­sche Wir­kung aus­üben. Bene­stad und Pal­mer gehen davon aus, dass sich die phy­si­ka­li­sche Wir­kung des atmo­sphä­ri­schen Anstiegs von CO2 sta­tis­tisch in einer erhöh­ten, nach arihtme­ti­schem Ver­fah­ren berech­ne­ten glo­ba­len Mit­tel­tem­pe­ra­tur aus­drückt. Habe ich ihre Argu­men­ta­ti­on rich­tig ver­stan­den? Da sich die phy­si­ka­li­sche Welt durch eine »chao­ti­sche Varia­bi­li­tät« aus­zeich­net, die die phy­si­ka­li­sche Wir­kung des CO2 auf das Kli­ma ver­deckt, ist es zur Unter­su­chung der phy­si­ka­li­schen Wir­kung des atmo­sphä­ri­schen CO2-Anstiegs auf das Kli­ma nötig, von den phy­si­ka­lisch mess­ba­ren Tem­pe­ra­tu­ren der Erde zu abs­tra­hie­ren? Bedeu­tet das nicht, dass sich die Aus­sa­ge, ein stei­gen­der CO2-Gehalt in der Atmo­sphä­re ver­ur­sa­che Tem­pe­ra­tur­er­hö­hun­gen, die das Kli­ma ver­än­dern, im Wesent­li­chen auf eine sta­tis­ti­sche Ent­spre­chung stützt wie sie zwi­schen Stör­chen und Gebur­ten­ra­ten besteht?

Über CO2 und Labor­ex­pe­ri­men­te, die viel­leicht eine kli­ma­ti­sche Wir­kung in Rich­tung Tem­pe­ra­tur­er­hö­hung ver­mu­ten las­sen, und auch über Kli­ma­mo­del­le wird noch eini­ges her­aus­zu­fin­den sein. Doch ist bezüg­lich Tem­pe­ra­tu­ren und Mit­tel­wer­ten noch sehr viel offen, so dass die nächs­te Fol­gen noch etwas an ihnen rüt­teln werden.

Damit zwi­schen­zeit­lich nichts ver­harm­lost wird: Im Jahr 2021 waren die arith­me­ti­schen Jah­res­mit­tel­wer­te von Tem­pe­ra­tur­da­ten fast über­all auf der Welt höher als die über den Zeit­raum von 1981 bis 2010 arith­me­tisch gemit­tel­ten Tem­pe­ra­tur­da­ten!13

Die grau­en Berei­che in der Gra­fik bedeu­ten: feh­len­de Wer­te. Das blas­ses­te Rosa bedeu­tet eine Erhö­hung zwi­schen 0 und 0,5 °C und das hells­te Blau eine Ver­rin­ge­rung zwi­schen 0 und 0,5 °C. Das dunk­le Rot oben links in Ost-Kana­da bedeu­tet eine Erhö­hung von über 2,5 °C!

Verweise

Alle Zita­te aus eng­lisch­spra­chi­gen Quel­len sind unau­to­ri­siert über­setzt. Text in ecki­gen Klam­mern wur­de zu Erklä­rungs­zwe­cken hinzugefügt.

1 Pres­se­er­klä­rung der FAU 10.11.2015: FAU-Wis­sen­schaft­ler zei­gen, dass Erd­er­wär­mung in der Ver­gan­gen­heit genau­so schnell vor­an­schritt wie heu­te. Stu­die: DB Kemp, K Eichen­seer, W Kiessling: Maxi­mum rates of cli­ma­te chan­ge are sys­te­ma­ti­cal­ly unde­re­sti­ma­ted in the geo­lo­gi­cal record. Natu­re Com­mu­ni­ca­ti­ons 6, Artic­le num­ber: 8890 (2015), DOI: 10.1038/ncomms9890.

2 J d’Alpoim Gue­des, RK Bocin­sky: Cli­ma­te chan­ge sti­mu­la­ted agri­cul­tu­ral inno­va­ti­on and exch­an­ge across Asia. Sci­ence Advan­ces, 31.10.2018, Vol 4, Issue 10, DOI: 10.1126/sciadv.aar4491

3 SC Bova, TD Her­bert, B Fox-Kem­per: Rapid varia­ti­ons in deep oce­an tem­pe­ra­tu­re detec­ted in the Holo­ce­ne. AGU Volu­me 43, Issue23, 16.12.2016, Pages 12190 – 12198, DOI 10.1002/2016GL071450

4 Gra­fik nach Anga­ben in IPCC: Cli­ma­te Chan­ge 2021 – The Phy­si­cal Sci­ence Basis | Tech­ni­cal Sum­ma­ry, S. 64. Die Daten hören lei­der schon 2014 auf. Laut HadCRUT4 ist die glo­ba­le Tem­pe­ra­tur zwi­schen 2014 und 2022 um rund 0,01 °C gestie­gen (Wood­ForT­rees).

5 Gra­fi­ken erstellt anhand von M Aro­ra et al.: Eva­lua­ti­on of tem­pe­ra­tu­re trends over India. Hydro­lo­gi­cal Sci­en­ces Jour­nal, 50:1, ‑93, DOI 10.1623/hysj.50.1.81.56330, IAHS Press 2005, S. 88, und T F Par­tridge et al.: Spa­ti­al­ly Distinct Sea­so­nal Pat­terns and For­cings of the U.S. Warm­ing Hole. AGU Geo­phy­si­cal Rese­arch Letters,45, 2055 – 2063. DOI 10.1002/2017GL07646, S. 2058
mit Land­kar­ten aus Wiki­pe­dia (Indi­en, USA).

6 Mit der Addi­ti­on von Tem­pe­ra­tu­ren sind Pro­ble­me ver­bun­den, die Dis­kus­sio­nen wie beim Phy­sics Stack Exch­an­ge anre­gen, aber hier igno­riert werden.

7 C Essex, R McKi­trick, B And­re­sen: Does a Glo­bal Tem­pe­ra­tu­re Exist? Jour­nal of Non-Equi­li­bri­um Ther­mo­dy­na­mics, vol. 32, no. 1, 2007, pp. 1 – 27. DOI 10.1515/JNETDY.2007.001, Abstract

Tipp für Inter­es­sier­te: Öster­rei­chisch­spra­chi­ge Vor­le­sungs­rei­he zur Ther­mo­dy­na­mik an der Uni­ver­si­tät Wien

8 J E McClure, A L Dye, C T Mil­ler, W Gray: On the con­sis­ten­cy of sca­le among expe­ri­ments, theo­ry, and simu­la­ti­on. Hydrol. Earth Syst. Sci., 21, 1063 – 1076, 2017, DOI 10.5194/hess-21 – 1063-2017, S. 1066

9 A E Allah­ver­dy­an, S G Gevor­ki­an et al.: Ther­mo­dy­na­mi­cal defi­ni­ti­on of mean tem­pe­ra­tu­re. DOI 10.48550/arXiv.2207.02343, 5. Juli 2022

10 Ras­mus Bene­stad: Does a Glo­bal Tem­pe­ra­tu­re Exist? Real­Cli­ma­te 25.3.2007

11 Inter­view von Sabi­ne Hos­sen­fel­der mit Tim Pal­mer: Did sci­en­tists get cli­ma­te chan­ge wrong? 15.11.2019. Die­se Art Zah­len­fe­tisch ist ein Reflex oder eine Aus­stül­pung des Geldfetischs.

12 Wiki­me­dia Taz666 CC BY-SA 3.0

13 Gra­fik von NOAA: GHCN Grid­ded Pro­ducts (gese­hen 18.8.2022)

Bild: Ser­gej Boris­so­witsch Kras­now »Über der Ark­tis« 1981 (https://t.me/SocialRealm)

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