Wenn in den Nachrichten von Klimaprojektionen die Rede ist, klingt das nach einer Glaskugel mit Rechenleistung. Tatsächlich sind Klimamodelle etwas Nüchterneres: Sie übersetzen physikalische Gesetze in Gleichungen und rechnen aus, was daraus folgt. Wer versteht, wie das funktioniert, kann Ergebnisse besser einordnen und erkennt auch, wo ihre Grenzen liegen.
Das Gitter über der Erde
Ein Klimamodell zerlegt die Atmosphäre und die Ozeane in ein dreidimensionales Gitter. Jede Zelle bekommt Werte für Temperatur, Druck, Feuchte und Strömung. Für jeden Rechenschritt bestimmt das Modell, wie viel Energie und Masse eine Zelle mit ihren Nachbarn austauscht. Aus Millionen solcher Schritte entsteht das Bild eines Klimas über Jahrzehnte.
Die Kantenlänge einer Zelle liegt bei globalen Modellen typischerweise im Bereich einiger Dutzend Kilometer. Das erklärt eine wichtige Einschränkung: Ein einzelnes Gewitter ist kleiner als eine Gitterzelle und lässt sich nicht direkt abbilden. Solche Vorgänge werden über sogenannte Parametrisierungen abgeschätzt, also über Näherungsformeln, die den durchschnittlichen Effekt beschreiben. Genau dort sitzt ein Gutteil der verbleibenden Unsicherheit.
Warum Wetter und Klima nicht dasselbe sind
Ein häufiges Missverständnis lautet: Wenn die Wettervorhersage nach zehn Tagen unbrauchbar wird, wie soll dann eine Aussage über das Jahr 2070 halten?
Der Unterschied liegt in der Fragestellung. Die Wettervorhersage will wissen, ob es am kommenden Dienstag in Hannover regnet. Das hängt vom exakten Ausgangszustand ab, und kleine Messfehler wachsen sich schnell aus. Ein Klimamodell fragt anders: Wie verhält sich das System im Mittel, wenn sich die Randbedingungen ändern? Das ist eher wie bei einem Würfel. Welche Zahl beim nächsten Wurf fällt, ist offen. Dass über tausend Würfe der Mittelwert bei 3,5 liegt, ist trotzdem verlässlich vorhersagbar.
Szenarien statt Prophezeiungen
Modelle rechnen nicht eine Zukunft aus, sondern mehrere. Die Annahmen über künftige Emissionen kommen von außen hinein, als Szenario. Ein Ergebnis lautet deshalb nie „es wird so kommen“, sondern „wenn die Emissionen diesem Pfad folgen, dann ergibt sich das“.
Deshalb rechnet man auch nicht mit einem einzigen Modell. Forschungsgruppen weltweit lassen ihre Modelle mit denselben Szenarien laufen und vergleichen die Ergebnisse. Wo unterschiedlich gebaute Modelle unabhängig voneinander in dieselbe Richtung zeigen, ist die Aussage belastbar. Wo sie auseinanderlaufen, ist Vorsicht angebracht. Diese Streuung ist keine Schwäche, sondern die ehrlichste Form der Fehlerangabe.
Wie man die Güte prüft
Ein Modell, das nur in die Zukunft rechnet, ließe sich nicht überprüfen. Deshalb wird es zuerst rückwärts getestet: Man startet es mit den Bedingungen vergangener Jahrzehnte und schaut, ob es die tatsächlich gemessene Entwicklung nachbildet. Gelingt das, ohne dass man an den Stellschrauben gedreht hat, spricht das für die zugrunde liegende Physik.
Genau das ist der Grund, warum Messreihen so wertvoll sind. Jede lange Temperatur- oder Pegelreihe ist ein Prüfstein. Daten sind in dieser Disziplin keine Nebensache, sondern die Grundlage, auf der sich Wissen von Vermutung trennen lässt.