Klimasensitivität & das Charney-Intervall

1979 bat die US National Academy of Sciences den MIT-Atmosphärenphysiker Jule Charney, ein Gremium einzuberufen und eine einzige Frage zu beantworten: Um wie viel erwärmt sich der Planet im Gleichgewicht, wenn der Mensch das atmosphärische CO₂ verdoppelt? Neun Wissenschaftler, die noch groben gekoppelten Atmosphäre-Ozean-Modelle jener Jahre, zweiundzwanzig Seiten Bericht — heraus kam das Charney-Intervall von 1,5 bis 4,5 °C, zentrale Schätzung nahe 3 °C. Vier Jahrzehnte und drei Größenordnungen mehr Rechenleistung später nennt der IPCC AR6 (2021) 2,5 bis 4 °C, beste Schätzung 3 °C. Die Ränder sind ein wenig enger geworden, die Zahl in der Mitte hat sich nicht bewegt.

Die Gleichgewichts-Klimasensitivität (ECS) ist die langfristige Erwärmung an der Oberfläche, die einer dauerhaften Verdopplung des vorindustriellen CO₂ folgt, von 280 auf 560 ppm. Der Strahlungsantrieb des CO₂ allein beträgt etwa 4 W/m² und bringt für sich genommen nur rund 1,1 °C, wenn man alles Übrige festhält. Die verbleibende Unsicherheit sitzt in den Rückkopplungen: Wasserdampf verstärkt (wärmere Luft trägt mehr Wasser, und Wasser ist selbst ein Treibhausgas), die Oberflächenalbedo verstärkt (schmelzendes Eis gibt dunkleren Ozean und dunkleres Land frei), und die Wolken — die tiefste Unbekannte — können verstärken oder dämpfen, je nachdem, ob die hohe oder die tiefe Bewölkung kräftiger auf die Erwärmung reagiert. Langsame Rückkopplungen des Erdsystems, Permafrostkohlenstoff und die Reaktion der Eisschilde, brauchen länger. Direkt messen lässt sich die ECS nicht, weil der Planet nicht im Gleichgewicht ist. Drei Zugänge kreuzen sich stattdessen: die Erwärmung der Messperiode zusammen mit einer Energiebilanzrechnung, paläoklimatische Schranken aus vergangenen Warm- und Kaltzeiten (Pliozän, Letztes Glaziales Maximum) und prozessnahe Eingrenzungen aus dem Vergleich von Modellverhalten und Beobachtung. Sherwood et al. (2020) haben das zuletzt maßgeblich zusammengeführt: wahrscheinlicher Bereich 2,6 bis 3,9 °C — die Grundlage für die Verengung im AR6. Die politische Folge ist unmittelbar. Eine ECS von 3 °C bedeutet für jedes Temperaturziel ein endliches Kohlenstoffbudget, und über dieses Budget wird am Ende verhandelt, wenn Staaten Zusagen machen und Abkommen geschlossen werden. Am oberen Ende beginnt die Risikofrage: Der sehr wahrscheinliche Bereich des AR6 reicht von 2 bis 5 °C, und die Restwahrscheinlichkeit jenseits von 5 °C — Werte, die auf plausiblen Emissionspfaden eine zivilisationsbedrohende Erwärmung bedeuten würden — ist klein, aber nicht null. Genau dieser schwere Rand, so Weitzmans „dismal theorem“ von 2009, bestimme vernünftige Politik stärker als jede Kosten-Nutzen-Rechnung mit den besten Schätzwerten.