Klimasensitivität & das Charney-Intervall

Charney 1979 sagte 1,5–4,5 °C bei verdoppeltem CO₂; fünfundvierzig Jahre später ist der Zentralwert von 3 °C unverändert.

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1979 bat die US National Academy of Sciences den MIT-Atmosphärenphysiker Jule Charney um eine Antwort auf eine einzige Frage: Wie stark erwärmt sich der Planet im Gleichgewicht, wenn die Menschheit die atmosphärische CO₂-Konzentration verdoppelt? Fünf Klimamodellierer, die einfachen gekoppelten Atmosphäre-Ozean-Modelle der Zeit, dreißig Seiten Bericht — heraus kam ein Charney-Bereich von 1,5–4,5 °C, zentrale Schätzung nahe 3 °C. Fünfundvierzig Jahre und drei Größenordnungen mehr Rechenleistung später nennt der IPCC AR6 (2021) eine Spanne von 2,5–4 °C bei bester Schätzung von 3 °C. Die Ränder sind leicht enger geworden; die zentrale Zahl hat sich nicht bewegt.

Die Klimasensitivität im Gleichgewicht (ECS) ist die langfristige Oberflächenerwärmung nach dauerhafter Verdopplung des vorindustriellen CO₂, von 280 auf 560 ppm. Der Strahlungsantrieb durch CO₂ allein liegt bei etwa 4 W/m² und erzeugt für sich genommen nur rund 1,1 °C Erwärmung, wenn man alles andere konstant hält. Die verbleibende Unsicherheit sitzt in den Rückkopplungen: Wasserdampf verstärkt (wärmere Luft hält mehr Wasser, das selbst ein Treibhausgas ist), die Oberflächenalbedo verstärkt (schmelzendes Eis legt dunkleren Ozean und dunkleres Land frei), und Wolken — die tiefste Unbekannte — können je nachdem verstärken oder dämpfen, ob hohe oder tiefe Bewölkung stärker auf die Erwärmung reagiert. Langsame Erdsystem-Rückkopplungen (Permafrostkohlenstoff, Eisschild-Reaktion) wirken auf längeren Zeitskalen. Die ECS lässt sich nicht direkt messen, weil der Planet nicht im Gleichgewicht ist. Geschätzt wird sie aus drei sich kreuzenden Linien: instrumenteller Erwärmung samt Energiebilanz-Buchhaltung, paläoklimatischen Schranken aus vergangenen Warm- und Kaltzeiten (Pliozän, Letztes Glaziales Maximum) und prozessbasierten emergenten Schranken aus dem Vergleich von Modellausgaben mit Beobachtung. Sherwood et al. (2020) ist die jüngere kanonische Synthese: ein wahrscheinlicher Bereich von 2,6–3,9 °C, Grundlage der AR6-Verengung. Die politische Folge ist unmittelbar. Eine ECS von 3 °C bedeutet ein endliches Kohlenstoffbudget für jedes Temperaturziel, und über dieses Budget verhandeln nationale Zusagen und internationale Abkommen am Ende. Sorgen um Verteilungsschwänze landen am oberen Ende: der very-likely-Bereich des AR6 reicht von 2 bis 5 °C, doch die Restwahrscheinlichkeit oberhalb 5 °C — Werte, die auf plausiblen Emissionspfaden eine zivilisationsbedrohende Erwärmung bedeuteten — ist klein, aber nicht null. Weitzmans „dismal theorem“ (2009) argumentierte, dieser dicke Schwanz dominiere rationale Politik unabhängig von einer Kosten-Nutzen-Analyse anhand bester Schätzwerte.

Warum jetztDrei Fronten. Kilometerskalige, wolkenauflösende globale Modelle (DYAMOND, Destination Earth am ECMWF) werden auf den größten Supercomputern machbar und sollten den Bereich der Wolkenrückkopplung, der die heutige Unsicherheit dominiert, enger fassen. Paläoklimatische Feinarbeit — vor allem am Pliozän, vor rund 3 Mio. Jahren, etwa 3 °C wärmer als vorindustriell bei rund 400 ppm CO₂, das nächstliegende Analogon zu dem, wohin der Mensch das System gerade schiebt — drückt das obere Ende. Die direkte Beobachtung, wie die Energiebilanz der Erde auf das vergangene Jahrzehnt reagiert hat, liefert Stück für Stück Schranken nach. Die am gründlichsten vermessene Zahl der Klimawissenschaft könnte sich endlich weiter verengen — oder weiten, falls die Wolken sich am Ende schlecht verhalten.

Zur VertiefungCarbon Dioxide and Climate: A Scientific Assessment (Charney u. a., 1979). An Assessment of Earth's Climate Sensitivity Using Multiple Lines of Evidence (Sherwood u. a., 2020). IPCC AR6 WG1: Die physikalischen Grundlagen (2021). On Modeling and Interpreting the Economics of Catastrophic Climate Change (Weitzman, 2009).