Kritik an der Treibhaus-Klimawandelhypothese, Teil 1 Durch „Tuning“ zu passenden Modellen
Wir wollen deshalb hier einmal versuchen, möglichst klar und prägnant die Kernthesen der Treibhaus-Klimawandel-Hypothese herauszuarbeiten – und warum sie falsch sind. Was also sind die konkreten Behauptungen der Klimawandel-Industrie? Prinzipiell kann man den von ihr postulierten Prozess des vermeintlichen menschlich verursachten “Klimawandels” in zwei Stufen einteilen:
Eventuell könnte man dann noch als dritte Stufe die Auswirkungen dieser postulierten Erwärmung auf spezifische klimatische Ereignisse einführen, welche bekanntlich in den grellsten Farben ausgemalt werden – massiver Anstieg des Meeresspiegels, mehr Stürme und so weiter.
Alle diese Behauptungen basieren jedoch einzig und allein auf den berühmt-berüchtigten Klima-Modellen. Dafür, dass diese “Modelle” in der Lage sind, das real existierende Klima auf der Erde vorherzusagen gibt es jedoch keinerlei Beleg. Ganz im Gegenteil: Sie versagen bereits bei der Aufgabe, auch nur vergangene Klimaentwicklungen zu reproduzieren.
“Während der Entwicklungsphase werden die Eigenschaften globaler Klimamodelle auf vielfältige Art und Weise so eingestellt oder getunt, dass sie möglichst gut dem bekannten Zustand des klimatischen Systems der Erde entsprechen. Diese gewünschten Eigenschaften sind beobachtbare Größen wie das Strahlungsgleichgewicht an der Grenze zum Weltall, die weltweite Durchschnittstemperatur, Meereis, Wolken und Windfelder. Das Tunen erfolgt üblicherweise durch die Anpassung nicht genau bekannter, oder sogar nicht beobachtbarer, Parameter von Prozessen, welche nicht explizit im Modell repräsentiert werden.”
Im Klartext: Wir haben zwar keine Ahnung, was diese klimatischen Prozesse eigentlich tun, aber wir stellen sie einfach einmal so ein, dass die Abweichungen (oder zumindest ein Teil der Abweichungen) in unserem Modell zum tatsächlich beobachteten Klima ausgeglichen werden. Das ist natürlich keine wirkliche Verbesserung gegenüber den Flusskorrekturen, weshalb es nicht verwundert, dass man es auch hier vermeidet, das Vorgehen an die große Glocke zu hängen. In einer anderen Veröffentlichung (Hourdin et al., “The art and science of climate model tuning”)ii wird der nicht gerade offene Umgang mit der Tuning Problematik vorsichtig thematisiert:
“Obwohl die Notwendigkeit des Parametertunens in bahnbrechenden Arbeiten anerkannt (z.B. Manabe und Wetherald 1975) und als wichtiger Aspekt in erkenntnistheoretischen Studien der Klimamodellierung behandelt wurde (Edwards 2001), wird die Bedeutung des Tunens vermutlich nicht so deutlich kommuniziert wie es sollte. Es wird oftmals ignoriert, wenn die Leistungen von Klimamodellen in Multi-Modell Analysen verglichen werden. Die Tuning-Strategien waren nicht einmal Teil der erforderlichen Dokumentation der CMIP5 Simulationen. [Ein Vergleich von Klimamodellen, welcher die Basis für einen wesentlichen Teil der Berichte des IPCC bildet] … Warum ein solcher Mangel an Transparenz? … Es mag auch Bedenken geben, dass eine Erklärung der Tatsache, dass die Modelle getunt sind, die Argumente derer stützen würde, welche die Korrektheit der Prognosen des Klimawandels in Zweifel ziehen. Das Tunen kann durchaus als verstohlene Methode gesehen werden, Fehler in den Modellen zu kompensieren.”
Etwas weiter wird dann eingestanden, dass diese Funktion des Tunings als Fehlervertuschung nicht nur so gesehen werden kann, sondern schlichtweg eine Tatsache ist:
“Sobald eine Modellkonfiguration festgelegt ist, besteht das Tunen darin, Parameterwerte so zu wählen, dass die Abweichung der Modellausgaben von Beobachtung oder Theorie minimiert oder auf ein akzeptables Maß reduziert wird. Wenn man es so definiert, wird Tuning in anderen Anwendungsbereichen komplexer numerischer Modelle gewöhnlich als Kalibrierung bezeichnet (Kennedy und O’Hagan 2001). Einigen Klimamodellierern widerstrebt es jedoch, diesen Begriff zu verwenden, da sie wissen, dass sie durch die Parameteranpassungen, absichtlich oder nicht, auch (oft unbekannte) Defekte in der Modellformulierung selbst kompensieren.”
Dieselbe Veröffentlichung enthält auch eine Umfrage unter Klima-Modellierungsgruppen, welche die Notwendigkeit des Tunings eindringlich unterstreicht – von den 23 Befragten geben 22 an, dass sie ihre Modelle tunen. Die einsame Ausnahme lässt sich wohl mit der Tatsache erklären, dass unter die ganzen Klimamodelle auch eines für die Wettervorhersage geraten war – dort hat man im Gegensatz zur Klimagemeinde nicht den Luxus, nachträglich noch Schummelkorrekturen anwenden zu können, hier werden korrekte Vorhersagen erwartet.
Als Stellschrauben zur Klima-”Korrektur” werden insbesondere Parameter im Zusammenhang mit Wolken und Konvektion, der Interaktion beim Auftreffen von Wind auf Bergen, der ozeanischen Wassermischungsverhältnisse und der Reflektivität von Schnee und Meereis verwendet. So führt beispielsweise eine Erhöhung der Rate, mit der beim konvektiven Aufsteigen von Wolken deren Feuchtigkeit als Niederschlag ausfällt, zu weniger Wolken, was weniger Rückreflektion der Sonneneinstrahlung ins Weltall bedeutet und damit zu einer höheren Temperatur. Hier Mauritsen et al. mit einem konkreten Beispiel:
“An diesem Punkt war klar, dass das neue gekoppelte Modell im Vergleich zu der von uns angepeilten vorindustriellen Temperatur zu warm war. Verschiedene Maßnahmen zur Senkung der globalen Durchschnittstemperatur durch Änderung der konvektiven Entrainment Raten, des Anteils überschießender Konvektion und der Wolkenhomogenitätsfaktoren wurden getestet. Letztendlich wurde entschieden, vorwiegend einen von 0,70 auf 0,77 erhöhten Homogenitätsfaktor für flüssige Wolken kombiniert mit einer leichten Reduzierung des Anteils der überschießenden Konvektion von 0,22 auf 0,21 zu verwenden, was eine Erhöhung der Wolkenreflektivität in niedrigeren Höhen und damit eine Reduzierung der Abweichung der Oberflächentemperatur-bewirkte. Jetzt war die weltweite Durchschnittstemperatur genügend nahe an unserem Zielwert und das Abdriften nur mehr sehr schwach ausgeprägt.”
iv Als Retter in der Not kommen nunmehr die Aerosole zum heldenhaften Tuningeinsatz – ihre vermeintlich kühlende Wirkung auf das Klima soll die fehlende Erwärmung erklären:
“Einer der wenigen Tests, welchen wir Klimamodelle unterziehen können, ist ob sie in der Lage sind den beobachteten Temperaturverlauf seit dem Beginn der Industrialisierung bis hin zur Gegenwart zu reproduzierten. Die Modelle schneiden hierbei überraschend gut ab (Räisänen, 2007), wenn man die breite Spanne an Klimasensitivitäten bedenkt – ein Verhalten welches auf eine Kompensation durch anthropogenen Einfluss im zwanzigsten Jahrhundert zurückgeführt wird (Kiehl, 2007): Modelle mit einer hohen Klimasensitivität tendieren dazu, einen schwachen anthropogenen Einfluss zu haben und umgekehrt. Weiterhin wurde als Ursache für einen Großteil der Abweichungen zwischen den Modellen unterschiedliche Aerosoleinflüsse bestimmt.”
v Es ist nicht einmal sicher, dass insofern die Aerosole überhaupt einen Einfluss ausüben, dieser tatsächlich, wie behauptet, abkühlend ist – es gibt auch Aerosole die die Sonneneinstrahlung nicht reflektieren, sondern absorbieren und damit erwärmend wirken.
“Dieses Tunen des Energiegleichgewichts ist von entscheidender Bedeutung, da eine Änderung um 1 W/m2 des Energiegleichgewichts in globalen Klimamodellen, je nach Sensitivität des jeweiligen Modells, typischerweise zu einer Änderung um 0,5 bis zu 1,5 K in der weltweiten Durchschnittstemperatur führt.”
“Jedoch beträgt die Spanne zwischen dem kältesten und dem wärmsten Modell fast 3 Grad Kelvin, mit gleichem Abstand nach Oben und Unten zu den tatsächlichen Werten, wobei die Mehrheit der Modelle nach Unten tendieren. Obwohl die Spanne nur ein Prozent relativ zum absoluten Nullpunkt beträgt, ist dies kaum ein Grund zur Beruhigung. Relativ zu der Erwärmung im 20igsten Jahrhundert ist die Spanne um den Faktor vier größer, während sie in etwa unserer besten Abschätzung der klimatischen Auswirkung einer Verdoppelung der Kohlendioxidkonzentration und etwa der Hälfte des Unterschieds zwischen dem letzten eiszeitlichen Maximum und der Gegenwart entspricht.”
Dem ist wohl nichts hinzuzufügen. Dennoch regen sich nur vereinzelt Stimmen in der Modellierungsgemeinde, welche die Konsequenzen ziehen und es wagen, wie hier, prinzipielle Kritik an der Praxis des Tunings zu üben (Dommenget und Rezny, “A Caveat Note on Tuning in the Development of Coupled Climate Models”)vi:
Tatsächlich macht das Tunen das Modell nur noch schlechter, da beim Tunen eines Teilbereichs des Modells auch andere Teilmodelle von den dadurch verfälschten Werten beeinflusst werden:
Tatsächlich erschwert das Tunen die Modellentwicklung (und Verbesserung): Das Tunen von Klimamodellen führt zu Kompensationsfehlern, welche effektiv alle Teilmodelle des globalen Modells voneinander abhängig machen. Deshalb ist es so gut wie sicher, dass das Ersetzen oder Austauschen von Teilmodellen die Simulation des Gesamtklimas verschlechtern wird und weitere Optimierung notwendig ist. Die Optimierung wird dann (ein weiteres Mal) die Modellphysik von der “Wahrheit” entfernen.”
Durch Tunen mag man es zwar so hintricksen, dass das die von einem Modell gelieferten Resultate für ein ganz bestimmtes Szenario zumindest halbwegs mit dem real beobachteten Klima übereinstimmt. Die Wahrheit kommt aber spätestens dann ans Licht, wenn man versucht, das Modell für eine andere Situation einzusetzen als für die, für welche es “optimiert” wurde:
“Damit hat der Optimierungsansatz es zwar geschafft den indirekten Fehler zu reduzieren, hat aber gleichzeitig die direkten Fehler für die Reaktion zu einer CO2 Verdopplung erhöht. Er hat Kompensationsfehler erzeugt, die nur sichtbar werden, wenn er auf ein Problem angewandt wird, das sich wesentlich von dem unterscheidet für das er getunt wurde. … Der Tuning Prozess wird die Verlustfunktion reduzieren, aber die Physik die wir dadurch erhalten, ist nicht näher an der “wahren” Physik. Danach scheint es zwar so, als ob die Modelle das Klima besser reproduzieren können, aber wenn eine detaillierte Analyse auf Basis der physikalischen Prozesse oder unter anderen klimatischen Szenarios (z.B. erdgeschichtlich weiter zurückliegend oder zukünftige Klimawandelszenarien), so werden gravierende Modellierungsfehler auftreten.”
Die Autoren kommen deshalb zu dem Schluss, man solle doch besser wieder mit offenem Visier schummeln und zu den heute verpönten Flusskorrekturen zurückkehren:
“Flusskorrekturen sind eine nützliche Alternative: Sie bewirken keine Veränderung der Modellphysik, weshalb keine Optimierung notwendig ist. Weiterhin tritt keine Fehlerkompensation aufgrund des Tuning Prozesses auf. Ein weiterer Vorteil ist, dass Flusskorrekturen leicht zu dokumentieren und zu quantifizieren sind – die Korrektur ist einfach ein Eingabewert für das Modell (und kann abgeschaltet werden).”
Flusskorrekturen sind insofern das kleinere Übel, weil sie zumindest deutlich signalisieren, wo die Fehler im Modell liegen, während Tuning diese nur vertuscht aber nicht nur nicht löst, sondern sogar noch vermehrt. Natürlich setzt dies voraus, dass man wirklich an der “wahren” Physik des Klimas interessiert ist – etwas, was bei der heutigen Treibhaus-Klimaindustrie in der Regel mit Fug und Recht bezweifelt werden darf.
Es muss betont werden, dass selbst nach dem “Tunen” immer noch genügend Abweichungen zwischen den Modellen und der Realität übrigbleiben (Schmidt et al., “Practice and philosophy of climate model tuning across six U.S. modeling centers”)vii:
Für die Beantwortung der Frage der Korrektheit der Treibhaus-Klimawandelhypothese spielt das aber keine Rolle. Um diese zu widerlegen benötigen wir keine Modelle, sondern lediglich die empirischen Beobachtungen des irdischen Klimas. Das soll das Thema des nächsten Artikels sein.
Mauritsen et al. 2012, „Tuning the climate of a global model“
Hourdin et al. 2017, „The Art and Science of Climate Model Tuning“
Dommenget und Rezny 2017, „A Caveat Note on Tuning in the Development of Coupled Climate Models“
Anmerkung: Dieser Beitrag erschien auch hier.
