Feeling The Bern – noch ein CO2-Modell

Willis Eschenbach

Vor einem Jahrzehnt schrieb ich einen Beitrag mit dem Titel „The Bern Model Puzzle“. Er bezog sich auf die folgende Frage:

Angenommen, wir haben einen relativ stabilen Zustand, in dem der CO2-Gehalt in der Atmosphäre weder steigt noch fällt – so wie die Situation um das Jahr 1400 in den untenstehenden Daten:

Nehmen wir nun an, dass während dieser Zeit ein Vulkan ausbricht und das in die Atmosphäre entlässt, was wir früher als eine „metrische Ladung CO2“ bezeichnet haben. Im Laufe der Zeit wird dieser CO2-Impuls von einer Reihe von Senken an Land und in den Ozeanen absorbiert, und der Status quo ante des atmosphärischen CO2 wird wieder auf den Stand vor dem Ausbruch gebracht.

Das „Berner Modell“ ist ein Modell, das vom IPCC und verschiedenen Klimamodellen verwendet wird. Es gibt vor zu berechnen, wie lange es dauert, bis dieser CO2-Impuls von den natürlichen Senken wieder aufgenommen wird. Und genau hier wird es merkwürdig.

Zunächst einmal besagt das Berner Modell, dass 15,2 % dieses CO2-Impulses für immer in der Luft bleiben werden. Nicht 15% des Impulses, wohlgemerkt … 15,2%.

Ich habe noch nie jemanden gefunden, der mir das erklären kann. Wenn das wahr wäre, würde jeder Vulkanausbruch zu einem neuen und höheren dauerhaften CO2-Gehalt in der Luft führen … aber aus Abbildung 1 geht hervor, dass das einfach nicht passiert.

Ein weiterer Beweis dafür, dass die erste Behauptung des Berner Modells falsch ist, ist die jährliche Schwankung der CO2-Werte. Von einem Tiefpunkt um den Oktober bis zu einem Höhepunkt um den Mai eines jeden Jahres gibt es einen kurzen, scharfen natürlichen CO2-Impuls, der zu einem Anstieg des CO2-Gehalts um etwa 6 Teile pro Million Volumenprozent (ppmv) führt. Diesem Anstieg steht eine gleich hohe CO2-Speicherung in natürlichen Senken gegenüber, so dass im darauffolgenden Oktober das vorherige CO2-Niveau wieder erreicht ist. Wäre dies nicht der Fall, würde der CO2-Gehalt seit jeher jedes Jahr steigen.

Und während des gleichen siebenmonatigen Zeitraums stoßen wir derzeit einen Impuls aus, der genug CO2 enthält, um zu einem Anstieg des CO2-Gehalts von etwa 1,3 ppmv zu führen.

Das Berner Modell besagt, dass 15,2 % des anthropogenen CO2-Impulses von 1,3 ppmv für immer in der Luft bleiben … aber der ~ 6 ppmv-Impuls ist sehr schnell verschwunden. Wie kann die Natur also den Unterschied erkennen?

Aber das ist nur der Anfang der Merkwürdigkeit. Es wird noch merkwürdiger. Das Berner Modell besagt, dass:

● 25,3 % des CO2-Impulses fallen mit einer Rate von 0,58 % pro Jahr wieder auf den vorherigen stationären Zustand zurück

● weitere 27,9 % des Impulses zerfallen mit 5,4 % pro Jahr, und

● die letzten 31,6 % des Impulses fallen mit 32,2 % pro Jahr auf den stationären Zustand zurück.

Dies führt mich zu dem gleichen Problem. Wie kann die Natur den Unterschied erkennen? Wie wird das CO2 in der Natur aufgeteilt? Was verhindert, dass das CO2, das sich noch in der Luft befindet, von den schnell wirkenden CO2-Senken gebunden wird?

Es gibt jedoch ein grundlegenderes Problem: Das Berner Modell bildet die Realität einfach nicht gut ab. Wir haben relativ gute Informationen über die CO2-Emissionen seit 1850, die von Our World In Data zur Verfügung gestellt werden. Und wir haben relativ gute Informationen über die CO2-Konzentrationen in der Luft seit 1850 aus Eisbohrkernen und vom Mauna Loa, wie in Abbildung 2 dargestellt:

Daher wollte ich einen Blick auf das Berner Modell werfen, um zu sehen, wie gut es den CO2-Gehalt der Luft seit 1850 anhand der Emissionen seit 1850 vorhersagen kann. Die Gleichung für die Berechnung findet sich in der UNFCCC-Studie „Parameters for tuning a simple carbon cycle model“ und ist auch in den Fußnoten zu finden … schlechte Nachrichten.

No bueno … die Tatsache, dass die Ergebnisse des Berner Modells so viel geringer ausfallen, deutet darauf hin, dass es einen Großteil des Effekts fälschlicherweise weit in die Zukunft verlagert.

Gibt es also einen besseren Weg? Nun, ja. Der bessere Weg ist die Verwendung der Standard-Verzögerungsformel:

Darin:

• t = Zeit
• E(t) = Emissionen zur Zeit t
• CO₂(t) = CO2-Konzentration zur Zeit t
• λ = 0,47 (Umwandlung von Emissionen in ppmv)
• ∆ = Differenz zum vorherigen Wert; Beispiel: ∆CO₂(t) = CO₂(t) – CO₂(t-1)
• τ = tau, die Zeitkonstante für die Abnahme

Mit dieser Gleichung finde ich einen konstanten tau-Wert von ~49 Jahren. Das Ergebnis dieser Berechnung sieht so aus:

Damit liegt die Halbwertszeit eines CO2-Impulses in die Atmosphäre bei etwa 34 Jahren …

Das sind meine Fragen und Beobachtungen zum Berner Modell. Ich habe die Berechnungen und Daten hier in einer Tabelle zusammengestellt.

Die Gleichung: Wie versprochen …

Link: https://wattsupwiththat.com/2022/02/15/feeling-the-bern/

Übersetzt von Christian Freuer für das EIKE