Unser Leitbild: Klimaänderungen verstehen

Aufgrund der Komplexität und der räumlichen und zeitlichen Variabilität des Klimas stellt unser Leitbild eine profunde intellektuelle Herausforderung dar. Wie sieht der gegenwärtige Zustand der Atmosphäre, des Ozean und der Landoberfläche aus, und wodurch wird dieses gekoppelte Klimasystem unserer Erde verändert? Reagiert es chaotisch, kann es abrupt in einen anderen Zustand springen? Oder beherrschen externe Antriebe wie die Änderungen der Sonneneinstrahlung und der zunehmende Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre den Wandel? Was ist der kombinierte Effekt von gleichzeitig wirkenden internen Prozessen und externen Antrieben? Hinzu kommt das Problem der Zeitskalen: wir wissen, dass das Klima häufig zwischen Eis- und Warmzeiten geschwankt hat, aber wie unterscheiden wir langzeitliche Trends von kurzzeitigen Variationen? Zur Komplexität und zur Unschärfe zwischen Kausalität und Koinzidenz tragen zudem zahlreiche quasi-vorhersagbare Zyklen in der Atmosphäre und im Ozean bei, wie El Niño und die Nordatlantische Oszillation, die weltweite Wetteränderungen bewirken können.

 

Die Industrialisierung mit ihrem Bedarf nach natürlichen Ressourcen, die kontinentweite Landwirtschaft mit ihrem Bedarf nach Landflächen sowie die wachsende globale Bevölkerung mit ihrem Bedarf nach allem sind dabei, die Erde umzugestalten. Seit dem Beginn der Industriellen Revolution haben unsere Abgase den atmosphärischen Kohlendioxidgehalt um mehr als ein Drittel ansteigen lassen. Diese Produkte menschlicher Aktivitäten haben bereits ihre Spuren hinterlassen und unser Klima geändert. Was den menschengemachten Klimawandel von den natürlichen Klimaänderungen unterscheidet, ist seine noch nie dagewesene Geschwindigkeit. Indem sie das globale Klima so rasant verändert, ist die Menschheit zu einer globalen geophysikalischen Kraft geworden.

 

Für einen Wissenschaftler reicht es natürlich nicht aus, festzustellen, dass die Menschheit - oder die Menschheit zusammen mit anderen Einflüssen - das globale Klima geändert hat. Als Wissenschaftler müssen wir die Ursachen des Wandels identifizieren und, wenn möglich, den Wandel vorhersagen. Aber um das zu erreichen, müssen wir das Klima unserer Erde als Gesamtsystem viel besser verstehen als wir es zurzeit tun. Um unser Leitbild zu verwirklichen, orientieren wir uns an zwei Leitfragen:

 

Wie empfindlich reagiert das Erdsystem auf Störungen?

und

Wo liegen die Grenzen der Vorhersagbarkeit des Erdsystems?


Chancen

 

Wir sind uns der Herausforderung, das Verständnis des dynamischen Klimasystems unserer Erde zu erweitern, deutlich bewusst. Aber diese Herausforderung ist zu bewältigen, denn intellektuelle und technische Chancen bieten sich im laufenden Jahrzehnt in großer Fülle.

 

Unsere größte Chance liegt in der Weiterentwicklung der umfassenden Erdsystemmodellierung. Damit schreiben wir die Geschichte des MPI-M fort, die mit der Entwicklung von Teilmodellen für Atmosphäre und Ozean begann, sich über die Pionierarbeiten zum gekoppelten Atmosphäre-Ozean-System fortsetzte und zuletzt ihren Höhepunkt in der Entwicklung des MPI-Erdsystemmodells fand. Allerdings liefert die zunehmende Komplexität unserer Modelle nicht von selbst die Antworten auf unsere Leitfragen; die Antworten erwachsen aus dem Reichtum und der Klarheit der Konzepte, die wir mit Hilfe unserer Modelle erstellen.

 

Das MPI-M wird auch weiterhin die talentiertesten und kreativsten Wissenschaftler aus aller Welt anziehen. Wir integrieren sie in ein stimulierendes Institutsumfeld, welches aus exzellenten Mitarbeitern, modernen Einrichtungen und der Zugehörigkeit des MPI-M zum Exzellenzcluster CliSAP besteht.

 

Das MPI-M benötigt und genießt privilegierten Zugriff auf Höchstleistungsrechner, besonders am Deutschen Klimarechenzentrum (DKRZ). Die stets zunehmende Rechnerkapazität macht einige Aufgaben leichter und andere vorstellbar. Zum Beispiel benötigt die Erforschung der Klimavorhersagbarkeit ein großes Ensemble von Simulationen, jede leicht unterschiedlich in ihren Anfangsbedingungen; diese Aufgabe wird durch ausreichend starke Rechnerleistung und Datenspeicherung wie am DKRZ deutlich erleichtert. Anderes ist jetzt erst möglich geworden, wie etwa das Ersetzen der Wolkenparametrisierung durch konvektionsauflösende Modelle, wodurch die Simulationen eine deutlich stabilere konzeptuelle Grundlage erhalten.

 

Um unsere Modelle zu evaluieren und zu initialisieren, benutzen wir in zunehmendem Maße Beobachtungsdatensätze, aus denen wir grundlegende, neue Einsichten in das sich ändernde Erdsystem gewinnen: von der Vertikalstruktur der Wolken über die zunehmende Wärmeaufnahme des Ozeans bis hin zu den immer genauer werdenden Beschreibungen der Landbiosphäre. Die globalen Beobachtungen werden durch eine neue Generation von Messkampagnen ergänzt, zum Beispiel für die Wolkendynamik in den Subtropen oder die meridionale Umwälzbewegung im Ozean.

 

Chancen bieten sich in Hülle und Fülle. Und wir besitzen mit dem Max-Planck-Institut für Meteorologie eine erfahrene und gut funktionierende Einrichtung mit kontinuierlicher Erfahrung in der Klimaforschung. Wir verfügen über die nötige Fachkenntnis unserer wissenschaftlichen und Service-Mitarbeiter, um umfassende Erdsystemmodelle zu entwickeln und zu benutzen. Wir haben die technischen und wissenschaftlichen Kapazitäten, um Beobachtungsdatensätze zu erweitern und in unsere Modelle zu integrieren. Wir verstehen unser Leitbild und die sich daraus ergebenden Leitfragen. Daher blicken wir zuversichtlich und gut vorbereitet dem kommenden Jahrzehnt entgegen.

 

 

 

Aus dem Strategieplan "2020 Vision", Seite 5 ff., 2011

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