Überraschende Einfachheit: Modellexperimente liefern Faustregel für Kohlenstoff-Klima-Dynamik

Zusammen nehmen die Landvegetation und die Ozeane etwa die Hälfte der anthropogenen Kohlenstoffemissionen auf. Somit halten sie diesen Anteil aus der Atmosphäre fern und puffern den vom Menschen verursachten Klimawandel ab. Aber wie lange kann man auf diesen unschätzbaren Dienst noch zählen – und wie viel wärmer wird es werden, wenn die Fähigkeit zur Kohlenstoffaufnahme nachlässt? Wissenschaftler*innen verwenden komplexe Erdsystemmodelle, um diese Fragen zu beantworten. Ein Forschungsteam unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für Meteorologie (MPI-M) hat aus solchen Modellexperimenten nützliche, leicht anzuwendende Näherungen abgeleitet, die mit Papier und Bleistift ausgewertet werden können. Diese Näherungen erlauben allgemeine Schlussfolgerungen hinsichtlich der Entwicklung des Kohlendioxid-Gehalts in der Atmosphäre bei weiter steigenden Emissionen und im Hinblick auf die Konsequenzen für die globale Erwärmung.

Das Team nutzte idealisierte Modellexperimente, die untersuchen, was passieren würde, wenn fossile Emissionen über einen Zeitraum von 100 Jahren bei 10 PgC pro Jahr – dem aktuellen Emissionsniveau – verharren und dann innerhalb der darauffolgenden 200 Jahre langsam in eine Kohlenstoffentfernung von 10 PgC pro Jahr umgekehrt würden. Durch die Analyse der Ergebnisse fanden die MPI-M-Forschenden Victor Brovkin, Noel Brizuela, Tatiana Ilyina und Hongmei Li in Zusammenarbeit mit Kolleg*innen aus mehreren internationalen Klimamodellierungsgruppen heraus, dass die kumulierte Kohlenstoffaufnahme an Land und im Ozean bei den meisten untersuchten Erdsystemmodellen proportional zunimmt.

„Das war überraschend, da die Kohlenstoffaufnahme an Land und im Ozean von sehr unterschiedlichen Vorgängen abhängt: An Land wird die Kohlenstoffaufnahme durch biologische Prozesse wie Photosynthese und mikrobielle Respiration gesteuert, während im Ozean die chemische Kohlenstoffaufnahme dominiert“, erklärt Hauptautor Victor Brovkin.