Mehrjährige Vorhersagbarkeit von natürlichen CO2-Schwankungen in der Atmosphäre

Der durch menschliche Aktivitäten verursachte Anstieg von CO₂ in der Atmosphäre schwankt von Jahr zu Jahr, da die Kohlenstoffsenken von Land und Ozean vom aktuellen Klimazustand abhängen. Bäume wachsen in warmen und regenreichen Jahren zum Beispiel mehr als in kalten und trockenen Jahren. Dadurch wird in warmen und regenreichen Jahren mehr CO₂ aus der Atmosphäre entfernt. Bei den gegenwärtig starken und steigenden CO₂-Emissionen ist diese Variabilität durch die Kohlenstoffsenken nicht so einfach in der Keeling-Kurve (täglichen Beobachtungen von CO₂-Konzentration in der Atmosphäre) zu erkennen.

Spring und Ilyina lösten dieses Vorhersagbarkeitsproblem mit numerischen Simulationen des Erdsystemmodells des Max-Planck-Instituts für Meteorologie (MPI-ESM) im Rahmen idealisierter Vorhersagbarkeit. Sie fanden heraus, dass CO₂-Flüsse von Land und Ozean für zwei Jahre vorhersagbar sind [Abb. a, b]. Atmosphärisches CO₂ ist jedoch eine kumulative Zustandsvariable: CO₂-Flüsse von letztem Jahr schlagen sich auch noch in diesem Jahr nieder. Daher verglichen die Autoren den Effekt der Land- und Ozeankohlenstoffsenken auf atmosphärisches CO₂ getrennt voneinander. Spring und Ilyina zeigen, dass der Einfluss der ozeanischen Kohlenstoffsenke auf atmosphärisches CO₂ für mehr als zehn Jahre vorhersagbar ist, der Einfluss des Lands nur für fünf Jahre. Daher beschränkt die terrestrische Kohlenstoffsenke die Vorhersagbarkeit von atmosphärischem CO₂.

Sobald die Emissionen zurückgehen, gewinnen Vorhersagen von atmosphärischem CO₂ noch mehr an Bedeutung, da Politiker*innen alle fünf Jahre die bisherigen Emissionsreduktionen und die zukünftigen Emissionsziele beurteilen.