Der Vater von ECHAM

Zur irdischen Atmosphäre kehrte Roeckner nach Abschluss seiner Promotion im Jahr 1972 zurück, als er in die Arbeitsgruppe für Theoretische Meteorologie von Günter Fischer am Meteorologischen Institut der Universität Hamburg wechselte. Dort entstand durch die Arbeiten von Fischer, Roeckner und anderen das erste Hamburger Atmosphärenmodell der Nordhemisphäre, das im Klimamodus lief (vgl. von Storch, Claußen, Gräbel 2018). Das bedeutet, dass viele Prozesse, die für die Wettervorhersage irrelevant, für das Klima aber wichtig sind, plausibel dargestellt werden mussten. Roeckner legte einen Schwerpunkt auf die Parametrisierung von Wolken und analysierte mithilfe des Modells, wie diese auf die Erderwärmung reagieren (Roeckner et al. 1987, Roeckner 1988). Das Thema Wolken sollte ihn während seiner weiteren Karriere fortwährend begleiten und war auch Thema seiner Habilitationsschrift aus dem Jahr 1989 (Roeckner 1989).

Im Jahr 1975 zog das neu gegründete Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M) ins Geomatikum, einem neu gebauten Hochhaus der Universität, ein. Dessen Gründungsdirektor Klaus Hasselmann hatte sich zum Ziel gesetzt, quasi-realistische, gekoppelte Atmosphäre-Ozean-Modelle zu entwickeln. Mit der Aussicht auf einen Supercomputer wurde dieses Vorhaben Anfang der 1980er-Jahre konkret. Am Institut hatte Hasselmanns Mitarbeiter Ernst Maier-Reimer ab 1978 numerische Modelle der Ozeanzirkulation entwickelt (vgl. von Storch, Claußen et al. 2025). Bei der Atmosphärenkomponente lag es nahe, mit den Uni-Kolleg*innen, die sich im selben Gebäude befanden, zusammenzuarbeiten. Hasselmann vernetzte sich mit Fischers Gruppe und überzeugte sie, den dynamischen Kern ihres Atmosphärenmodells, also die Lösungsverfahren für die grundlegenden dynamischen Gleichungen, durch den dynamischen Kern des Wettervorhersagemodells des Europäischen Zentrums für mittelfristige Wettervorhersage (ECMWF) zu ersetzen. In einem Interview mit Hans von Storch, der ebenfalls in Fischers Gruppe und später am MPI-M forschte, erinnert sich Hasselmann, wie es zu der Entscheidung kam:

„Das ECMWF erstellte auf operativer Basis die weltweit besten globalen mittelfristigen Wettervorhersagen und verfügte zu dieser Zeit über das führende allgemeine Zirkulationsmodell der Atmosphäre. Eine große Gruppe von Fachleuten arbeitete an diesem Modell. Offensichtlich war es reine Zeitverschwendung, wenn hervorragende Köpfe wie Günter Fischer und Erich Roeckner versuchten, mit dieser großen Gruppe zu konkurrieren und dasselbe zu tun. Es lag also auf der Hand, die Erfahrungen des ECMWF zu nutzen und sie mit dem eigenen Fachwissen zu verbessern. (…) Nach Günter Fischers Pensionierung wechselte Erich Roeckner an das MPI, wo er unter der späteren Leitung von Lennart Bengtsson das ursprüngliche ECMWF-Modell zu dem – unserer Ansicht nach – weltweit besten Klimamodell weiterentwickelte.“ (von Storch 2022, S. 69f)

Dieses Modell erhielt den Namen ECHAM.

Bengtsson, zuvor Direktor am ECMWF und Mitentwickler von dessen Atmosphärenmodell, stieß gegen Ende des Jahres 1990 zum MPI-M, um eine Abteilung für „Theoretische Klimamodellierung“ aufzubauen. Die Büros des Teams befanden sich im T-förmigen Übergangsgebäude „Pavillon“ auf einer Wiese vor dem Geomatikum. Hinter meist geschlossener Tür arbeitete Roeckner stetig an der Weiterentwicklung und am „Tuning“, also der Einstellung der Modellparameter, von ECHAM. Die Entwicklungsarbeit umfasste unter anderem die Erhöhung der horizontalen und vertikalen Auflösung und die daraufhin notwendige Neujustierung des Modells, die Entwicklung neuer sowie die Verbesserung bestehender Parametrisierungen, das Hinzufügen von Prozessen und die Kopplung mit anderen Modellkomponenten.

Die Kopplung von ECHAM mit den Ozeanmodellen des MPI-M – zuerst mit LSG, später mit OPYC und HOPE – sei durchaus herausfordernd gewesen, erinnert sich Monika Esch, die seit 1991 als wissenschaftliche Programmiererin am MPI-M arbeitet. Doch der Aufwand lohnte sich. „Als ich am MPI-M angefangen habe, hatten Erich und seine Kolleg*innen gerade mehrere Wochen durchgearbeitet, weil sie die Auswirkung der brennenden Ölfelder in Kuwait auf das Klima untersucht hatten.“ Anlass war die Befürchtung gewesen, dass die Rußpartikel, die durch großflächige Brände in die Atmosphäre gelangten, durch Abschattung global zu einer starken Abkühlung führen könnten. In der Hamburger Modellierungsstudie von 1991, die von Stephan Bakan geleitet wurde und auf ECHAM/LSG beruhte, stellte sich diese Sorge als unbegründet heraus (Bakan et al. 1991).

In solchen aufregenden und stressigen Zeiten ließ sich Erich Roeckner niemals aus der Ruhe bringen. „Erich sagte immer: Schnell ist langsam“, zitiert MPI-M-Mitarbeiterin Renate Brokopf, die Simulationen für Roeckner visualisierte, ein Motto ihres damaligen Vorgesetzten. Vielen ehemaligen Kolleg*innen ist diese ruhige, besonnene und freundliche Natur Erich Roeckners besonders im Gedächtnis geblieben. „Selbst beim größten Stress gab es keinen Druck von seiner Seite, und es ist niemals ein unfreundliches Wort gefallen“, sagt Monika Esch, die während Roeckners gesamter Zeit am MPI-M mit ihm zusammenarbeitete. Auf Fehler, die seinen Mitarbeitenden unterliefen, reagierte er mit dem ihm eigenen, feinen Humor. So bezeichnete er die versehentliche, einem fehlenden Faktor geschuldete Vereisung des Planeten in einer Simulation als „ein sehr spannendes Experiment“.

Nichtsdestotrotz war Roeckner auch für seine Genauigkeit und Sorgfalt bekannt. Vom schnell eintretenden Erfolg des Modells ließ er sich nicht darin beirren, das Modell kontinuierlich weiterzuentwickeln und zu verbessern. Ein Journalist der Süddeutschen Zeitung, der das MPI-M im Jahr 1997 besuchte, berichtete, Roeckner habe schnell aufzulisten gewusst, welche Faktoren der damaligen ECHAM-Version noch fehlten (von Storch 2022, S. 17f).

Im Jahr 2005 veröffentlichte das MPI-M unter Roeckners Leitung Klimaprognosen, die in den zwei Jahre später veröffentlichten vierten Sachstandsbericht des IPCC einflossen, zu dem Roeckner als Autor beitrug (IPCC 2007). In diesem Zusammenhang trat der sonst eher stille Tüftler mehrmals in den Medien in Erscheinung, unter anderem in den Tagesthemen und im Deutschlandfunk. Geduldig und verständlich erklärte er der Presse die Funktionsweise von Klimamodellen und die Bedeutung der Projektionen. „Das war schon besonders“, sagt Esch, gerade weil Roeckner das Rampenlicht nicht aktiv suchte.

MPI-M-Direktor Bjorn Stevens, der unter anderem durch Roeckner seine ersten Berührungspunkte mit der Hamburger Klimaforschung hatte, formalisiert das Verhältnis von Leistung zu Bekanntheit als „Gates-Zahl“, die er nach dem ebenso bescheidenen Forscher Larry Gates benannt hat. Roeckner sei „eine astronomische“ Gates-Zahl zuzuschreiben, so Stevens – mit anderen Worten: Roeckners Bekanntheitsgrad ist viel geringer, als er eigentlich sein müsste. Doch wer ihn kannte, wusste genau um seine Verdienste. Die European Geoscience Union, die ihm 2006 die Vilhelm-Bjerknes-Medaille zuerkannte, bezeichnete ihn treffend als den „Vater von ECHAM“.

Nach Antritt der Altersrente am 1. Januar 2007 blieb Roeckner noch einige Jahre am Institut. Die Hauptverantwortung für ECHAM hatte er an Marco Giorgetta und Thorsten Mauritsen (jetzt Universität Stockholm) abgegeben, und mit der Entwicklung des ICON-Modells, die er selbst mit initiiert hatte, stand auch schon ein Nachfolgemodell für ECHAM bzw. das MPI-ESM in den Startlöchern.

Die gewonnene Zeit wusste er produktiv zu nutzen: „Jetzt habe ich endlich mal Zeit, Fehler zu suchen, die ich noch im Modell vermute“, sagte er zu seiner Kollegin Monika Esch. Doch mitnichten beschränkte Roeckner sich während dieser Zeit auf die – erfolgreiche – Fehlersuche. Mit der Berechnung von Emissionspfaden, die mit dem 2-Grad-Ziel kompatibel sind, im Projekt ENSEMBLES präsentierten er und sein Team einen Prototyp für eine neue Art von Modellexperimenten, die letztlich auch in CMIP5 integriert wurden (Roeckner et al. 2011). 

Anlässlich seines Ausscheidens aus dem aktiven Dienst veranstaltete das MPI-M im September 2009 ein Symposium zu Roeckners Herzensthema: Wolken. Bei vielen Vorträgen und Postern tauchte, wenig überraschend, ECHAM in der Überschrift auf. Den Einführungsvortrag hielt Roeckners Doktorvater Peter Fabian. Passend zu Roeckners wissenschaftlichem Werdegang lautete der Titel: „Von der Venus zur Erde“.