Menschengemachter Klimawandel ist vielerorts messbar – Forscher weisen regionalen „Fingerabdruck“ nach

Der menschengemachte Klimawandel lässt sich heute in weiten Teilen der Erde direkt in Temperaturmessungen erkennen. Doch regional fällt das Signal sehr unterschiedlich aus. In der Arktis reichen teils 10 bis 15 Jahre, bis sich der menschliche Einfluss klar von natürlichen Schwankungen abhebt. Im subpolaren Nordatlantik und in Teilen des Südpolarmeeres gelingt dieser Nachweis selbst mit Messreihen über mehr als sieben Jahrzehnte noch nicht überall. Dahinter steckt kein Widerspruch zur globalen Erwärmung, sondern eine Eigenheit des Klimasystems: Natürliche Schwankungen können regionale Trends lange überlagern.

Forscher des Max-Planck-Instituts für Meteorologie haben diese Unterschiede anhand globaler Temperaturdaten untersucht. Ihre Studie erschien im Fachjournal Science Advances. Grundlage sind Messungen der Oberflächentemperatur von 1850 bis 2022. Das Team trennte darin langfristige äußere Einflüsse von natürlichen Schwankungen und verglich die Ergebnisse mit sieben großen Klimamodell-Ensembles. So ließ sich abschätzen, wie viele Jahre an Beobachtungen nötig sind, bis ein Erwärmungssignal dauerhaft aus dem klimatischen Hintergrundrauschen hervortritt.

Menschengemachter Klimawandel tritt regional unterschiedlich schnell hervor

Über große Teile der Erde dauert es laut Analyse rund 30 bis 35 Jahre, bis das extern verursachte Erwärmungssignal klar erkennbar wird. In der Arktis, im warmen Indo-Pazifik, im tropischen Nordatlantik und in Teilen des südlichen Atlantiks geht es schneller. Dort reichen häufig 10 bis 15 Jahre. „Wie lange es jeweils dauert, bis das menschliche Signal aus dem Rauschen hervortritt, ist je nach Region unterschiedlich“, sagt Erstautorin Josie Aruhasi vom Max-Planck-Institut für Meteorologie.

Die Arktis ist dafür ein anschauliches Beispiel. Dort dominiert der langfristige Erwärmungseinfluss bereits bei Zeiträumen ab etwa 15 Jahren. Trotzdem stiegen die Temperaturen in den vergangenen zwei Jahrzehnten zeitweise langsamer. Nach den Berechnungen lag das vor allem an natürlichen Klimaschwankungen, die der langfristigen Erwärmung vorübergehend entgegenwirkten. Der menschliche Einfluss verschwand dadurch jedoch nicht. Über längere Zeiträume bleibt er der stärkere Anteil an der beobachteten Erwärmung.

Warum manche Regionen trotz Klimawandel kühler bleiben

Anders sieht es im subpolaren Nordatlantik aus. Dort befindet sich eine Region, die sich deutlich schwächer erwärmt als viele andere Teile der Erde und zeitweise sogar abkühlte. Im Englischen wird sie als „North Atlantic Warming Hole“ bezeichnet. Auch nach 73 Jahren Beobachtung lässt sich dort das von außen verursachte Temperatursignal nicht überall sicher von natürlichen Schwankungen trennen. Ähnliches gilt für Teile des Südpolarmeeres.

Auch der südöstliche Pazifik widersetzt sich dem einfachen Muster einer stetigen Erwärmung. Dort kühlten sich manche Gebiete über Jahre ab. Die Auswertung findet dennoch über sämtliche betrachteten Zeiträume hinweg einen kleinen, beständigen Beitrag durch äußere Erwärmung. Natürliche Schwankungen wirkten jedoch stärker in die andere Richtung. Vor allem während der vergangenen 10 bis 15 Jahre drückten sie die Temperaturen nach unten und überdeckten damit den längerfristigen Erwärmungseinfluss.

Klimamodelle überschätzen die Erwärmung in einigen Regionen

Die Unterschiede zwischen Regionen legen auch Schwächen heutiger Klimamodelle offen. Im Großen stimmen die simulierten Erwärmungsmuster mit den Beobachtungen überein: Landflächen erwärmen sich stärker als Ozeane, hohe nördliche Breiten reagieren kräftig. Bei einzelnen Regionen fallen die Abweichungen jedoch groß aus. Die Modelle bilden etwa die Abkühlung im Südpolarmeer, das schwächere Erwärmungsmuster im subpolaren Nordatlantik und das Temperaturgefälle im tropischen Pazifik nur unzureichend ab.

Für den Zeitraum von 1993 bis 2022 überschätzen die untersuchten Modelle unter anderem die Erwärmung in Teilen der Arktis, im tropischen östlichen Pazifik und im subpolaren Nordatlantik. In mittleren Breiten der Südhalbkugel fällt sie in den Simulationen dagegen teilweise zu schwach aus. Zur Kontrolle ihrer Methode nutzten die Forscher sieben CMIP6-Modellensembles mit insgesamt 343 Modellläufen. Bei mehrjährigen bis jahrzehntelangen Zeiträumen erreichte die Trennung von äußerem Signal und natürlicher Variabilität in den Tests meist räumliche Korrelationen von mehr als 0,8.

45 Jahre Messdaten reichen in den meisten Regionen aus

Für die meisten Regionen reicht inzwischen auch die Dauer moderner Satellitenmessungen aus. „Der aktuelle Zeitraum der Satellitenbeobachtungen von rund 45 Jahren reicht aus, um die menschengemachte Erwärmung in den meisten Regionen rein empirisch zu belegen“, sagt Co-Autor Chao Li. In Regionen mit starken natürlichen Schwankungen bleibt die Trennung schwieriger. Dort kann es Jahrzehnte länger dauern, bis der menschliche Einfluss aus den Temperaturreihen klar hervortritt.

Die Forscher betonen allerdings die Grenzen ihres Verfahrens. Ihre Berechnungen setzen einen linearen Zusammenhang zwischen globaler und regionaler Temperaturentwicklung voraus. Einzelne äußere Einflüsse wie Treibhausgase oder Aerosole lassen sich mit der Methode zudem nicht getrennt bestimmen. Hinzu kommen größere Unsicherheiten in älteren Messreihen, weil manche Gebiete früher nur lückenhaft erfasst wurden. Vor allem in Regionen mit starker natürlicher Variabilität bleiben regionale Aussagen deshalb mit größerer Unsicherheit behaftet.

Kurz zusammengefasst:

Menschengemachter Klimawandel lässt sich in vielen Regionen nach rund 30 bis 35 Jahren klar von natürlichen Schwankungen unterscheiden.
In der Arktis reichen teils 10 bis 15 Jahre, während das Signal im subpolaren Nordatlantik und in Teilen des Südpolarmeeres selbst nach 73 Jahren nicht überall eindeutig hervortritt.
Klimamodelle erfassen das globale Erwärmungsmuster gut, weichen regional aber unter anderem im Nordatlantik, im Südpolarmeer und im östlichen Pazifik von Beobachtungen ab.

Übrigens: Der menschliche Einfluss auf das Klima könnte schon viel früher begonnen haben, natürliche CO₂-Speicher wie Wälder und Ozeane zu schwächen, als lange angenommen. Eine Studie verortet einen auffälligen Wendepunkt bereits zwischen 1925 und 1945. Mehr dazu in unserem Artikel.