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Wie sieht die Klimazukunft aus?

Neue Klimaszenarien zeigen, wie sich Emissionen und Klimaschutz auf die Erwärmung auswirken

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Martin Auer

Etwa alle sechs bis sieben Jahre führen Klimamodellierungsgruppen auf der ganzen Welt eine Reihe koordinierter Simulationen durch, um zu untersuchen, wie sich das Klima in Zukunft verändern könnte. Diese Simulationen bilden eine wichtige Grundlage für die Zukunftsprognosen, die in den Sachstandsberichten des Weltklimarats IPCC verwendet werden.

Damit sie vergleichbar sind, werden diesen Simulationen dieselben "Szenarien" zukünftiger Treibhausgasemissionen zugrundegelegt. Das sind Beschreibungen von möglichen wirtschaftlichen und politischen Entwicklungen, die die globalen Treibhausgasemissionen beeinflussen.

Die Wissenschaftler:innen, die diese Klimamodellierungen durchführen, abeiten im Coupled Model Intercomparison Project (CMIP) zusammen. Dieses schafft seit vier Jahrzehnten einen Rahmen, der es ermöglicht, buchstäblich Millionen von Forschungsergebnissen zu sammeln und zu vergleichen. Für die siebte Runde von Modellierungen wurde nun am 1. September dieses Jahres ein neuer Satz von Szenarien veröffentlicht.

Die neuen Szenarien unterscheiden sich in vielerlei Hinsicht deutlich von ihren Vorgängern. Anstatt, etwas rätselhaft, nach ihren "Strahlungsantriebswerten" benannt zu werden, werden die neuen Szenarien einfach nach ihren Emissionsverläufen benannt – von "niedrig bis negativ" bis "hoch".

Frühere Szenarien nahmen als Ausgangszustand eine Welt ohne jede Klimapolitik und verglichen damit verschiedene denkbare Entwicklungen von Politik und Wirtschaft. Stattdessen gehen sie von der gegenwärtigen globalen Politik aus und untersuchen die Auswirkungen der Fortsetzung, Verschärfung oder Abschwächung der aktuellen Politik.

Dichter besiedelt und weniger wohlhabend

Diese neuen Szenarien korrigieren die Höchstwerte für zukünftige Emissionen drastisch nach unten, weit unter die höchsten Szenarien früherer Generationen, um einer Welt Rechnung zu tragen, in der ein vom Kohleverbrauch dominiertes 21. Jahrhundert nicht mehr plausibel ist. Auch kostengünstige Solar- und Windkraftanlagen sowie Batteriespeicher und insgesamt jährlich zwei Billionen US-Dollar Investitionen in saubere Energie verändern die Ausgangslage. Gleichzeitig werden die niedrigsten Emissionsszenarien im Vergleich zu denen im 6. Sachstandsbericht des IPCC nach oben korrigiert. Ein gewisses Überschreiten des im Pariser Abkommen festgelegten ambitionierten Ziels, die globale Erwärmung auf 1,5 °C zu begrenzen, wird nun als unvermeidbar angenommen.

Die Änderung der sozioökonomischen Annahmen in den verschiedenen Szenarien ist erheblich. Die Weltbevölkerung wurde in fast allen Szenarien nach oben korrigiert, auf 9,9 Milliarden Menschen im Jahr 2100 – ein Anstieg um eine Milliarde Menschen im Vergleich zu den Szenarien von 2013.

Die globale Wirtschaftsleistung BIP blieb in den mittleren Szenarien weitgehend unverändert, in den anderen wurden sie zur Mitte hin korrigiert. Das Pro-Kopf-Einkommen im Jahr 2100 wird also in den meisten Szenarien um etwa zehn bis 25 Prozent niedriger angenommen.

Kurz gesagt, die sozioökonomische Welt, die den neuen Szenarien zugrunde liegt, ist etwas dichter besiedelt und pro Kopf weniger wohlhabend als diejenige, die sich die SSPs ursprünglich vorgestellt haben.

Mehrere Szenarien angenommen

Eine weitere wichtige Änderung bestand darin, dass die Autoren der CMIP7-Szenarien beschlossen, die "Basisszenarien", die von einer Welt ohne Klimapolitik ausgingen, zu eliminieren. Diese Szenarien dienten zuvor als Vergleichsgrundlage für veränderte Klimawelten. Stattdessen geht die Bandbreite zukünftiger Emissionsszenarien von den aktuellen politischen Maßnahmen aus und untersucht Möglichkeiten, dass diese verstärkt, abgeschwächt oder beibehalten werden. Das Szenario mit den höchsten Emissionen betrachtet einen plausiblen Rückschritt bei den aktuellen Klimaschutzmaßnahmen.

Das mittlere Szenario hingegen schreibt die ab 2025 offiziell umgesetzten Klimapolitiken fort. Es geht nicht davon aus, dass die Länder ihre im Pariser Abkommen festgelegten Verpflichtungen oder Netto-Null-Ziele erreichen, die noch nicht gesetzlich verankert sind. Die Autor:innen der Szenarien, betonen, dass das mittlere Szenario nicht als "wahrscheinlichstes" Szenario betrachtet werden sollte, sondern als Vergleichsmaßstab dienen kann, anhand dessen die Auswirkungen künftiger politischer Verstärkungen oder Abschwächungen gemessen werden können.

Das Szenario mit sehr niedrigen Emissionen würde bis 2100 eine Erwärmung um etwas 1,5 °C ergeben, allerdings würde dieser Wert Mitte des Jahrhunderts überschritten werden, da die globalen Emissionen nicht, wie früher angenommen, ab 2020 rapide gesunken sind. Wie die Autor:innen feststellen: "Zum jetzigen Zeitpunkt erscheint eine gewisse Überschreitung des 1,5-°C-Ziels unvermeidbar."

Darüber hinaus gibt es eine Reihe von Szenarien, die zunächst einen bestimmten Weg einschlagen, bevor rasche Gegenmaßnahmen ergriffen werden. Diese Szenarien – von hoch nach niedrig, von mittel nach niedrig und von niedrig nach negativ – sollen Zukunftsszenarien untersuchen, in denen Gegenmaßnahmen zunächst weiter verzögert werden, gefolgt von einer raschen Wende im Laufe des Jahrhunderts.

Zeitrahmen und andere Änderungen

Frühere Szenarien besagten ungefähr: "Zum Zeitpunkt X beträgt die Konzentration von CO₂ und anderen Treibhausgasen in der Atmosphäre Y." Von dieser Konzentration ausgehend sollten die Modelle die Folgen für das Klima berechnen. Die neuen Szenarien gehen nicht von einer bestimmten Konzentration der Treibhausgase in der Atmosphäre aus, sondern geben an, wie viel an Treibhausgasen die menschlichen Aktivitäten verursachen. Damit können in die Modelle Annahmen darüber eingebaut werden, wie die Erdsysteme auf diese menschengemachten Emissionen reagieren.

Zum Beispiel können höhere menschengemachte Emissionen zu höheren Temperaturen und höherer Bodentrockenheit führen, sodass Wälder langsamer wachsen und daher weniger CO₂ aufnehmen können. Oder dass Wälder überhaupt absterben und so zu zusätzlichen CO₂-Quellen werden. Der Kohlenstoffkreislauf in den Erdsystemen an Land und in den Ozeanen ist sehr komplex und die Rückwirkungen auf mehr oder weniger menschengemachte Treibhausgase können sehr unterschiedlich sein. Darum werden Modelle mit einem interaktiven Kohlenstoffkreislauf aufgefordert, im "emissionsgesteuerten" Modus für CO₂ zu laufen und die atmosphärischen Konzentrationen selbst auf Basis der Emissionen zu berechnen.

Zweitens stimmen die Emissionen der Szenarien bis 2023 mit den tatsächlichen Beobachtungen überein. Szenariounterschiede werden erst nach 2026 sichtbar, wodurch ein früheres Problem vermieden wird, bei dem Szenarien schon Jahre vor der Modellierung von der Realität abwichen.

Schließlich wurde der Zeitraum, über den die Modelle berechnet werden, von 2100 auf 2150 verlängert. Dies ist wichtig, da die Welt bereits mehr als ein Viertel des 21. Jahrhunderts hinter sich hat. Das erweiterte Modell, das bis zum Jahr 2150 reicht, wird eine gründlichere Untersuchung der Erwärmung ermöglichen, die Menschen, die in den kommenden Jahrzehnten geboren werden, möglicherweise noch erleben werden. Darüber hinaus beinhalten alle Szenarien eine Verlängerung bis zum Jahr 2500, in dem sich die Temperaturen schließlich stabilisieren. Diese Verlängerungen ermöglichen es Wissenschaftler:innen, Veränderungen langfristiger Erdsystemprozesse wie Eisschilde und Meeresspiegel zu untersuchen und zu klären, ob die Erwärmung noch umkehrbar ist.

Was die neuen Szenarien für die zukünftige Erwärmung bedeuten

Die Modellierungsgruppen stehen erst am Anfang der vollständigen Erdsystemmodellsimulationen. Doch um die Erwärmungsergebnisse über verschiedene Szenariogenerationen hinweg auf vergleichbarer Basis vergleichen zu können, hat Carbon Brief die sieben Szenarien mit einem einfachen Klimamodell (aIR v2.2) simuliert. Diese Werte können von den endgültigen Ergebnissen der CMIP7-Klimamodelle abweichen, geben aber einen ersten Eindruck davon, wie diese Ergebnisse aussehen könnten, sobald sie verfügbar sind.

Die sieben Szenarien prognostizieren für das Jahr 2100 eine Erwärmung gegenüber dem vorindustriellen Zeitalter (1850–1900), die von 1,6 °C im sehr niedrigen Szenario bis zu 3,3 °C im hohen Szenario reicht. Im mittleren Szenario, das die aktuelle Politik berücksichtigt, wird eine Erwärmung von 2,9 °C erwartet.

Sowohl im mittleren als auch im hohen Szenario setzt sich die Erwärmung nach 2100 fort. Dazu muss ergänzt werden, dass es sich eigentlich um mögliche Spannweiten handelt: im niedrigen Sezenario von 1,1 bis 2,5 °C, im hohen Szenario 2,6 bis 4,4 °C und im mittleren Szenario 2,2 bis 3,9 °C. Das heißt, eine um 4,4 °C heißere Welt als vor dem Industriezeitalter – und das ist eine Welt, die um 3 °C heißer ist als die heutige − wird immer noch im Bereich des Möglichen gesehen.

Überschreiten von Erwärmungsschwellen

Zusätzlich hat Carbon Brief die Wahrscheinlichkeit berechnet, dass im Laufe der Zeit verschiedene globale Erwärmungsniveaus überschritten werden.

Im mittleren Szenario, das eine Welt widerspiegelt, in der die derzeitigen politischen Maßnahmen beibehalten werden, ist das Überschreiten der 1,5 °C-Grenze praktisch unausweichlich.

Die meisten Modelle überschreiten die Schwelle bis Ende der 2020er oder Anfang der 2030er Jahre. Die 2-Grad-Grenze wird im Durchschnitt um 2050 und die 3-Grad-Grenze um 2110 überschritten. Die Wahrscheinlichkeit, die 4-Grad-Grenze bis 2150 zu überschreiten, liegt bei etwa 25 Prozent, steigt aber letztlich auf rund 50 Prozent, wenn die Emissionen danach anhalten.

Im höchsten Szenario erreichen wir 2 °C in den 2040er Jahren, 3 °C in den 2080er Jahren, und die Wahrscheinlichkeit, dass die Erwärmung bis 2150 4 °C übersteigt, liegt bei etwa 60 Prozent (und bis 2300 bei etwa 95 Prozent). In rund 20 Prozent der Klimamodellsimulationen wird sogar bis 2150 eine Erwärmung von 5 °C erwartet.

Kohlendioxidentfernung

Jedes Szenario, in dem die globale Erwärmung ihren Höhepunkt erreicht und anschließend abklingt, erfordert eine Reduzierung der CO₂-Emissionen in der Atmosphäre. Andernfalls wird die Erwärmung über Jahrtausende anhalten.

Die CO₂-Entfernung (CDR) bleibt einer der wenigen Hebel, die zur Verfügung stehen, um künftige Temperaturen zu senken – insbesondere angesichts der zusätzlichen Erwärmung, die durch die Reduzierung der Aerosolverschmutzung verursacht wird. Denn tatsächlich haben weltweite Fortschritte bei der Luftreinhaltung auch die beschattende Wirkung durch Feinstaubpartikel (hauptsächlich Schwefeldioxid) verringert.

Zusätzlich zu landbasierten Methoden wie Aufforstung und Wiederaufforstung reichen die angenommenen Methoden von Bioenergie mit CO₂-Abscheidung und -speicherung über direkte Abscheidung aus der Luft bis zu beschleunigter Verwitterung und dem Einsatz von Biokohle.

Das Szenario mit niedrigen bis negativen Werten führt bis zum Jahr 2150 zu einer kumulierten Entfernung von 2.360 Gigatonnen CO₂ aus der Atmosphäre, was ungefähr 60 Jahren der heutigen Emissionen in umgekehrter Reihenfolge entspricht.

Im Szenario "hoch bis niedrig" liegt die kumulative (als Jahr für Jahr addierte) CO₂-Entfernung bei rund 1.480 Gigatonnen CO₂, im Szenario "mittel bis niedrig" bei 1.450 Gigatonnen CO₂ und im Szenario "niedrig" bei 1.360 Gigatonnen CO₂.

Selbst das Szenario mit sehr niedrigem CO₂-Ausstoß, bei dem der Einsatz von CDR minimiert werden soll, erfordert eine CO₂-Entfernung zwischen 2024 und 2150 von 655 Gigatonnen CO₂.

Der Grad, in dem Szenarien auf "technische" oder auf landbasierte Entfernungsmethoden oder auf landbasierte Entfernungsmethoden zurückgreifen, variiert je nach Modell.

Im Szenario mit niedriger CO₂-Entnahme stammt etwa ein Drittel aus der Landspeicherung, während im Szenario mit niedriger bis negativer CO₂-Entnahme fast ausschließlich technische Methoden zum Einsatz kommen. Allein die direkte CO₂-Abscheidung aus der Luft erreicht bis zum Jahr 2100 rund 16 Gigatonnen CO₂ pro Jahr.

Mehr zu den Grenzen der Kohlenstoffspeicherkapazität gibt es in diesem Beitrag von Carbon Brief. Dazu muss gesagt werden, dass die in diesen Szenarien eingesetzte Menge an CO₂-Entfernung eine Ingenieursleistung im planetaren Maßstab erfordern würde, die Billionen von Dollar kosten würde, während viele der Methoden noch relativ früh in der Entwicklung sind.

Die Tatsache, dass die Worst-Case-Szenarien der Vergangenheit immer unwahrscheinlicher geworden sind, ist eine gute Nachricht. Demgegenüber steht jedoch, dass die Szenarien mit sehr niedrigen Emissionen ihrerseits schwieriger zu erreichen sind, da die globalen Emissionen noch nicht gesunken sind. (Martin Auer, 7.9.2026)

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