Und sie erwärmt sich doch! – Anmerkungen zur Klimaforschung: Von den ersten Schritten bis zum Nobelpreis für Physik

Systematische wissenschaftliche Untersuchungen über das Klima der Erde begannen am Anfang des 19. Jahrhunderts. Der erste, der in den 1820er Jahren die These aufstellte, dass die Atmosphäre wie eine Decke wirkt und die Erdoberfläche wärmer hält, als sie sein sollte, war Joseph Fourier. Er beschrieb, was wir heute als Treibhauseffekt bezeichnen. Eine experimentelle Untersuchung der Strahlungsabsorption von CO₂ wurde erstmals von Eunice Foote im Jahr 1856 durchgeführt. Drei Jahre später zeigte John Tyndall die Absorption infraroter Strahlung durch CO₂ und Wasserdampf. 1896 berechnete Svante Arrhenius die Auswirkung einer Verdoppelung des CO₂ auf die Lufttemperatur an der Oberfläche auf 5-6°C. In seinen Berechnungen von 1931 reduzierte Hurlburt diesen Anstieg auf 4 °C.

Das erste umfassende Strahlungs-Konvektions-Modell für die Atmosphäre wurde 1967 von Manabe und Wetherald vorgestellt. Sie zeigten, dass eine Erhöhung des CO₂-Gehalts in der Atmosphäre zu einer Erwärmung in der Troposphäre und einer Abkühlung in der Stratosphäre führt, wie die Beobachtungen zeigen. Manabe war die treibende Kraft bei der Entwicklung umfassender Modelle des Klimas und der Erdsysteme in den kommenden Jahrzehnten. Für seine Beiträge zum Verständnis des Klimasystems, insbesondere der Rolle von CO₂, wurde er 2021 mit einem Viertel des Nobelpreises für Physik ausgezeichnet.

Lange Zeit war nicht klar, wie man das Signal des steigenden atmosphärischen CO₂ in den Temperaturaufzeichnungen in den verrauschten Daten von Wetter- und Klimaschwankungen finden kann. Im Jahr 1976 schlug Hasselmann vor, dass Änderungen der langsamen Klimavariablen durch das weiße Rauschen des atmosphärischen Wetters verursacht werden. In den 1990er Jahren entwickelte er auch Methoden, um die "Fingerabdrücke" menschlicher Einflüsse auf die Klimavariabilität zu finden. Diese Methoden wurden intensiv auf die jüngsten Klimaintegrationen angewandt, die verschiedene Zukünfte des Klimas der Erde beschreiben. Auf der Grundlage dieser Anwendungen können wir nun feststellen, dass sich die Erde erwärmt - und wir daran schuld sind. Für seine Beiträge zum Verständnis der stochastischen Natur des Klimasystems und des menschlichen Fingerabdrucks auf die Klimaerwärmung wurde Klaus Hasselmann ein Viertel des Nobelpreises für Physik 2021 verliehen.