Meeresspiegel: Das erwarten die Experten

23. November 2013 von Stefan Rahmstorf in Allgemein

Der Anstieg des Meeresspiegels wird langfristig eine der schwerwiegendsten Folgen der globalen Erwärmung sein. Aber wie rasch wird der Meeresspiegel steigen? Modellrechnungen dazu sind noch mit erheblichen Unsicherheiten verbunden – zu komplex und vielfältig sind die Prozesse, die zum Anstieg beitragen. Eine gerade publizierte Befragung von 90 Meeresspiegelexperten aus 18 Ländern gibt jetzt Auskunft darüber, mit welchem Anstieg die Expertengemeinde rechnet. Mit erfolgreichen, starken Klimaschutzmaßnahmen halten die Experten einen Anstieg um 40-60 cm in diesem Jahrhundert und um 60-100 cm bis zum Jahr 2300 für wahrscheinlich. Bei ungebremster Erwärmung rechnen sie dagegen mit 70-120 cm bis 2100 und mit zwei bis drei Metern bis zum Jahr 2300.

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Komplexe Fragestellungen lassen sich oft nicht einfach mit Computerberechnungen beantworten. Experten bilden sich ihre Einschätzung zu einem Thema aus der Gesamtheit ihres Fachwissens – das beinhaltet etwa die Kenntnis aller Beobachtungsbefunde und Modellrechnungen sowie ihr Wissen um die methodischen Stärken und Schwächen der diversen Studien. Ein derartiges Fachwissen bildet sich über Jahre der ständigen Beschäftigung mit einem Thema heraus, durch die eigene Forschung, durch das regelmäßige Verfolgen der Fachliteratur und durch den laufenden kritischen Diskussionsprozess mit Fachkollegen auf Konferenzen.

Bei vielen Themen wäre es für die Öffentlichkeit interessant zu wissen, was die Expertengemeinde dazu denkt. Wenn ich eine gefährliche Krankheit hätte, würde ich zum Beispiel einiges dafür geben zu erfahren, wie die besten Spezialisten aus aller Welt sie einschätzen. Meist ist dieses Expertenwissen aber für Außenstehende nicht transparent. Einblicke über die Medien helfen hier nur punktuell.

Mehr Transparenz können systematische Expertenbefragungen schaffen. Der internationale Rat der wissenschaftlichen Akademien (Inter Academy Council, IAC) hat 2010 in seiner Begutachtung der Weltklimaberichte dem IPCC empfohlen: „Wo immer es praktikabel ist, sollten formale Expertenbefragungen genutzt werden“. Diesem Rat sind wir gefolgt und haben letzten November im Rahmen eines von der US-amerikanischen NOAA geförderten Forschungsprojekts eine breite Expertenbefragung zum künftigen Meeresspiegelanstieg durchgeführt. Leitautor ist Ben Horton (Rutgers University), die weiteren Autoren Simon Engelhart (University of Rhode Island) und Andrew Kemp (Tufts University).

Die Glaubwürdigkeit derartiger Befragungen steht und fällt mit der Auswahl der Experten (siehe Neue Umfrage unter Klimaforschern). Hier kommt es darauf an, nach objektiven Kriterien die relevanten Experten zu identifizieren. Für uns waren formale Kriterien wie Professuren hierzu nicht relevant, sondern es ging uns darum, die aktiven Forscher zum Meeresspiegel zu erreichen. Daher  nutzten wir die wissenschaftliche Publikationsdatenbank Web of Science von Thomson Reuters und ließen uns eine Liste der 500 Forscher erstellen, die zum Suchwort „sea level“ in den letzten fünf Jahren am meisten in der begutachteten Fachliteratur publiziert hatten. Es zeigte sich, dass mindestens 6 Fachpublikationen nötig waren, um es in diese Liste zu schaffen. Für 360 dieser Experten konnten wir Mailadressen finden. Gefragt wurde nach dem Meeresspiegelanstieg vom Jahr 2000 bis 2100 und 2300, einmal der „wahrscheinliche“ Anstieg (17. bis 83. Perzentil) und einmal der Bereich vom 5. bis zum 95. Perzentil (das 95. Perzentil ist der Anstieg, der laut des befragten Experten mit 95% Wahrscheinlichkeit nicht überschritten werden wird). 90 Experten aus 18 Ländern haben ihre Antworten geliefert.

Etwas Kontext zum Meeresspiegel

Zum Kontext zeigt die folgende Abbildung zunächst die Meeresspiegelentwicklung wie im aktuellen IPCC-Bericht zusammengefasst:

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Abb. 1: Anstieg des Meeresspiegels laut IPCC-Bericht 2013. Gezeigt ist der vergangene Verlauf des Meeresspiegels seit dem Jahr 1700 aus Proxydaten (Sedimente, lila) und aus mehreren Datensätzen von Küstenpegelmessungen. Hellblau sind die Satellitendaten (ab 1993). Für die Zukunft sind die beiden im Text erwähnten Emissionszenarien (RCP8.5 und RCP2.6) gezeigt, mit dem Unsicherheitsbereich, innerhalb dessen sich der Anstieg laut IPCC mit 66% Wahrscheinlichkeit bewegen wird. (Quelle: IPCC AR5 Abb. 13.27)

Eine genauere Diskussion der IPCC-Zahlen zum Meeresspiegel findet man hier. Das rote und das blaue Zukunftsszenario entsprechen dabei in guter Näherung den beiden Klimaszenarien, zu denen wir die Experten befragt haben: blau ein Szenario mit effektivem Klimaschutz, rot ein Szenario mit weiter ungebremst wachsenden Emissionen bis ins 22. Jahrhundert hinein.

Die Ergebnisse der Expertenbefragung

Die folgende Grafik zeigt, was die von uns befragten Experten für diese beiden Szenarien bis zum Jahr 2100 erwarten:

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Abb. 2: Anstieg des Meeresspiegels im Zeitraum 2000-2100 für zwei Erwärmungsszenarien (rot RCP8.5, blau RCP3). Die Spannen zeigen jeweils den Mittelwert über die Angaben aller Experten. Die innere (dunklere) Spanne den Bereich vom 17. bis 83. Perzentil, die äußere den vom 5. bis 95. Perzentil. Zum Vergleich auch die NOAA-Projektionen vom Dezember 2012 (gestrichelt) und die neuen IPCC-Projektionen (Balken rechts). Da in dieser Grafik der Anstieg ab dem Jahr 2000 gezeigt wird, sollten zum direkten Zahlenvergleich mit der vorigen Grafik rund 25 cm hinzuaddiert werden.

Im Median beträgt der Anstieg 40-60 cm für das blaue Klimaschutzszenario und 70-120 cm für das rote Szenario. Die meisten der befragten Experten erwarten damit einen höheren Anstieg als der IPCC – rund zwei Drittel (65 %) geben für die Obergrenze der wahrscheinlichen Spanne einen höheren Wert an als der IPCC, obwohl der seine Projektionen im Vergleich zu seinem letzten Bericht aus dem Jahr 2007 bereits um 60% erhöht hat. In Fachkreisen gelten die IPCC-Berichte schon lange als konservativ - das wird hier empirisch bestätigt.

Die folgende Tabelle zeigt alle gefundenen Medianwerte (also die Werte, wo die Hälfte der Experten darüber, die andere Hälfte darunter liegt):

Table1

Für den Küstenschutz sehr relevant ist eine Obergrenze, die mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht überschritten werden wird – das entspricht etwa dem 95. Perzentil in der Tabelle oben, unter dem der Anstieg mit 95-prozentiger Wahrscheinlichkeit bleiben wird. Rund die Hälfte der Experten (51%) gibt hier für das rote Emissionsszenario 1,50 Meter oder höher an, ein Viertel (27%) sogar 2 Meter oder höher. Das gilt für den Anstieg von 2000 bis 2100. Längerfristig, für den Anstieg von 2000 bis zum Jahr 2300, sieht eine Mehrheit der Experten (58%) diese Obergrenze bei 4 Metern oder höher.

Die Zahlen spiegeln die Tatsache, dass die Experten in den letzten Jahren pessimistischer über den Meeresspiegelanstieg geworden sind, im Lichte neuer Messdaten und Erkenntnisse vor allem über die Dynamik der Eisschilde. (Das gilt übrigens auch für mich - 2007 schrieb ich noch in einem Aufsatz zum Meeresspiegel: "Bis zum Jahr 2100 ist ein Anstieg bis zu einem Meter nicht auszuchließen, im schlimmsten Fall vielleicht sogar noch darüber hinaus.")

Zweilagertheorie?

Die in den Medien zitierten Experten werden oft nach medialen Bedürfnissen ausgewählt – beliebt ist z.B. die Darstellung von Themen als Kontroverse mit einem Experten pro und einem contra. Gerne wird die Fachwelt so als in „zwei Lager“ gespalten dargestellt, unabhängig davon, ob dies der Realität entspricht. Diese „Zweilagertheorie“ dient dann als Rechtfertigung, um (im Namen vermeintlicher Ausgewogenheit) als Gegenposition immer wieder unseriöse „Klimaskeptiker“ zu zitieren (siehe meinen Artikel Die Ausgewogenheitsfalle). Besonders in den USA ist diese Praxis weit verbreitet.

Man erkennt aber in der Verteilung der Expertenschätzungen keinerlei Anzeichen für diese Zweilagertheorie, wie die folgende Grafik zeigt.

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Abb. 3. Verteilung der Expertenantworten zur Obergrenze der wahrscheinlichen Spanne beim RCP8.5 Szenario für das Jahr 2100. (Diese Angaben sind vergleichbar mit dem Wert von 98 cm aus dem IPCC-Bericht.)

Es gibt also keine Spaltung in zwei Gruppen wie „Alarmisten“ und „Skeptiker“ – diese Vorstellung kann damit als empirisch widerlegt gelten. Dieses Ergebnis ist konsistent mit anderen Befragungen, z.B. der von Kontinentaleisexperten durch Bamber & Aspinell (Nature Climate Change 2013). Stattdessen sehen wir in der Verteilung der Antworten einen breiten wissenschaftlichen „Mainstream“ mit einer normalen Streubreite (der große Buckel aus drei Balken um 100 cm herum, in dem z.B. auch meine Einschätzung liegt), sowie nach rechts einen langen „Schwanz“ von einem guten Dutzend Pessimisten, die einen wesentlich höheren Anstieg des Meeresspiegels befürchten. Hoffen wir, dass diese Außenseiter Unrecht haben. Für einen derart raschen Anstieg kann ich allerdings keinen plausiblen physikalischen Mechanismus erkennen.

Weblinks

PIK Meeresspiegelseiten

Studie zu regionalen Unterschieden im Meeresanstieg: A scaling approach to project regional sea level rise and its uncertainties

Studie zu den Folgen für Küstenstädte: Future flood losses in major coastal cities

Washington Post zu unserem Paper: How high will sea levels rise? Let’s ask the experts.

Literatur

Horton, B.P., et al., Expert assessment of sea-level rise by AD 2100 and AD 2300, Quaternary Science Reviews (2013), http://dx.doi.org/10.1016/j.quascirev.2013.11.002


12 Kommentare zu “Meeresspiegel: Das erwarten die Experten”

  1. Holger Klein Antworten | Permalink

    1. Waren bei den "Experten" auch Holgate, Jevrejeva, Grinsted, und Moore dabei? Diese schätzen den derzeitigen Meeresspiegelanstieg in ihren Veröffentlichungen eher nicht dramatisch/ oder als ungewöhnlich ein. Es gab Perioden mit vergleichbaren Anstieg im 20 Jh.

    The rate of sea level change was found to be larger in the early part of last century (2.03 ± 0.35 mm/yr 1904–1953), in comparison with the latter part (1.45 ± 0.34 mm/yr 1954–2003).

    S. J. Holgate (2007), On the decadal rates of sea level change during the twentieth century, Geophysical Research Letters

    However, we show that over the last 100 years the rate of 2.5 ± 1.0 mm/yr occurred between 1920 and 1945, is likely to be as large as the 1990s

    Jevrejeva, S., A. Grinsted, J. C. Moore, and S. Holgate (2006), Nonlinear trends and multiyear cycles in sea level records, J. Geophys. Res.

    2. Es steht doch wohl außer Frage, dass der Meeresspiegel seit der letzten Eiszeit steigt. (In den letzten 10.000 Jahren um ca. 120-130 m). Und im letzten Jahrhundert mit einer Rate von 20-30 cm. Insofern ist es auch nicht verwunderlich, dass alle "Experten" von einen weiteren Anstieg ausgehen.

    3. Somit geht meines Wissens nach auch kein "Skeptiker" davon aus, dass der Meeresspiegel nicht weiter mit mindestens 20-30 cm pro Jahrhundert ansteigen wird.

    • Stefan Rahmstorf Antworten | Permalink

      Der Meeresspiegel ist natürlich am Ende der letzten Eiszeit gestiegen, und zwar um 120 Meter. Dieser Anstieg war vor ca. 4000 Jahren abgeschlossen, seither war der Meeresspiegel annähernd stabil, bis gegen Ende des 19. Jahrhunderts der moderne Anstieg begann. Das können Sie z.B. im IPCC-Bericht nachlesen; es ist in der Fachwelt auch nicht umstritten, zahlreiche Datenreihen belegen das.

      Jevrejeva, Grinsted, Moore und Holgate haben in der Tat 2006 in JGR eine Meeresspiegelkurve publiziert, nach der um 1940 vorübergehend ähnlich hohe Anstiegsraten wie in den letzten beiden Jahrzehnten auftraten. Sie ist damit allerdings der einzige Outlier - in allen anderen Datenreihen sind die jüngsten Anstiegsraten die höchsten. Grund ist das nicht flächentreue Mittelungsverfahren von Jevrejeva et al., bei dem z.B. die Ozeane der Nordhalbkugel stärker gewichtet werden als die der Südhalbkugel, obwohl es auf der Südhablkugel viel mehr Meer gibt. Ich habe das in meinem Beitrag zu den IPCC-Meeresspiegelzahlen näher ausgeführt.

      Wenn Sie diese Forschergruppe besonders schätzen, stimmen Sie sicher auch mit deren Folgerung überein, dass der IPCC den künftigen Meeresspiegelanstieg stark unterschätzt. Grinsted hat das z.B. hier und hier erläutert.

  2. Holger Klein Antworten | Permalink

    @Stefan Rahmstorf

    Wenn Sie diese Forschergruppe besonders schätzen, ...

    Mich würde interessieren, wie sieht es mit Holgate und dessen Veröffentlichung von 2007 aus? Der war an beiden von mir genannten Veröffentlichungen beteiligt. Grinsted war nur Co-Autor der zweiten von mir genannten Veröffentlichung.

    Ich halte Holgates Aussage "The rate of sea level change was found to be larger in the early part of last century (2.03 ± 0.35 mm/yr 1904–1953), in comparison with the latter part (1.45 ± 0.34 mm/yr 1954–2003)" für sehr aufschlussreich.

    Holgate hat auch ein entsprechendes Poster für Tagungen erstellt und unter Fachkollegen präsentiert.

    http://meteo.lcd.lu/globalwarming/Holgate/sealevel_change_poster_holgate.pdf

    Demnach hat sich der Meeresspiegelanstieg sogar verlangsamt.

    The mean rate for the twentieth century calculated in this way is 1.67±0.04 mm/yr. The first half of the century (1904-1953) had a slightly higher rate (1.91±0.14 mm/yr) in comparison with the second half of the century (1.42±0.14 mm/yr 1954-2003).

    • Stefan Rahmstorf Antworten | Permalink

      Diese Aussagen von Holgate (2007) haben wir in Rahmstorf et al. (2012) näher unter die Lupe genommen. Wir kommen zu dem Schluss, dass die Variation der Trends in seinem Datensatz eher eine Folge der mangelnden Datenabdeckung ist als ein echtes Signal im globalen Meeresspiegel. Ich erwähnte oben bereits das nicht flächentreue Mittelungsverfahren - so sieht jede (z.B. durch Winde verursachte) Wasserbewegung zwischen einzelnen Ozeanbecken wie eine Änderung im globalen Meeresspiegel aus, obwohl die Winde eine solche überhaupt nicht verursachen können.

      Auch in der Wissenschaft ist eben nicht alles Gold, was glänzt. Das ist das Problem der PR-Strategie der "Klimaskeptiker", die in den Internetforen dann immer gerne Einzelaussagen zitieren, die ihnen politisch ins Konzept passen - dabei aber nicht kritisch darauf schauen, welche methodische Schwächen eine Arbeit vielleicht hat und ob sie durch weitere Ergebnisse gestützt wird. In diesem Falle widerspricht die Kurve von Holgate eben einer Reihe von anderen, methodisch solideren Meeresspiegeldatensätzen.

  3. Gero Lange Antworten | Permalink

    Wenn ich die Kommentare hier lese, dann finde ich es eher erschreckend, dass Veröffentlichungen die nicht ins Bild eines dramatischen Meeresspiegelanstiegs passen, wie die von Holgate und Jevrejeva, von andersdenkenden Kollegen angegriffen werden.

    Wenn so auch bei der peer-review-Auslese verfahren wird, ist es nicht verwunderlich, dass kritische Stimmen keine Chance haben und nur Stimmen zu Wort kommen, die in den Chor mit einstimmen.

    • Stefan Rahmstorf Antworten | Permalink

      Die kritische Diskussion mit Sachargumenten ist fundamental für die Wissenschaft und macht gerade ihre Stärke aus. Die Thesen, die allen kritischen Nachfragen standhalten, setzen sich auf Dauer durch. Das hat nichts damit zu tun, dass "nur Stimmen zu Wort kommen, die in den Chor mit einstimmen" - ganz im Gegenteil. Holgate und Jevrejeva haben ihre Thesen in der Fachliteratur publiziert, Svetlana Jevrejeva wurde zu einer Autorin des Meeresspiegelkapitels des aktuellen IPCC-Berichts berufen und ihre Ergebnisse sind in der oben gezeigten Abb. 1 aus dem IPCC-Bericht prominent enthalten - es ist die violette Kurve ab 1700. "Nicht zu Wort kommen" sieht wohl anders aus - bitte hier keine Vorwürfe erheben ohne vorher mal die Fakten zu checken!

      Übrigens hat die von mir erwähnte nicht flächentreue Mittelungsmethode der Jevrejeva-Daten damit zu tun, dass sie so weit in die Vergangenheit zurück reichen, wo es nur wenige Pegelmessungen gab. Für das 18. Jh. kann man es vielleicht nicht besser machen. Wenn wir über den Anstieg innerhalb des 20. Jahrhunderts sprechen ist dieses Mittelungsverfahren aber suboptimal - da hat man genug Daten, um es besser zu machen, wie etwa in dem Datensatz von Church & White der oben ebenfalls enthalten ist. Die IPCC-Berichte liefern Ihnen immer einen Gesamtüberblick.

  4. Holger Klein Antworten | Permalink

    Ganz aktuell auch eine Studie der israelischen Hebrew University of Jerusalem. Die Autoren kommen auch zu einem Ergebnis, dass zur Entwarnung beim Meeresspiegelanstieg neigt.

    TIDE GAUGE LOCATION AND THE MEASUREMENT OF GLOBAL SEA LEVEL RISE

    http://pluto.mscc.huji.ac.il/~msdfels/wpapers/Tide%20gauge%20location.pdf

    Eine neue Studie einer Forschergruppe der israelischen Hebrew University of Jerusalem um Michael Beenstock bringt jetzt neues Licht in die Frage zum Meeresspiegelanstieg. Die Wissenschaftler untersuchten eine Vielzahl von Küstenpegeldatenreihen aus der ganzen Welt für die vergangenen 200 Jahre und ermittelten hieraus einen mittleren Meeresspiegelanstieg von lediglich 1 mm pro Jahr. Eine Beschleunigung des Anstiegs in den letzten Jahrzehnten konnten die Autoren nicht finden. Vielmehr fanden sie, dass lediglich gut ein Drittel (35%) der Küstenpegel einen Anstieg zeigten, während der Meeresspiegel an fast zwei Dritteln der Pegeln nicht anstieg und konstant blieb. In 4% der Küstenpegel war sogar ein Meeresspiegelabfall zu vermerken. Die Untersuchung ergab weiterhin, dass die Lage der Pegelmessstationen als repräsentativ anzusehen ist und keineswegs komplizierte Zusatzannahmen zu treffen sind, die die Durchschnittsanstiegsrate der Küstenpegel in früheren Untersuchungen nach oben getrieben haben.

    • Stefan Rahmstorf Antworten | Permalink

      Ein Paper mit einigen rot blinkenden Warnlampen, die auch ein Laie sofort erkennen kann: es zirkuliert im Internet ohne dass es erkennbar in einer Fachzeitschrift erschienen ist. Es ist von Ökonomen geschrieben, nicht von Leuten vom Fach.

      Nicht auf den ersten Blick, aber mit fünf Minuten Googeln erkennbar: der Erstautor (wie gesagt ein Ökonom) glaubt auch nicht, dass die globale Erwärmung vom Menschen verursacht wird.

      Liest man kurz rein, stößt man rasch auf ausgemachten Blödsinn. Die Autoren finden, dass nach von ihnen angelegten Signifikanzkriterien nur 35% aller Küstenpegel einen signifikanten Meeresspiegelanstieg zeigen. Das wundert mich nicht, weil einzelne Pegel starke Schwankungen auf vielen Zeitskalen aufweisen, z.B. durch veränderliche Winde, und man natürlich mehr oder weniger strenge Signifikanzkriterien anlegen kann. Aber nun kommt der Blödsinn: sie berechnen jetzt einen mittleren Meeresspiegelanstieg als Mittelwert über alle Pegelstationen, wobei sie aber bei allen mit einem nicht signifikanten Trend den Trendwert gleich Null setzen, statt den gemessenen Wert zu nehmen. Wenn man bei zwei Dritteln aller Stationen den Wert einfach Null setzt, kommt natürlich ein niedrigerer Mittelwert heraus als bei richtiger Mittelwertbildung.

      Es ist einfach die Art von Manuskript, die in einer normalen Welt niemals das Licht der Öffentlichkeit erblicken und die Zeit von ernsthaften Wissenschaftlern vergeuden würde. Aber wir leben eben in einer Welt, wo nichts zu blöde ist, um nicht durch politisch motivierte "Klimaskeptiker" durch das Internet gejagt zu werden.

  5. Bernhard Strowitzki Antworten | Permalink

    Alternativvorschlag, methodisch etwas besser: Wir verwerfen überhaupt alle Pegelmeßwerte, die kein klares Ergebnis zeigen, und benutzen nur die mit einem eindeutigen Trend. Dann erhalten wir allerdings Werte für den Meeresspiegelanstieg, die sich gewaschen haben!

  6. Wofür sollten Forscher eintreten? › KlimaLounge › SciLogs - Wissenschaftsblogs Antworten | Permalink

    […] Steve Schneider hat immer wieder auf den Unterschied von Forschern und Rechtsanwälten hingewiesen: von einem Anwalt wird erwartet, dass er nur die Argumente anführt, die für seinen Mandanten sprechen und nicht etwa für die Gegenseite. Ein Wissenschaftler muss dagegen gleichermaßen die Argumente würdigen, die für ebenso wie gegen seine Lieblingsthese sprechen. (Abschreckende Beispiele des Gegenteils findet man zuhauf bei den „Klimaskeptikern“, die jeden Artikel bejubeln, der den Klimawandel verharmlost, und sei er auch noch so methodisch unsinnig.) […]

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