Klimaphysik Gruppe Reto Knutti – reto.knutti@env.ethz.ch Ruth Lorenz – ruth.lorenz@env.ethz.ch http://www.iac.ethz.ch/group/climate-physics.html

Forschungsthemen Hat sich die globale Erwärmung im letzten Jahrzehnt abgeschwächt? Wie gross ist der menschliche Einfluss auf das Klima? Rückkopplungen im Klimasystem: Wie sensitiv reagiert das Klima auf eine Änderung der CO2 Konzentration? Modellrechnung für das Klima im 21. Jahrhundert: Wie können wir Unsicherheiten reduzieren? Wie verändern sich Klimaextreme?

Forschungsthemen Hat sich die globale Erwärmung im letzten Jahrzehnt abgeschwächt? Wie gross ist der menschliche Einfluss auf das Klima? Rückkopplungen im Klimasystem: Wie sensitiv reagiert das Klima auf eine Änderung der CO2 Konzentration? Modellrechnung für das Klima im 21. Jahrhundert: Wie können wir Unsicherheiten reduzieren? Wie verändern sich Klimaextreme? Ersten Punkt hervorgehoben, da sich alle vorgestellten Arbeiten um diese Frage drehen

Die Klimapause HadCRUT4 HadCRUT4 Beobachtungen der globalen Mitteltemperatur von 1970 bis 2013. HadCRUT4

Die Klimapause Trend von 1971 bis 2001. HadCRUT4

Die Klimapause HadCRUT4 Trend von 2001-2013 (eine mögliche Hiatus Definition). HadCRUT4

Die Klimapause Keine weitere Erwärmung? HadCRUT4

Die Klimapause Das Thema hat zu viel Resonanz in den Medien geführt. Nachfolgend ein paar Schlagzeilen der letzten Jahre.

Die Klimapause

Die Klimapause

Die Klimapause – nicht nur in den Medien ein grosses Thema Aber nicht nur in den Medien, sondern auch in der Wissenschaft. Die grauen Balken zeigen die Anzahl der veroeffentlichten Studien zum Hiatus (insgesamt > 200). Die blaue/rote Kurven sind Google Suchanfragen zu dem Thema. Medhaug et al., 2017

Die Klimapause – verschiedene Definitionen Die “Klimapause” wurde sehr unterschiedlich definiert. i) Während der Klimapause gab es keine Erwärmung (Trend von 0) -> Dies war eine der ersten Definitionen und auch oft von Medien verwendet (“global warming stopped”). ii) der Trend während der “Klimapause” war geringer als in der Periode davor. iii) die von Klimamodellen simulierte Erwärmung ist stärker als die beobachtete Erwärmung. Dies ist die Definition, die am relevantesten ist, den eine signifikante Abweichung von Modellen und Beobachtungen hätte wichtige Implikationen für unser Verständnis von der globalen Erwärmung. Medhaug et al., 2017

Coverage bias in the HadCRUT4 temperature series and its impact on recent temperature trends Are slow warming regions overrepresented in the observations and thereby contributing to the warming pause? Etwa 20% der Erdoberfläche fehlen bei HadCRUT4. Falls die beobachteten Regionen nicht repräsentativ für die gesamte Erde sind, so unter- oder überschätzt HadCRTU4 die Erwärmung und der Eindruck einer Klimapause – die nur auf fehlende Beobachtungen zurückzuführen ist – könnte entstehen. Die Autoren versuchen durch verschiedene Methoden die Erwärmung in den unbeobachteten Regionen abzuschätzen. Hinweis: Die Autoren haben eine Homepage mit schönen Visualisierungen erstellt -> könnte beim Vortrag helfen  Fraction of missing data in HadCRUT4 (1998-2012) Cowtan and Way, 2013

Global temperature evolution: recent trends and some pitfalls Was there a significant reduction in the rate of warming and how can we detect such a trend change? Is this jump physical? Definitionen i) und ii) (kein Trend oder Reduktion vom Trend) schauen sich oft den Unterschied zwischen einer vor- und der hiatus Periode an und berechnen dann, ob es einen signifikanten Unterschied gibt. Wie macht man das richtig? In dem aus der Einführung gezeigtem Beispiel ergibt sich ein Sprung zwischen den beiden Trends, ist das plausibel? Und wie kann man das vermeiden? Rahmstorf et al., 2017

Recent global-warming hiatus tied to equatorial Pacific surface cooling How large is the contribution of eastern equatorial Pacific cooling to the ‘hiatus’? Wenn man sich das Temperaturtrend-Muster während des Hiatus anschaut, dann sticht insbesondere der äquatoriale Pazifik heraus. Dieser kühlte sich ab. Kosaka und Xie (2013) geben einem Modell die beobachtete Temperatur aus dem Pazifik vor und vergleichen das Modell dann mit einer Simulationen in der sich die Temperaturen «frei» entwickeln können. Das Modell mit den vorgeschrieben Temperaturen gibt die globale Temperaturentwicklung viel besser wieder. Es scheint also eine Rolle des Pazifiks zur Klimapause zu geben. Kosaka and Xie, 2013

Recent intensification of wind-driven circulation in the Pacific and the ongoing warming hiatus How did a strengthening in the Pacific trade winds cool the tropical Pacific? Warum war der Pazifik so kühl während der Klimapause? England et al. führen es auf eine Intensivierung des pazifischen Passat Windes zurück und erklären wie dies zu zusätzliche Wärmeaufnahme in den Pazifik geführt hat., was dann zur Erwärmungspause beigetragen hat. England et al., 2014

Surface response to stratospheric aerosol changes in a coupled atmosphere–ocean model new observations Amount of stratospheric aerosols assumption used in models Neben der Variabilität im Pazifik, könnte es auch noch andere Gründe gegeben haben? Für die (mögliche) Abweichung von Klimamodellen und beobachteten Temperaturen spielen auch Strahlungsantriebe eine Rolle. So war die Sonne während der Klimapause «schwächer» als in Modellrechnungen angenommen und stratosphärische Aerosole könnten auch beitragen haben. Fyfe et al. untersuchen wie stratosphärische Aerosole – von denen in Modellen angenommen wurde, dass sie nach 2000 praktisch nicht vorhanden sind – nach neuen Beobachtungen aber doch vorhanden sind, zur Klimapause beitragen haben könnten. Is there a contribution of stratospheric aerosols to the hiatus? Fyfe et al., 2013

Was ist seitdem passiert? Und noch ein kurzer Blick was seit 2013 passiert ist… (Daten bis 2016) HadCRUT4

Was ist seitdem passiert? HadCRUT4

Was ist seitdem passiert? Die erste blaue Linie ist immer noch da, ist aber kaum noch sichtbar, da der Trend 1971-2016 praktisch identisch mit dem 1971-2001 Trend ist. HadCRUT4

Fragen? Betreuung Seminar: Martin Stolpe martin.stolpe@env.ethz.ch CHN N 15.2