Arktisches Klima und der Einfluss auf Mitteleuropa

Klimaphysiker vom Alfred-Wegener-Institut analysieren und bewerten große Datenmengen und blicken auf das "Wetter von übermorgen."

Ralf Jaiser arbeitet für das Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polarforschung am Standort Potsdam im Bereich Atmosphärische Zirkulation. Im Interview mit der Wissensplattform Erde und Umwelt (ESKP) spricht der promovierte Physiker über seine Forschung und hierbei vor allem über das künftige Klima und ungeheure Datenmengen.

Herr Jaiser, worum geht es bei Ihrer Arbeit?

Ich erforsche die Physik der Erdatmosphäre. Von besonderem Interesse ist für mich das Klima der Arktis, und wie es mit dem Klima in Mitteleuropa in Verbindung steht.

Welches Ziel verfolgen Sie mit Ihrer Forschung?

Zu großen Teilen handelt es sich um Grundlagenforschung. Je besser wir die Physik des Systems Erdatmosphäre verstehen, desto besser sind wir in der Lage beispielsweise Vorhersagen zu treffen. In meiner Arbeit geht es dabei weniger um die Wetterprognose, die uns detaillierte Informationen über die nächsten paar Tage liefert. Es geht vielmehr um die großräumigen Zusammenhänge, wie jene zwischen Arktis und Europa, und wie diese sich über Monate oder Jahre hinweg entwickeln. Das ferne Ziel ist es, irgendwann zuverlässig sagen zu können, wie die Witterung der nächsten Monate sein wird, oder für einzelne Regionen genauer zu wissen, wie sich das Klima in den nächsten Jahrzehnten auswirkt.

Ein Tag im Arbeitsleben von Dr. Ralf Jaiser? Wie müssen wir uns diesen vorstellen?

Ein Großteil meiner Arbeit spielt sich vor dem Computer ab. Hier werte ich atmosphärische Daten wie Druck, Temperatur, Wind und Feuchte aus. Ich betrachte physikalische Prozesse in der Atmosphäre, also zum Beispiel wie und wo Energie in der Atmosphäre umgewandelt und wie sie transportiert wird. Dabei ist zu beachten, dass der Zustand der Atmosphäre sich überall auf der Erde andauernd verändert: Kaum ein Tag gleicht dem anderen, genauso wenig wie ein Jahr nicht dem nächsten gleicht. Innerhalb dieser sich immerwährend wandelnden Bedingungen muss nun mit statistischen Methoden herausgefunden werden, was davon eine Schwankung ist, die für die jeweilige wissenschaftlichen Fragestellung relevant ist. Also beispielsweise "welche Witterungserscheinung in Europa hängt möglicherweise mit Änderungen in der Arktis zusammen?" Denn grundsätzlich können auch die Tropen oder unzählige andere Ursachen unser Wetter beeinflussen.

Daten sind also Ihr täglich Brot? Über welche Datenmengen reden wir?

Es geht schon für ein einzelnes Jahr an Klimadaten um mehrere Milliarden Datenpunkte, die sich während der Auswertung schnell vervielfachen. Das führt dann schnell zu Herausforderungen an Rechenzeit und Speicherbedarf. Wir befinden uns hier voll im Themenbereich von „Big Data“, wo die Methoden, um den Überblick über alle Details zu behalten, zum Teil erst noch gefunden werden müssen.

Woher bekommen Sie die Daten?

Zum einen untersuche ich die Ergebnisse der aktuellsten Klimasimulationen, wie sie zum Beispiel für die IPCC Berichte angefertigt werden. Zum anderen nutze ich Beobachtungsdaten. Dabei ist das Problem, dass Wetter und Klima auf der Erde zwar an vielen Orten beobachtet wird, diese Orte jedoch nicht gleichmäßig verteilt sind. Auf den Landgebieten der gemäßigten Breiten der Nordhalbkugel gibt es viel mehr Messstationen als anderswo auf der Erde. Ich benötige für meine Untersuchungen der gesamten Atmosphäre aber einen global vollständigen und einheitlichen Datensatz. Dieser wird mit einem speziellen Klimamodell berechnet, in welchem die Daten möglichst vieler Messstationen, aber auch von Satelliten, Flugzeugen und Schiffen, so verarbeitet werden, dass Beobachtungslücken geschlossen werden und dabei die Einhaltung physikalischer Gesetzmäßigkeiten sichergestellt ist.

Betreiben Sie respektive das AWI eigene Messstationen?

Das AWI betreibt Messstationen in der Arktis und Antarktis. Von Potsdam aus wird die deutsch-französische Arktis-Forschungsbasis auf Spitzbergen wissenschaftlich koordiniert. Ein Überwinterer-Team aus Stationsleitung, Ingenieur und Logistiker arbeitet dort jeweils für ein ganzes Jahr. Unter anderem werden jeden Tag Wetterballone gestartet, und eine Vielzahl wissenschaftlicher Instrumente an der Station erfasst Messdaten von den bodennahen Schichten der Atmosphäre bis in die Stratosphäre. Dies ist ein wichtiger Beitrag zum globalen Messnetz, welches besonders in dünn besiedelten Gebieten wie der Arktis Lücken aufweist. Dabei ist gerade diese Region von besonderem Interesse für das globale Klima. In der Arktis ist der Temperaturanstieg, welcher in den letzten Jahrzehnten gemessen wurde, am größten.

Auf welche praktischen Bereiche lassen sich Ihre Erkenntnisse noch anwenden? Was wird mit den Ergebnissen letztlich gemacht und wer profitiert davon?

In der Landwirtschaft beispielsweise ist es hilfreich zu wissen, mit wie viel Niederschlag in den nächsten Monaten oder auch Jahren zu rechnen ist.  Wobei man einschränkend sagen muss, dass dies heute noch nicht zuverlässig genug möglich ist.

Unsere aktuellen Untersuchungen zeigen zudem, dass sich im Winter die großräumigen Bewegungen dahingehend verändern, dass wir trotz globaler Erwärmung weiterhin mit deutlichen Kälteperioden zu rechnen haben. Wir brauchen also weiterhin einen Winterdienst. Vor einigen Jahren, gab es da noch andere Vermutungen, was zeigt, wie wichtig und nötig weitere Fortschritte auf diesem Gebiet sind.

Das Interview führte Karl Dzuba, Wissensplattform Erde und Umwelt

Text, Fotos und Grafiken soweit nicht andere Lizenzen betroffen: eskp.de | CC BY 4.0
eskp.de | Earth System Knowledge Platform – die Wissensplattform des Forschungsbereichs Erde und Umwelt der Helmholtz-Gemeinschaft

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