Bestimmung des Einflusses des Strahlungsfeedbacks von atmosphärischem Methan auf die Klimasensitivität
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das starke Treibhausgas Methan (CH4 ) ist ein chemisch aktives Gas, das in der Atmosphäre eine Vielzahl von Umweltauswirkungen hervorruft. Aufgrund der Komplexität seiner Auswirkungen wurde das Projekt IRFAM-ClimS entwickelt, um die Wechselwirkung zwischen atmosphärischem CH4 und Klimaveränderungen zu untersuchen. Jüngste Modellentwicklungen ermöglichen die Anwendung von Flussrandbedingungen für CH4 , so dass Rückkopplungen der atmosphärischen CH4 -Senke explizit simuliert werden können. Für dieses Projekt wurden zwei Simulationsreihen mit dem Chemie-Klimamodell EMAC durchgeführt, bei denen entweder das Kohlenstoffdioxid-Mischungsverhältnis (x1,35) oder die CH4 -Oberflächenemissionen (x2,75) erhöht wurden. Unser erstes Hauptergebnis ist, dass der Klimawandel eine Verstärkung der troposphärischen CH4 -Senke bewirkt, was zu einer Verkürzung der CH4 -Lebensdauer führt. Der damit verbundene Rückgang der CH4-Mischungsverhältnisse (um ca. 7%) führt zu einer geringeren Bildung von Ozon (O3 ). Dieser Effekt wird bei festgehaltenen CH4-Mischungsverhältnissen an der Oberfläche nicht berücksichtigt und könnte zu einer Fehleinschätzung der troposphärischen O3-Reaktion führen. Weiter haben wir die individuellen Beiträge von schnellen Anpassungen und Klima-Rückkopplungen identifiziert. Unsere Ergebnisse zeigen, dass chemische Klimarückkopplungen eine geringe Rolle spielen (< 5% der gesamten Klimasensitivität). Chemische schnelle Strahlungsanpassungen, die die schnelle/direkte Reaktion auf die Störung darstellen, spielen jedoch eine wichtige Rolle für die CH4 -Störung. So machen beispielsweise die schnellen Strahlungsanpassungen von O3 47% des gesamten effektiven Strahlungsantriebs aus, was die Notwendigkeit von Chemie-Klima-Modellen und die Unterscheidung von schnellen Anpassungen und Klima-Rückkopplungen bei Störungen chemisch aktiver Spurengase bestätigt. Schließlich haben wir den Klimasensitivitätsparameter λ berechnet, der den Strahlungsantrieb einer Störung mit der globalen mittleren Oberflächentemperatur verknüpft (∆Tsurf = λ · RF). Wir haben das Konzept des effektiven Strahlungsantriebs angewandt, das einen statistisch ähnlichen Wert für den Parameter der Klimasensitivität (d.h. 0.68 ± 0.08 K / (W m−2 )) für beide Störungen ergibt, was bestätigt, dass dieses Konzept invariant gegenüber der angewandten Störung ist. Andere Konzepte, bei denen die schnellen Anpassungen und die Klimareaktion nicht getrennt werden, zeigen deutlich unterschiedliche Klimaempfindlichkeiten für die beiden Störungen. Darüber hinaus deuten unsere Ergebnisse auf unterschiedliche Klimareaktionen hin, wenn Flussrandbedingungen für CH4 angewendet werden. Diese Unterschiede sind in der aktuellen Analyse nicht signifikant, dürften aber bei einem aktualisierten Strahlungsschema, das den Strahlungsantrieb von CH4 realistischer darstellt, deutlicher ausfallen. Signifikante Unterschiede würden Flussrandbedingungen für genaue Klimaprojektionen buchstäblich unverzichtbar machen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
-
Effects of strongly enhanced atmospheric methane concentrations in a chemistry-climate model: Rapid adjustments and slow feedbacks. In American Geophysical Union Fall Meeting 2020, online, 2020.
Stecher, L.; Winterstein, F.; Dameris, M. & et al.
-
Investigation of strongly enhanced methane part ii: Slow climate feedbacks. In EGU General Assembly 2020, online, 2020.
Stecher, L.; Winterstein, F.; Dameris, M.; Jöckel, P. & Ponater, M.
-
Slow feedbacks resulting from strongly enhanced atmospheric methane mixing ratios in a chemistry–climate model with mixed-layer ocean. Atmospheric Chemistry and Physics, 21(2), 731-754.
Stecher, Laura; Winterstein, Franziska; Dameris, Martin; Jöckel, Patrick; Ponater, Michael & Kunze, Markus
-
Estimating the impact of the radiative feedback from atmospheric methane on climate sensitivity. In EGU General Assembly 2023, Wien, Österreich, 2023.
Stecher, L.; Winterstein, F.; Dameris, M.; Jöckel, P. & Ponater, M.
-
Updating the radiation infrastructure in MESSy (based on MESSy version 2.55). Copernicus GmbH.
Nützel, Matthias; Stecher, Laura; Jöckel, Patrick; Winterstein, Franziska; Dameris, Martin; Ponater, Michael; Graf, Phoebe & Kunze, Markus
