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Scientific method and so-called skeptics

This is an addendum to the answer I have tried to give to Scott Adams‘ (the creator of Dilbert)
question on why science can’t seem to persuade climate skeptics. The basic answer is: Because they don’t want to be convinced. Maybe I should leave it at that, but I feel that maybe some people could indeed benefit by discussing the finer points of the methods of science Adams is targeting with his post. So this is for those specialists (this post not being announced anywhere but at the end of the main answer I have given).

Dear Scott Adams, I’ll dip into some of your points 1 through 14 here. I’ll go at my own pace, I am not necessarily going to jump the hoops you hold up. If you want to skip ahead: I will be dealing with

For starters this business about supplying a number, a percentage of how much of global warming was man-made. The IPCC said in 2013: “It is extremely likely that human influence has been the dominant cause of the observed warming since the mid-20th century.“ The UN-body elsewhere defines “extremely likely” as 95 to 100 percent probability. But it doesn’t give a number for “dominant”.

Let’s figure this out. Since the only other category except human influence would be non-human or natural influence we have a two-way-split. I think it would be safe then to assume that dominant means decidedly more than 50 percent. And if you look at this figure from that same IPCC report, you would think it is closer to 100 percent, wouldn’t you? Without human influence there would be little to no warming, that’s those blue bands. Add human and natural together and you get the pinkish bands around the actual observations. It’s clearer in larger regions with more data: temperatures in North America, Europe, Asia, Australia show no overlap of the colored bands anymore. And it’s most clear in global averages. And there are literally 1000s of sources in the IPCC report.

Source: IPCC, AR5, WG1, Figure SPM.6 

Maybe well over 50 to 100 percent human influence is still too vague for you. Sorry, things are not as simple as we all would like them to be. Anyways: Any single number would most certainly be evidently wrong in the precision it radiates. And attack would be sure to follow. Another of the mock debates surrounding this issue.

Next: Why do you fight being told the rate of warming was a tell-tale sign of what is happening? Rates are often as important or even more so than absolute numbers in every day life, too. Consider the task of sending a message from New York to San Francisco: The distance has stayed the same since both cities are on the map. First you could send it via stage coach, then by train, plane, now e-mail. The amount of time went from weeks to seconds and that means the speed of transmission, the rate of transport went up by orders of magnitude. Not such a difficult concept, is it? And that doesn’t mean heat and cold records aren’t relevant information, too. In fact they are, and there are way more new heat records than new cold records. By 4:1, here is a source for the US.The point is, if there was no change, then there would randomly be new cold and heat records in about the same proportion.

Arctic vs Antarctic: The ice goes away in the north and grows in the south, you say, and accuse scientist of ignoring that. Well, they aren’t, there is lots of research trying to figure out what is happening in both areas. If you think scientist are hiding that ice is growing down south then maybe you are listening to somebody who wants you to think they are hiding it. You can, for instance, look here if you interested in sea ice. For land ice, this might be a good starting point – the question, it says, in under debate.
There are several big differences between the regions that make the simple comparison you demand difficult, to put it mildly. Antarctica is a continent surrounded by ocean and fierce circumpolar currents that basically give it its own independent weather. The Arctic is an ocean surrounded by continents and tightly coupled to what happens with storms, temperatures and precipitation in many countries around it including yours and mine. The northern polar region belongs to a hemisphere that contains two thirds of earth’s land mass – including the major industrial nations with their emission histories. The southern has one third of the land including Antarctica and is otherwise 81 percent water. Why would you expect the two regions to be mirror images? It’s also not as if they were shifting ice masses between them making the changes a zero-sum-game. It is a little like adding the scores of the Chicago Bears, Cubs, Bulls, Black Hawks and Red Stars and comparing them to a sum of clubs from Los Angeles to see which is the better sports town.

And just to finish up with details, your point number 11.

  • Why aren’t insurance companies paying attention to sea level rise? They are. The US flood insurance program is recognized to be in dire need of reform because of rising seas (here, here and here, the last being a report by the National Academy of Sciences). And internationally take the example of Munich Re. It says in its annual report (page 74) that “Climate change represents one of the greatest long-term risks of change for the insurance industry”. It quotes the cost of adapting to sea level rise as 1 trillion dollars for the US alone. And university analysts have given it thumbs up on its response.
  • Why do your beaches look the same? Well, Wikipedia has you living in California, the Eastern Bay area to be exact, and I assume you might be going to Santa Cruz or thereabouts. So let’s look at a map. Here is Santa Cruz with the inundation 2010, 2060 and 2100 (Source). The water has been progressing slowly (and presumably local authorities have taken care of their beaches) but changes will accelerate.
                              Source: Monterey Bay Sea Level Assessment by Noaa

    The numbers in one projection are: seven inches rise last century, six more until 2030, another six until 2050, and two more feet on top by 2100. So you are in the middle of the two-inches-per-decade phase between 2000 und 2030. That’s not easy to notice by naked eye especially when there is maintenance going on. The water will rise, your state authorities say.
  • Why are half the top hits in web searches debunking the rise? Are you honestly asking that? It’s not about the quantity of hits but about the quality of sources. Bloggers have made it their business to attack the science and since they get shared and linked across a parallel universe the Google algorithms think the sites are trustworthy. They get ranked high like science sources who often don’t spend as much time on search engine optimization. For fun try “aliens landing earth” or “Barack Obama muslim” to see the quota of reliable information.

Now for the grand finale, your major and indeed first point: models. Maybe you have been impatiently skipping down here (or maybe you have tuned out) because the IPCC-graph I showed earlier depends on models. How else would you be able to artificially switch off human contributions? That’s nothing we can do in real life.

But why do we need models, in plural, at all? Well, that’s a tenet of science. You make multiple measurements because each one could be flawed, and then you look at what the tendency, the average, the median is, or whatever statistical analysis of them tells you. It’s easy to make fun of that, I know. In everyday life one measurement usually suffices. Has your kid gained another inch, have you lost weight, are the panels of your strip all the right size, is there enough flour in the cookie dough, how many people are at the party, is there enough pressure in your tires, how many e-mails do you get in a single day? Nobody does multiple measurements and statistical analysis for those. Well, for the e-mails you might to eliminate the effect that there could be systematically higher numbers on single days, maybe Mondays and Fridays – just guessing.

In science the questions are usually a whole lot harder, so this multiple measurement habit has proved to be a good idea. As has trusting science as a whole for society, by the way. A consequence of doing this, if you do it right, is that you get two numbers. The result you are looking for and a measure of confidence that that is a figure you can depend on. Scientists being a little nerdy often call the confidence measure “uncertainty”. And that is what it is, too. It is a measure of how uncertain we need to be – or certain we can be. In everyday language that word “uncertainty” comes across badly, just like scientists don’t know their stuff. In fact it is not a weakness but a strength of the scientific method. It has established ways of quality control that are certainly lacking from many other parts of communication – like getting directions in a strange town, remembering the weather two years ago, indicating the size of fish you caught.

When there are no measurement values to be had, because you are talking about a future that hasn’t arrived yet, you need to construct models. They simplify reality in a way that makes it computable, usually leaving out big chunks of the complicated stuff. As the saying goes, they are all wrong, but some are useful. For them also it is a good idea to have several, ideally constructed from scratch in independent, competitive research groups. If they point in different directions, all but one must be getting it wrong. If, however, they point in the same direction that can boost confidence they are getting something right.

Of course they could in principle still all be wrong. Then they all would make the same mistakes and that points to the underlying science being wrong. It’s equations about how pressure and humidity and wind and rain work together and how CO2 and other greenhouse gases influence the radiation that enters and leaves the atmosphere. Complicated stuff but pretty well tested, so the criticism against models is usually not leveled there.

This graph comes from the IPCC. It shows there’s some work to be done but not total chaos. It is a comparison of a whole lot of climate models hindcasting global temperatures over roughly 150 years and through several large volcano eruptions. Black and bold are the observations, red and bold is the average of the models, the thin lines are individual ones, the yellowish shading marks the reference period against which all temperature differences are measured.
Source: AR5, WG1, Figure 9.8, 2013

To prove that the equations and the mechanisms in the models are working together well researchers do this thing called hindcasting that irritates you so. The models start their work at some point in the distant past, fed with the initial conditions from that point in time and then run unguided through the years up to the present. The results can be compared to what actually happened and give the model makers a measurement of how good they are doing. Only if they pass that test can anyone place any confidence in them getting the future right.

„It tells you nothing of their ability to predict the future“, you say. I wonder why you would think you are in the position to judge that. Yes, hindcasting indeed tells us something about the ability to project the future, because the models prove they get the underlying science right. They calculated a future from 1850 onwards based on first principles. It’s just that for us, that future is the past.

I think it is seriously wrong to equate climate models to the financial market. You are missing something rather important. In climate science people actually know what is happening and what causes what. Obviously the minute details of dealings at the Stock Exchange are NOT known even remotely as well. If you insist on that kind of simile: The only thing that would be comparable is if you have a set of publicly available rules and based on that not one financial genius but a whole bunch of them put their predictions of the future into sealed envelopes guarded by a trusted institution only to be opened when the end year envisioned has arrived and all the data are in. And you would only count it as a success if everyone of those guys got it reasonably right.

Anyways, hindcasting of course is not the primary product of the models. It is a necessary quality check, nothing more, nothing less, and should no more be advertised than race track results for a new car model that will never go 150 mph in traffic. The results should be there for the asking, sure. But not center stage. If you see hindcasting as a major part of science communication around climate models you are looking at the communication in a different way from me. It’s safe to assume that neither of us has the right way to look so we both should be careful about what we say about them. I’ll certainly look out for exaggerated hindcasting language in the future. Maybe you can look beyond that.

Remember though I said that models were “ideally constructed from scratch in independent, competitive research groups” – well, not all of them are. There are connections between some research groups but not others. So some researchers are wondering if all the models should be treated equally, they question the model democracy, as they put it. This is brand new stuff. The suggestion is to weight the models and then to do weighted averages. In real life you would be using that technique maybe to locate a sports arena that several clubs will be using – and you want to giving the club with a 100 actives more say than the clubs with 25, 33 or 50 players. So you weight their respective answers with the number of members. In the case of the models the categories that could be used for weighting are independence – the unique efforts get more say – and skill in hindcasting. So there still is not what you wanted, the single best model, but more of a unified voice of them.

Finally to put the whole business into a framing you might understand (and I find weird examples work best to get points across): If you were to hold the secret theory that creating Dilbert was inevitable given your life’s twists and turns – how would you test that? You could recruit a number of young, very young kids and subject about half of them to the same experiences you had to see if they came up with a similar syndicated cartoon series. You would have control groups that get different experiences to test correlates: Could a woman become Scott Adams? Would there be Dilbert if there hadn’t been Little Nemo, Peanuts or Doonesbury before?

And since this in reality would be impossible or inhumane to subject people to you would think of models to give you an answer. Models, in plural, because if you only relied on one you could so easily get it wrong and never even know about it.

If you are seriously interested, it is a good idea to do this in plural. Scientists are seriously interested. And as a citizen following science news you would be better off not pushing for answers that leave out the best science has to offer. And that doesn’t just apply to models, that goes for most of your demands.

Paris und das Klima – im Großen und Kleinen

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Früher Morgen am Quai du Voltaire. Die Straßen, bemerkt der Paris-Reisende Henry Lawford, seien perfekt gesäubert. Und gekühlt. Foto: Flickr/Henry Lawford 

Hamburg, 22. April 2016

Paris geht heute einmal mehr in die Geschichte ein. Unter den Klimavertrag, der dort im vergangenen Herbst ausgehandelt wurde, setzen in New York bei den Vereinten Nationen die ersten Staaten ihre Unterschrift. Das Abkommen soll helfen, die Erwärmung der Welt tatsächlich auf zwei Grad Celsius zu begrenzen, womöglich aber auch auf 1,5 Grad.

Der französische Präsident François Hollande hat bei der Zeremonie als Erster zum Füller gegriffen. Barbara Hendricks, die deutsche Umweltministerin war um 18:40 Uhr deutscher Zeit dran. Der US-Außenminister der USA, John Kerry, hielt seine zweijährige Enkeltochter bei der Unterschrift auf dem Schoß. Für jeden der Regierungschefs oder Minister wird die entsprechende Seite in einem dicken Buch aufgeblättert; nach etwa 40 Sekunden ist dann schon der nächste dran. Insgesamt hatten 171 Länder angekündigt, den Vertrag schnell zu unterzeichnen. 13 Staaten, vor allem Inselstaaten aus der Gruppe der Entwicklungsländer, wollen sogar bereits die Ratifikationsurkunden hinterlegen (Länder wie Barbados, die Malediven, Mauritius, Fidschi und Tuvalu, aber auch Somalia, Palästina und Belize). Das reicht zwar noch nicht, damit der Vertrag völkerrechtliche Gültigkeit erhält, aber es ist ein wichtiger symbolischer Schritt. In Kraft treten kann der Vertrag nämlich erst, wenn ihn mindestens 55 Länder ratifizieren, die zusammen für mindestens 55 Prozent der Treibhausgas-Emissionen verantwortlich sind.

Da China und die USA angekündigt haben, den Vertrag schnell zu ratifizieren, wäre die zweite der Bedingungen schnell erfüllt – so schreibt es zumindest die Süddeutsche Zeitung. Bei aller Freundschaft: Ganz so einfach ist es nicht. Neben den beiden Klima-Supermächten müssten noch zum Beispiel die sechs größten EU-Länder und Indien ratifizieren (gemäß 2014er-Daten des CDIAC). Es könnte aber, angesichts der Euphorie nach dem Abschluss von Paris, tatsächlich schnell gehen.

Außerdem ist aber in den USA umstritten, wie dort der Prozess der Ratifikation laufen soll. Die Regierung erklärt den Vertrag für nicht rechtlich bindend, darum müsse der Senat nicht darüber befinden. Dort würde Barack Obama wohl auch schwerlich eine Mehrheit finden. So schreibt es zum Beispiel die Washington Post. Das ist natürlich ein Trick, aber einer mit einem schalen Nebengeschmack: Die Regierung erklärt ja offiziell, dass sie sich nicht an die Vereinbarung halten muss (die ja ohnehin vor allem auf Freiwilligkeit setzt). Jeder Nachfolger des scheidenden Präsidenten, auch die klimaskeptischen Republikaner (oder was dieser Tage für Politiker dieser Partei durchgeht), wäre aber zumindest einige Jahre an den Vertrag gebunden, wenn er vor ihrem oder seinem Amtsantritt Rechtskraft erlangt.

Dass diese Auslegung, welchen Status der Vertrag für die USA hätte, aber rechtlich umstritten ist, wissen auch die W-Post und behaupten natürlich die rechte Presse und die entsprechenden Vordenker der Klimawandelleugner. Obama aber scheint mit der beschleunigten Anerkennung sicherstellen zu wollen, dass der Paris-Vertrag überhaupt Gültigkeit erlangt. Das Signal, wenn ein weiteres Mal die USA einen Vertrag zwar unterschreiben, aber nicht ratifizieren, wäre auch fatal.

Paris Morning Music_cChristineAceboAm Morgen wird der Gehsteig in vielen Pariser Straßen geschrubbt. Aufnahme mit freundlicher Genehmigung von Christine Acebo, Ashford/CT. Foto: Flickr

Vielleicht ist dieser Tag daher auch der richtige, neben dem großen Beitrag von Paris zum Klima auch einen kleinen zu würdigen. Hier geht es nicht um das Weltklima, aber immerhin um das Stadtklima. Wer schon einmal morgens in der französischen Hauptstadt  unterwegs war, um irgendwo über Café Au Lait und Croissant den Tag zu planen, der hat bestimmt gesehen, was die Einheimischen mit ihren Gehsteigen machen: Sie wässern und fegen sie (und manche Besucher fotografieren das sogar, danke an die genannten Flickr-User). Tatsächlich ist das mehr als die Privatinitiative von einzelnen Bistro-Besitzern oder Concierges, es steht ein System dahinter. An vielen der Straßen und Boulevards läuft Wasser entlang. Und das hilft tatsächlich nicht nur der Sauberkeit, und erfreut die Tauben, sondern dämpft den sogenannten Wärmeinsel-Effekt, wonach Städte viel heißer werden als das umgebende Land.

ParisStreetCleaning_cJayt74Auch Profis wässern die Straßen. Foto: Flickr/Jamie Taylor

Ein Team um Martin Hendel von der Sorbonne hat nachgemessen: Die Lufttemperatur geht um bis zu 0,8 Grad zurück. Das bringt wahrscheinlich an einem heißen Nachmittag noch keine wirkliche Erleichterung, aber jedes bisschen hilft. Die Forscher haben echte Experimente gemacht und benachbarte Straßen-Abschnitte verglichen. Zum einen in der Rue du Louvre im Stadtzentrum, wo ein Sprühwagen der Stadtreinigung alle 30 Minuten durch einen Abschnitt fuhr und durch einen anderen eben nicht (zwischen 11:30 Uhr und 14 Uhr hatten die Angestellten offenbar Mittagspause, da sprühten sie nicht, aber sie waren immerhin zurück, als die Sonne in die Straßenschlucht fiel). Zum anderen die ungefähr parallel verlaufenden Rue Lesage und Rue Rampeneau in Belleville im 20. Arrondissement. Hier lag – nur in ersterer – ein Schlauch mit Sprühventilen im Rinnstein.

Die Autoren haben darüber immerhin ein 16-Seiten-Paper veröffentlicht (Urban Climate, doi: 10.1016/j.uclim.2016.02.003). Um fair zu sein: Es geht ihnen dabei auch um die korrekte statistische Auswertung der Befunde. Und manchmal muss man eben auch einfach mal Dinge beweisen, die man schon intuitiv als richtig erkannt hat. Oder – siehe den Vertrag – Dinge tun, auf die anhand überwältigender Belege schon die halbe Welt gewartet hat.

ParisTaubenIMG_3594Eine Badewanne für Tauben. Foto: Christopher Schrader

Update: Im Lauf der Zeremonie und danach habe ich einige der Formulierungen von „wird erwartet“ hin zu „ist geschehen“ angepasst.

Ei-enn-di-ssie

2014-03 Paris und Rugby – 038Paris, der Eiffelturm, der in den kommenden Wochen vom Symbol für den Kampf gegen der Terror zum Symbol für das Ringen um Klimaschutz wird. Foto: C. Schrader

Vorbemerkung: Aus diesem Beitrag zum Start des Pariser Klimagipfels kann und will ich meine Meinung nicht heraushalten. Ich bemühe mich, die verschiedenen Auswertungen der freiwilligen Beiträge, die die Staaten der Welt bei der COP21 vortragen wollen, einigermaßen neutral zu analysieren, stufe diesen Text aber trotzdem als Kommentar ein.

Hamburg, 29. November 2015

Der einzige Erfolg, den die internationale Gemeinschaft bei ihren Verhandlungen bisher erzielt hat, ist die sogenannte Zwei-Grad-Grenze (und es ist eine Grenze, kein Ziel). Im mexikanischen Cancún, im Jahr 2010, haben die Staaten beschlossen, dass eine Erwärmung bis 2100 gegenüber der vorindustriellen Zeit um diesen Wert gefährlichen Klimawandel darstellt. Und am Anfang des ganzen Prozesses, 1992 in Rio de Janeiro, haben sie sich gegenseitig versprochen, dass sie einen gefährlichen Klimawandel verhindern wollen. Voilá. Voilá?

Weiteren Fortschritt hat es bisher nicht gegeben, aber für Paris erwarten ihn nun alle. Die Konferenz verfolgt einen anderen Ansatz als frühere Gipfel. Die Staaten versuchen nicht mehr, sich allesamt auf eine allgemeine Reduzierung der Treibhausgas-Emissionen (und auf eine Definition von Gerechtigkeit) zu einigen. Jeder einzelnes Land – und die EU als Gemeinschaft – legt einen Plan vor, wie es bis 2025 oder 2030 den Ausstoß bremsen will. Diese Pläne heißen INDC (Intended Nationally Determined Contributions). Es hat bereits etliche Bewertungen gegeben, was sie bewirken könnten, die zwischen mäßiger Erleichterung und vorsichtigem Optimismus schwanken. Extreme Äußerung der Zufriedenheit oder der Enttäuschung sind ausgeblieben. Klar ist, dass die Vorschläge nicht reichen, um die Erwärmung tatsächlich auf zwei Grad zu begrenzen. Aber wenn sich die Staaten tatsächlich an ihre Versprechen halten, dann laufen wir auch nicht mehr auf eine Vier-Grad-Welt zu.

Insofern ist vor Paris schon etwas Wichtiges geschehen: die zwangsläufige Erwärmung erscheint gebrochen, das sogenannte Business-as-usual (BAU) ist vom Tisch. Eine häufig verwendete Formulierung lautet daher, die INDCs und die Konferenz in Paris bauten eine Brücke zur Zwei-Grad-Grenze.

Es ist allerdings unklar, wie lang diese Brücke sein muss. Die meist gehandelte Zahl, was die INDCs bringen, lautet inzwischen 2,7 Grad Erwärmung. Sie stammt unter anderem von Christiana Figueres, der Leiterin des UN-Klimasekretariats UNFCCC in Bonn. Das gilt vielen als offizielle Stellungnahme, aber Figueres verweist im nächsten Absatz der Pressemitteilung darauf, dass die Zahl nicht von ihrer Organisation stammt, sondern von einer Reihe anderer Gruppen. Außerdem lautet das vollständige Zitat (meine Hervorhebung): „The INDCs have the capability of limiting the forecast temperature rise to around 2.7 degrees Celsius by 2100, by no means enough but a lot lower than the estimated four, five, or more degrees of warming projected by many prior to the INDCs.“ Es hängt also entscheidend davon ab, wie die Staaten ihre Politik in zehn bis 15 Jahren weiter entwickeln, das sagt Figueres auch deutlich. Und was das meint ist: wie die Staaten ihre Politik danach verschärfen.

Auf diesen Zusatz hat sehr eindeutig die amerikanische Umweltorganisation Climate Interactive hingewiesen. Demnach bringen die vorliegenden INDC die Welt nur auf den Kurs zu einer 3,5-Grad-Erwärmung bis 2100. Und das ist der wahrscheinlichste Wert: Wenn man sich eine Gaußverteilung um die 3,5 herum denkt, dann reicht nur ihr unterster Zipfel bis 2,0 Grad, aber der oberste dafür bis 4,6 Grad. Nur wenn die Staaten nach Ablauf der Pariser Vereinbarung deutlich nachlegen, wären überhaupt 2,7 Grad zu schaffen.

VergleichINDC-Wirkung_cWRI
Ein Vergleich, was verschiedene Organisationen aus den bisher vorgelegten INDCs machen. Quelle: World Resources Institute. 

Das sehen nicht alle Beobachter so. Das World Resources Institute hat mehrere Auswertungen auf seiner Webseite verglichen. Mit den Angaben in den Plänen zu rechnen ist nicht ganz einfach, weil viele Versprechen an Bedingungen gekoppelt sind: Entwicklungsländer fühlen sich an ihre Pläne nur gebunden, wenn die Industriestaaten ihren Beitrag leisten; manche Nationen machen die Emissionsreduktion auch von ihrem Wirtschaftswachstum abhängig. Oft wird der eigenen Beitrag als Abweichung vom Business-as-usual dargestellt.

Dem WRI zufolge ist 3,5 Grad einer der höheren Werte, aber er ragt auch nicht auffällig aus dem Feld heraus. Andererseits ist 2,7 Grad die niedrigste Zahl (wenn wir mal nur die roten Balken berücksichtigen). Ist es also ein gute Idee, diese ins Zentrum der Berichte zu stellen? Um es mal ganz offen und subjektiv zu sagen: Nein – ich finde das gefährlich.

Hier kommt ein psychologischer Effekt hinzu, mit dem zum Beispiel Supermärkte den Umsatz bestimmter Produkte steigern. Sie stellen neben den Wein oder die Nudeln oder die Butter eine billigere und eine teurere Alternaive: Wer keine Ahnung oder keine Vorliebe hat, greift dann meist zu dem mittleren Produkt, und fühlt sich einigermaßen gut, weil er ja eine Abwägung getroffen und die Extreme vermieden hat.

Dieser Mechanismus spielt auch in der Klimadebatte eine Rolle. Er führt zum Beispiel dazu, dass man 2,7 Grad, oder zur Not auch die 3,5 Grad, für einen brauchbaren Kompromiss zwischen den oft als unerreichbar bezeichneten zwei und dem Schreckgespenst mit vier bis fünf Grad Erwärmung hält. Oder dass man sich von den vier IPCC-Leitszenarien eines der mittleren aussucht, die beide auch über die Zwei-Grad-Grenze hinausführen. Diese Szenarien zeichnen die möglichen Entwicklung der Treibhausgase auf und haben merkwürdige Namen. Sie beginnen mit RCP (für Representative Concentration Pathway) und dann folgt eine Zahl: 2.6, 4.5, 6.0 oder 8.5. Sie beschreibt den sogenannten Strahlungsantrieb in Watt pro Quadratmeter, also die zusätzliche Heizleistung in der Lufthülle. Nur das RCP2.6 führt laut Weltklimarat einigermaßen sicher in eine Zukunft, in der die Staaten die Zwei-Grad-Grenze nicht reißen. RCP8.5 ist Business-as-usual, also praktisch überhaupt kein Klimaschutz. Der Mittelweg ist hier genauso fehl am Platz wie beim Urteil über die INDCs.

Allerdings hat vor Paris nicht zum ersten Mal die Debatte begonnen, ob die Zwei-Grad-Grenze nicht schon eine Illusion sei. So stellt es zum Beispiel der New-York-Times-Kolumnist Andrew Revkin dar und ähnlich steht es in Nature. Der Tenor ist, dass viele Szenarien, die die Erwärmung unter zwei Grad halten, negative Emissionen vorsehen, sprich es wird CO2 aktiv aus der Atmosphäre entnommen. Das gängigste – aber unerprobte – Verfahren heißt BECCS: Bioenergy with Carbon Capture and Sequestration. Dazu würde sehr viel Energie aus Holz oder Riesen-Chinaschilf oder Purgiernüssen oder anderen Pflanzen gewonnen, aber bei der Verbrennung das Kohlendioxid aufgefangen und unter der Erde verpresst. Da die Pflanzen zuvor CO2 aus der Atmosphäre entnommen hätten, das dann nicht zurückkehrt, hätte man negative Emissionen.

CCS hat nicht den besten Ruf, um es vorsichtig zu beschreiben. Vielleicht würde das ein wenig besser aufgenommen, wenn das CO2 aus Pflanzen statt aus Kohle stammt, aber sehr wahrscheinlich ist das angesichts des erbitterten Widerstandes nicht. Dennoch nennen zumindest zehn Staaten in ihren INDCs die Technik, darunter China, Kanada, Saudi-Arabien und Norwegen und Malawi.

In der Tat kann man bei den Szenarien – oder den INDCs, mindestens denen aus demokratisch regierten Staaten – Bedenken über die politische Durchsetzbarkeit haben. Aber erstens gibt es auch andere Wege unter die Zwei-Grad-Grenze, und zweitens ist das doch kein Glaubwürdigkeitsproblem für die Klimaforschung, wie der Autor in Nature formuliert. Die Vereinbarung von Cancún einzuhalten, wird sehr schwierig, keine Frage. Aber es ist besser, das Ziel mit ernsthaften Bemühungen knapp zu verfehlen, als es jetzt schon aufzugeben. „Wer kämpft, kann verlieren. Wer nicht kämpft, hat schon verloren.“ Das Zitat stammt entweder von Rosa Luxemburg oder von Berthold Brecht.

 

Die Goldlöckchen-Temperatur

21.10.2015

Zusammenfassung: Eine Analyse von 166 Ländern zeigt, wie ihre Wirtschaft vermutlich auf den Klimawandel reagieren wird. Entscheidend ist dabei nicht, wie groß das Nationaleinkommen ist, sondern wie hoch die jährliche Durchschnittstemperatur liegt. Jenseits von 13 Grad Celsius bringt die globale Erwärmung auch reichen Nationen Verluste.

In Russland, Skandinavien oder Kanada können sich die Menschen eigentlich auf den Klimawandel freuen: Er dürfte ihnen großes Wirtschaftswachstum bringen. Viele Studien zeigen, wie Landstriche im Hohen Norden mit der globalen Erwärmung freundlichere Temperaturen erreichen, die verstärkte Agrarwirtschaft und generell eine intensivere Nutzung der Ressourcen und Bodenschätze erlauben. Die Schäden an der bisherigen Infrastruktur, die etwa in den sibirischen Weiten  im aufgeweichten Permafrostboden versinkt, bremsen den Aufschwung nur ein wenig. Wo eine neue Wirtschaftszone entsteht, lassen sich die Kosten für den Neubau einer Straße verschmerzen.

Doch solche Vorteile werden vermutlich nur wenige Staaten der Erde erleben. Drei Ökonomen aus Kalifornien haben jetzt ein verblüffend einfaches Kriterium dafür berechnet, wer dazu gehört: Wenn die jährliche Durchschnitts-Temperatur eines Landes bei bis zu 13 Grad Celsius liegt, kann es mindestens zunächst vom Klimawandel profitieren. Ist sie höher, dürfte der globale Wandel den Staat Wachstumsprozente kosten; bei den ärmsten Ländern in den heißesten Regionen kann es sogar zu einem Schrumpfen der Wirtschaft führen. „Die Reaktion der reichen Länder ist dabei sehr ähnlich wie die der armen“, schreibt Marshall Burke von der Stanford University, einer der drei Forscher, in einer E-Mail. Seine Kollegen Solomon Hsiang und Edward Miguel kommen von der UC Berkeley auf der gegenüberliegenden Seite der San Francisco Bay. „Der wichtigste Unterschied zwischen den Ländern“, so Burke, „ist ihre Durchschnittstemperatur, nicht ihr Durchschnittseinkommen.“

Wie sich die Welt nach dem 13-Grad-Kriterium in Gewinner und Verlierer aufteilt, zeigt eine Karte in dem Forschungsaufsatz der drei Ökonomen, der in Nature erschienen ist (online; doi: 10.1038/nature15725). Demnach dürfte es Vorteile auch für große Teile Europas geben (die deutsche jährliche Durchschnittstemperatur zum Beispiel hat 2014 zum ersten Mal die 10-Grad-Marke überstiegen). Sonst aber profitiert kaum ein Land, auf längere Sicht nicht einmal Wirtschafts-Supermächte wie die USA oder China, die beide heute schon nahe an der Idealtemperatur von 13 Grad Celsius liegen (die USA hatten in ihrem Rekordjahr 2012 eine Mitteltemperatur von 12,9 Grad; 2014 waren es 11,4 Grad).

GoldilocksTempEconCC_Fig4aDie Grafik zeigt, wie sich das Nationaleinkommen pro Kopf der Bevölkerung bis 2100 verändert, wenn zur angenommenen wirtschaftlichen Entwicklung ein ungebremster Klimawandel hinzukommt (IPCC-Szenario RCP8.5). Blautöne bedeuten ein Profitieren
vom Klimawandel, in rosa und rot gefärbten Ländern kostet die Erwärmung wirtschaftliches Wachstum.
Quelle: Burke et al: Global non-linear effect of temperature on economic production;
Nature online, doi: 10.1038/nature15725; Figure 4a

Wenn man es etwas poetischer mag, kann man diese 13 Grad Celsius als die Goldlöckchen-Temperatur der globalen Wirtschaft bezeichnen (die Nature-Pressestelle tut dies in ihrer Pressemitteilung). Goldlöckchen ist eine Märchenfigur, ein kleines Mädchen, das in das Haus der Familie Bär im Wald eindringt und dort drei Schüsseln Brei probiert: Die erste ist zu heiß, die zweite zu kalt, die dritte genau richtig.

Insgesamt wird der Klimawandel für die globale Wirtschaft damit zu einem Verlustgeschäft. Schreitet die Erwärmung ungebremst fort, dann ist mit einer globalen Erwärmung von vier Grad gegenüber der Zeit vor der Industrialisierung zu rechnen. Laut Burke und seinen Kollegen bleiben die durchschnittlichen globalen Einkommen dann um 23 Prozent hinter dem Wert zurück, der durch das angenommene Wirtschaftswachstum und ohne Erwärmung bis 2100 zu erreichen wäre.

Zudem könnte sich nach dieser Berechnung die Ungleichheit auf der Welt deutlich vergrößern. Ganze Regionen wie Afrika südlich der Sahara oder Südostasien könnte die globale Erwärmung fast das gesamte Wachstum kosten, das in diesem Jahrhundert noch zu erwarten ist. Und mindestens fünf Prozent der Staaten dürften 2100 sogar ärmer sein als heute. In dem Paper schreiben die drei Ökonomen: „Nach unserer Schätzung wird sich das durchschnittliche Einkommen der 40 Prozent ärmsten Länder bis 2100 um 75 Prozent gegenüber einer Welt ohne Klimawandel verringern, während die reichsten 20 Prozent leichte Gewinne erleben, weil sie im Allgemeinen kühler sind.“

Mit diesem letzten Halbsatz spricht das Team einen erwartbaren Einwand gegen ihre Studie aus: Reiche und arme Staaten sind auf der Welt nicht gleichmäßig verteilt. Die klassischen Industrieländer in Europa sowie die USA und Japan liegen in gemäßigten Klimazonen, die ärmsten Entwicklungsländer aber in einem breiten Gürtel um den Äquator. Über die Frage, warum das so ist, kann man lange und ideologische Debatten führen, die Stichworte wie protestantische Arbeitsethik oder Imperialismus enthalten. Jedenfalls ist der Abstand zwischen den Ländergruppen und Regionen im 19. und 20. Jahrhundert gewachsen, zeigen ökonomische Analysen. Die reichen Länder sind den ärmeren davongezogen. Es wäre also ziemlich einfach für das Burke-Team gewesen, in der Berechnung einen massiven Fehler zu machen.

Über diesen Fallstrick zu stolpern, haben die Ökonomen vermieden, indem sie die Staaten nicht miteinander, sondern immer nur mit sich selbst verglichen haben. Jedes der 166 Länder hat in dem untersuchten Zeitraum 1960 bis 2010 schließlich wärmere und kühlere Jahre erlebt, die die Forscher mit den jeweiligen Wirtschaftsdaten vergleichen konnten. Dabei haben sie die Effekte von Wirtschaftskrisen und plötzlich veränderter Wirtschaftspolitik herausgerechnet. Übrig blieben Grafiken für jedes Land, aus denen die Forscher die lokale Steigung ihrer globalen Wachstum-Temperatur-Relation bestimmt haben.

GoldilocksTempEconCC_FigED1a-fDie globale Kurve, wie das Wirtschaftswachstum mit der Temperatur zusammenhängt,
besteht aus lauter einzelnen Zahlenwerten, die für individuelle Länder bestimmt wurden
(die schwarze Linie zeigt jeweils eine lineare Approximation, der graue Bereich das
95-Prozent-Konfindenzintervall). Hier beispielhaft fünf Staaten.
Quelle: Burke et al: Global non-linear effect of temperature on economic production;
Nature online, doi: 10.1038/nature15725; Extended Data Figure 1a-f

Burke und seine Kollegen beschreiben das Verfahren so:
In an ideal experiment, we would compare two identical countries, warm the temperature of one and compare its economic output to the other. In practice, we can approximate this experiment by comparing a country to itself in years when it is exposed to warmer- versus cooler-than-average temperatures due to naturally occurring stochastic atmospheric changes.

Da sie also keine Experimente machen können, in denen sie eines von zwei identischen Ländern erwärmen und das andere nicht, ist dieser Vergleich der Staaten mit sich selbst eine vernünftige Methode. Das bestätigt der Autor eines begleitenden Kommentars in Nature, Thomas Sterner von der Universität Göteborg in Schweden: Gegenüber früheren Studien ähnlicher Art nutzten die kalifornischen Kollegen einen „anderen (und ich glaube verbesserten) Ansatz, mit Störvariablen umzugehen“. Und: „Die Autoren geben sich viel Mühe, die Robustheit ihrer Ergebnisse zu überprüfen, aber es wird zweifellos Versuche geben, nach anderen Daten und Ansätzen zu suchen, die abweichende Resultate erbringen könnten. So funktioniert der wissenschaftliche Fortschritt.“ Das neue Verfahren muss sich also noch bewähren.

Ähnlich sieht es Sabine Fuss vom Mercator-Institut für globales Gemeingut und Klimawandel in Berlin. „Das Paper ist klar und einleuchtend und enthält keinen methodischen Faux-Pas.“ Schon bei den kommenden Verhandlungen des Klimagipfels in Paris müsse man die möglichen Verluste durch den Klimawandel nun ganz anders bewerten. „Die Ergebnisse bedeuten nämlich auch, dass durch den ungebremsten Klimawandel global noch mehr umverteilt wird als bisher gedacht. Dieser wegweisende Artikel wird sicher die Basis für weitere Forschung in diese Richtung sein.“

Die Analyse von Marshall Burke und seinen Kollegen ist selbst ein Angriff auf die vorherrschende Meinung in der Ökonomie. Dass arme Länder wirtschaftliche Verluste durch den Klimawandel erleiden, ist schließlich kein wirklich neuer Gedanke. Aber bisherige Modelle nahmen an, dass reiche Länder wegen ihrer größeren Ressourcen und des einfachen Zugangs zu Technologie die Effekte einfach wegstecken. Die Folgen des Klimawandels würden demnach auch für all jene Länder immer geringer ausfallen, deren Wohlstand wächst, weil ihnen eine wirtschaftliche Entwicklung gelingt.

Die kalifornischen Ökonomen stellen das als falsche Interpretation dar: „Wir können nicht annehmen, dass reiche Länder von der künftigen Erwärmung unberührt bleiben, oder dass sich Konsequenzen der Erwärmung mit der Zeit abschwächen, wenn Länder wohlhabender werden.“ Staaten im Nahen Osten zum Beispiel sind schon heute deutlich über der 13-Grad-Schwelle und würden demnach wirtschaftlich unter dem Klimawandel leiden. Das gilt vermutlich auch für China, Japan und die USA, wenn sie die Erwärmung über den Gipfel der Kurve auf den absteigenden Ast treibt.

Dies alles setzt mehr oder weniger stillschweigend voraus, dass sich aus der Vergangenheit etwas für die Zukunft lernen lässt. Sollten Länder im Klimawandel plötzlich eine radikale Veränderung ihrer Wirtschaftsweise einleiten, wäre diese Annahme natürlich gefährdet. „Anpassungsmaßnahmen wie beispiellose Innovation oder defensive Investition könnten die errechneten Effekte reduzieren, aber soziale Konflikte oder gestörte Handelsbeziehungen sie auch verstärken“, heißt es in dem Nature-Paper.

Die Erkenntnis, dass selbst reiche Länder wirtschaftlichen Risken unterliegen, sollte auch politische Folgen haben, sagt Thomas Sterner. In vielen Staaten, vor allem in den USA wird schließlich heftig um den Begriff „Social costs of Carbon“ (also die sozialen Kosten der Kohlendioxid-Emissionen) gerungen. Sie könnten dazu dienen, einen vernünftigen Preis für den Ausstoß von Treibhausgasen zu definieren. Dem Burke-Ansatz zufolge müssten solche Kosten in Zukunft ganz anders und viel höher kalkuliert werden, so Sterner: „Ich habe das Gefühl, wir beginnen gerade erst zu verstehen, wie viel Schaden der Klimawandel anrichten kann.“
Christopher Schrader, alle Rechte vorbehalten

P.S.: Hsiang und Burke haben 2013 auch über die mögliche Zunahme von Gewalt mit der globalen Erwärmung geschrieben. Auch das war damals überraschend und kontrovers.

Ergänzung am 23.10.2015

Der Absatz mit den Kommentaren von Sabine Fuss vom Mercator-Institut wurde nachträglich eingefügt. Über das Thema berichten nun auch FAZ und Guardian.