Die 1896 von Svante Arrhenius berechnete Temperaturerhöhung ist heute zu einer heute zentralen Kenngröße in der Klimaforschung geworden, der so genannten „Klimasensitivität“. Sie gibt
an, wie empfindlich das Klimasystem auf eine Störung seiner Energiebilanz reagiert. Je genauer der Wert dieser Maßzahl angegeben werden kann, desto genauer fallen die Modellprognosen aus.

Prognostizierte Temperaturänderungen bis Ende des 21. Jahrhunderts. © IPCC, Climate Change 2007: Synthesis Report

Zahlreiche Studien haben seit Arrhenius versucht, diese Maßzahl zu bestimmen. In seinem letzten Sachstandsbericht aus dem Jahr 2007 hat der Weltklimarat (IPCC) die Unsicherheit in der Schätzung der Klimasensitivität mit 2,0 bis 4,5 Grad Celsius beziffert. Diese Spanne konnte damit im inzwischen vierten Sachstandsbericht erstmals etwas eingeengt werden, nachdem sie nahezu unverändert in den letzten 30 Jahren mit 1,5 bis 4,5 Grad Celsius veranschlagt wurde.

Obwohl diese Einschränkung der Unsicherheit gering erscheinen mag, so kann diese Spanne heute jedoch mit einer deutlich größeren Sicherheit angeben werden als noch vor einigen Jahren. Außerdem haben Klimamodellstudien verstehen lassen, welche Prozesse im Klimasystem eine genauere Abschätzung der Klimasensitivität erschweren.

Fourier: Spurengase im Blick
Auch hier ist der Rückblick hilfreich: Schon im Jahr 1824 schrieb der französische Mathematiker und Physiker Jean-Baptiste Fourier von der erwärmenden Wirkung atmosphärischer Spurengase. Diese Sicht bestätigten in der Folgezeit zahlreiche Laborexperimente. Klimamodelle können die Wirkung genau berechnen: Durch eine Verdoppelung des CO2-Gehalts in der Luft wird eine direkte Erwärmung von 1,2 Grad Celsius bewirkt, und zwar durch die gesteigerte atmosphärische Aufnahme von Wärmestrahlung – also aufgrund eines stärkeren Treibhauseffekts. Unterschiedliche Klimamodelle liefern hier eine in sich schlüssige Abschätzung.

Die direkte Erwärmung beschreibt jedoch nur einen Teil des zu erwartenden Temperaturanstiegs. Zusätzlich machen sich im Klimasystem Rückkopplungsmechanismen bemerkbar, welche eine einmal in Gang gesetzte Temperaturerwärmung abschwächen oder verstärken können. Und genau hier kommen die Unsicherheiten hinsichtlich der tatsächlichen Größe der Klimasensitivität ins Spiel.