Mit dem Erdsystemmodell MPI-ESM-1.2 haben wir ein großes Ensemble von CO2-Emissions-getriebenen Simulationen berechnet, die einen interaktiven Kohlenstoffkreislauf beinhalten. In solchen Simulationen werden die CO2-Emissionen vorgegeben, und die Änderung der atmosphärischen CO2-Konzentration wird prognostisch unter Berücksichtigung der jeweiligen Stärke der Kohlenstoffsenken Ozean und Landbiosphäre berechnet. Dieser Ansatz stellt den globalen Kohlenstoffkreislauf realistischer dar als Simulationen, in denen der Verlauf der CO2-Konzentrationen als Randbedingung vorgegeben wird.

Die Farbveränderungen auf den vier Weltkugeln zeigen den berechneten Anstieg der globalen atmosphärischen CO2-Konzentrationen aufgrund steigender Emissionen zunächst für die historische Vergangenheit (1960-2014) und dann für die vier SSP-Szenarien (Gemeinsame Sozioökonomische Entwicklungspfade) SSP126, SSP245, SSP370 und SSP585 (2015-2100). Durch die gleichzeitige farbliche Darstellung der atmosphärischen CO2-Konzentration an der Oberfläche und ihrer relativen saisonalen Schwankungen als Überhöhung zeigt die Visualisierung auch regionale Veränderungen im saisonalen Zyklus, die von der Stärke des Antriebs abhängen - man beachte die gegen Ende der Visualisierung entstehenden „Berge“ für SSP370 und SSP585.

Der interaktive Kohlenstoffkreislauf wird durch das Ozean-Biogeochemie-Modell HAMOCC, das Landvegetationsmodell JSBACH und den atmosphärischen Transport von CO2 realisiert. Die atmosphärische CO2-Konzentration steigt je nach dem Tempo der anthropogenen Emissionen in den verschiedenen Szenarien unterschiedlich schnell. Außerdem variiert sie im Jahresgang durch die Photosynthese und Atmung von Landvegetation und dem marinen Phytoplankton.

Diese Simulationen ermöglichen es uns, eine Reihe von Fragen zur Rolle verschiedener klimapolitischer Maßnahmen auf Kohlenstoffrückkopplungen zu beantworten.

Simulation: Hongmei Li, Tatiana Ilyina, MPI for Meteorology

Visualisierung: Michael Böttinger, DKRZ

Text: Tatiana Ilyina & Michael Böttinger

Literatur: Li, H., T. Ilyina, T. Loughran, J. Pongratz: Reconstructions and predictions of the global carbon cycle with an emission-driven Earth System Model. Geophysical Research Letters, submitted.