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Können uns Baumringe etwas übers Klima erzählen?

07.03.2013 von

Baumringe sind in der Wissenschaft als Zeiger vergangener Klimabedingungen geschätzt. Denn das Wachstum eines Baums hängt unter anderem von der Temperatur und dem Niederschlag ab. Als Klimaforscher möchte man einen dieser Faktoren isolieren und ihn anhand der Baumringdicke oder Spätholzdichte rekonstruieren. Man erhofft sich davon Aufschluss über kurz- und langfristige Schwankungen von Temperatur und Niederschlag. Doch das Unterfangen stösst auf grundsätzliche Schwierigkeiten, wie unsere Studie aus dem zu Ende gehenden nationalen Forschungsschwerpunkt (NCCR) Klima zeigt.

Wie isolieren Wissenschaftler die einzelnen Faktoren aus Baumringdaten? Manche vertrauen auf die Statistik und gehen davon aus, dass nur der temperaturgeprägte Teil auch mit der Temperatur korrelieren wird. Den Rest betrachten sie als „Rauschen“. Der unerwünschte Rest kann allerdings die rekonstruierten Schwankungen allerdings erheblich beeinflussen.

Ein verzerrtes Bild?

Besser ist es, schon im Voraus eine Auswahl der Baumstandorte zu treffen. So nehmen die Wissenschaftler oft Proben von Bäumen, die entlang von Trockengrenzen wachsen, wo das Baumwachstum vor allem vom Niederschlag abhängt. Oder sie nehmen Baumproben entlang von Kältegrenzen, wo die Temperatur entscheidend ist. Erstere werden zur Niederschlagsrekonstruktion, letztere zur Temperaturrekonstruktion herangezogen.

Aber selbst dieses Vorgehen funktioniert nicht gut genug, wie wir in unserer neuen Studie zeigen konnten. Die Aufteilung in temperatur- und niederschlagssensitive Baumringzeitreihen ist nicht in der Lage, einen wesentlichen Unterschied zwischen der Temperaturschwankungen und der Niederschlagsschwankungen richtig darzustellen.

Sowohl lange instrumentelle Klimamessreihen als auch Klimamodelle zeigen nämlich, dass beim Niederschlag kurzfristige Schwankungen (Jahr-zu-Jahr) und langfristige Schwankungen (über Jahrzehnte) etwa gleich stark ausgeprägt sind, während bei der Temperatur die langfristigen über die kurzfristigen dominieren. Bei den Baumringen dominieren sowohl beim Niederschlag wie bei der Temperatur die langfristigen Schwankungen – und dies auch bei der Temperatur so stark, dass sie nicht die instrumentell gemessenen Temperaturen wiedergeben.

Sorgfältige Auswahl ist nötig

Offenbar reagieren Bäume also auf einzelne klimatisch extreme Jahre weniger stark als auf längere Kälte- oder Trockenperioden. Ausserdem lassen sich gleichzeitige Temperatur- und Niederschlagseinflüsse auf das Baumwachstum nicht eindeutig voneinander trennen. Bäume sind – wie eingangs erwähnt – sensitive Klimaindikatoren, aber sie sind nicht an jedem Ort und auf jeder Zeitskala gleich sensitiv. Wenn dieser Umstand bei Klimarekonstruktionen nicht berücksichtigt wird, kann unter Umständen ein verzerrtes Bild des rekonstruierten Klimas entstehen. Deshalb mahnt unsere Studie generell zu mehr Vorsicht bei der Auswahl von «Proxies»  für Klimarekonstruktionen. Neu entwickelte Methoden, zum Beispiel Modelle, die das Wachstum von Bäumen simulieren, können uns bei der richtigen Auswahl der «Proxies» und dem Prozessverständnis helfen, so dass sich die Qualität zukünftiger Rekonstruktionen weiter verbessert.

Zum Autor

Stefan Brönnimann ist Professor für Klimatologie am Oeschger Zentrum für Klimaforschung und am Geographischen Institut der Universität Bern. Persönliches Zitat und Biografie

Diesen Beitrag hat Stefan Brönnimann gemeinsam mit Jörg Franke vom Oeschger Zentrum für Klimaforschung der Universität Bern verfasst.

 





Kommentare (6) >Alle Kommentare aufklappen>Alle Kommentare zuklappen

Die Korrelation zwischen Baumringbreiten und lokaler (globaler?) Temperatur steht offenbar generell auf wackeligen Beinen. Briffa 2013 et al. erwähnt einige der ungelösten Probleme, wie die radiale Asymmetrie und die Inhomogenität im Wurzelkranz. Nicht zu vergessen sind Wachstumsimpulse aufgrund von Verletzungen der Baumrinde und andere mechanische Beschädigungen.
Ausführlicheres: http://climateaudit.org/2013/06/16/briffa-condemns-mann-reconstructions

Bäume als zuverlässige Thermometer? Wohl kaum.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 0 Daumen runter 4

@Klaus Ragaller: Die von Prof. Brönnimann vorgebrachten Zweifel an der eindeutigen, linearen Korrelation zwischen Baumringen und Temperaturen wurde dem IPCC-Team aus der UEA schon vor einigen Jahren von einem Dendro-Experten zur Kenntnis gebracht.

„4) The assumption that tree ring width and density are related to
temperature in a linear manner.“

http://antigreen.blogspot.fr/2013/03/the-team-members-at-uea-were-warned.html

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 0 Daumen runter 5

@Klaus Ragaller
Ich habe in Ihrem Verweis auf das IPCC-Papier keinen Hinweis gefunden, der meine Einwände oder Prof. Brönnimanns Thesen entkräften.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 2 Daumen runter 7

Der Hinweis auf eine andere, wesentlich solidere Proxy-Methode wäre wünschenswert, jene der Stomata-Untersuchung (Pflanzenporen). Sie ermöglicht im Vergleich mit Eisbohrkernen eine verfeinerte Chronologie und weist deren Schwäche nach, kurzfristige Schwankungen von CO2-Atmosphärengehalt und Temperatur ungenügend abzubilden.

Möglicherweise wird sie deshalb kaum erwähnt, weil sie einen linearen CO2-Anstieg während der betreffenden Epoche nicht bestätigt und für das frühe Holozän deutlich höhere CO2-Konzentrationen nachweist, als gemeinhin angenommen, siehe z. B. Fig. 6 hier …

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0277379113000553

Zur Methodik …

http://geology.geoscienceworld.org/content/33/1/e83.short

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 3 Daumen runter 11

@ Ben Palmer
Die Unsicherheiten bei der Rekonstruktion von Temperaturen der letzten 2000 Jahre vor Beginn von Messungen sind im IPCC AR4 ausführlichst behandelt (inclusive der Einwände von Mc Intyre – sowie auch Entgegnungen darauf): http://www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg1/en/ch6s6-6.html
Seither sind viele weitere Arbeiten erschienen, alle mit dem Ziel, die Genauigkeit zu kontrollieren und zu verbessern, um die Ursache der Temperaturänderungen genauer zu verstehen.
Für den Nachweis der Wirkung von CO2 auf das Klima sind diese Auswertungen allenfalls am Rand von Interesse, da die Temperaturänderungen von anderen Klimaeinflüssen verursacht wurden.
Der Temperaturanstieg der letzten Jahrzehnte oder der Zusammenhang von Temperatur und CO2 in den letzten 800 000 Jahren und vorher schon bis vor 30 Mio Jahren sowie die spezifischen „Fussabdrücke“ einer CO2-getriebenen Erwärmung sind einige der wichtigsten Indizien für die Wirkung von CO2. (siehe z.B. http://www.iac.ethz.ch/people/knuttir/papers/knutti08natgeo.pdf )
Die IPCC Berichte fassen den Stand der Forschung zusammen, basierend auf einer breiten Sichtung aller publizierten wissenschaftlichen Arbeiten, nicht mehr und nicht weniger – politische oder soziale Entscheidungen trifft das IPCC nicht.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 9 Daumen runter 3

Endlich! Seit Jahren nimmt man (wer eigentlich) an, dass Bäume als lebende Thermometer funktionieren. Unter dieser Annahme haben einige prominente Wissenschaftler bahnbrechende Hockey Stick-Kurven generiert. Einer dieser Hockey Stick wurde zur Ikone des IPCC.

Ein andere Hockey Stick, ebenfalls auf dieser unbewiesenen Annahme beruhend, wurde angekündigt und sind dann zu Bruch gegangen (ich denke an Gergis et al.) obwohl sie die Peer Review erfolgreich absolviert hatten. Ein grundlegender Fehler in der Aufbereitung der Rekonstruktionsdaten wurde von skeptischen Wissenschaftlern noch vor der formellen Publikation entdeckt, die Studie wurde dadurch nichtssagend.

Offenbar war man sich in gewissen Kreisen schon seit Längerem der Probleme mit den Baumringe bewusst und hat wohl deshalb kreative Korrekturen angebracht: hide-the-decline, hide-the-decline-2 (http://climateaudit.org/2013/03/02/mikes-agu-trick/) oder die Publikation von Temperaturrekonstruktionen mit versteckten Karten (Daten) (http://climateaudit.org/2005/07/02/jacoby-archiving/).

Wie kann man so eminent wichtige wissenschaftliche Untersuchungen durchführen, ohne die grundlegenden Annahmen überprüft zu haben: sind Bäume verlässliche Thermometer?
Wie kann man aufgrund solcher Untersuchungen derart wirtschaftlich und sozial einschneidende politische und soziale Entscheidungen treffen, wie es das IPCC tut? Wer würde denn auf Sand bauen?

Gibt es eigentlich eine Untersuchung, inwiefern Baumringe LINEAR auf Klimaanreize reagieren? Man kann sich gut vorstellen, dass die Ringbreite einer inversen U-Funktion folgen; bei zu viel Wasser oder Wärme sterben die Bäume eher ab, als dass sie wachsen. Wie gross ist der Einfluss von CO2 auf das Wachstum?

Hat man wirklich blind darauf vertraut, dass die Ringe linear mit der Temperatur zusammenhängen? Das wäre eine Schande für die Klimawissenschaft.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 4 Daumen runter 10

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