In einer Zeit der Beschleunigung KlimawechselDie Vorhersage der nahen Zukunft kann große Vorteile bringen. Wenn beispielsweise die Verantwortlichen eines Versorgungsunternehmens wissen, dass eine Hitzewelle bevorsteht, können sie dies tun Energiebeschaffung planen um Stromausfälle zu verhindern. Wenn Landwirte in dürregefährdeten Regionen dazu in der Lage sind Vorhersagen, welche Kulturen anfällig für Ausfälle sind, können sie zusätzliche Bewässerung einsetzen.

Diese proaktiven Maßnahmen werden durch sich weiterentwickelnde Technologien ermöglicht, die den Menschen helfen sollen, sich an die Auswirkungen des Klimawandels anzupassen. Doch welche Auswirkungen wird der Klimawandel in Zukunft haben? Und wie wird sich der Mensch dann daran anpassen?

Klimamodelle geben Antworten

Menschliche Aktivitäten führten im 20. Jahrhundert zu Veränderungen des Erdklimas und werden das zukünftige Klima maßgeblich bestimmen. Deutliche Reduzierungen in Treibhausgasemissionen könnte helfen, die Klimakrise abzumildern. Bei einem Szenario mit höheren Emissionen würde der Klimawandel im 21. Jahrhundert jedoch weitaus schwerwiegendere Folgen haben.

Globale Klimamodelle haben Klimaforschern eine Reihe von Erwartungen darüber vermittelt, was die Zukunft sowohl für die Erde als Ganzes als auch für bestimmte Regionen bringen könnte. Bei der Klimamodellierung werden Datensätze und komplexe Berechnungen verwendet, um die Wechselwirkungen zwischen wichtigen Komponenten des Klimasystems darzustellen – nämlich der Atmosphäre, der Landoberfläche, den Ozeanen und dem Meereis.

Eine der neuesten Initiativen zur Klimamodellierung ist das Ergebnis einer Partnerschaft zwischen IBM und der NASA. Die Zusammenarbeit konzentriert sich derzeit auf den Aufbau eines KI-gestützten Gründungsmodell um Klima- und Wetteranwendungen schneller und genauer zu machen. Das Modell könnte möglicherweise dazu verwendet werden, Bedingungen zu identifizieren, die das Risiko von Waldbränden erhöhen und Hurrikane und Dürren vorherzusagen. Ein früheres Modell, das im Rahmen der IBM-NASA-Partnerschaft entwickelt wurde, wurde zu einem Werkzeug, das Wissenschaftlern dabei half, städtische Wärmeinseln in den Vereinigten Arabischen Emiraten zu kartieren und die Wiederaufforstung in Kenia zu überwachen.

Laut dem Geophysical Fluid Dynamics Laboratory der US-amerikanischen National Oceanic and Atmospheric Association (NOAA) „reduzieren Klimamodelle die Unsicherheit über die Auswirkungen des Klimawandels, was zur Anpassung beiträgt.“¹

Werfen wir einen Blick auf die Vorhersagen der Modelle zum Klimawandel und dazu, wie sich die Gesellschaft anpassen könnte.

Die durchschnittliche globale Temperatur steigt

Das bekannteste Zeichen des Klimawandels, steigende Oberflächentemperaturen – auch als globale Erwärmung bekannt – ist eine Folge des Treibhauseffekts: dem Prozess, bei dem steigende Konzentrationen von Kohlendioxid, Methan und anderen Treibhausgasen als Barriere wirken und Wärme einfangen in der Erdatmosphäre. Laut dem Klimamonitor der Europäischen Union Copernicus war 2023 das wärmste Jahr seit Beginn der Aufzeichnungen – fast 1.48 Grad Celsius (2.66 Grad Fahrenheit) wärmer als vorindustrielle Werte des 19. Jahrhunderts.²

Um wie viel höher werden die Temperaturen steigen? Laut dem Climate Science Special Report des US Global Change Research Program werden bis zum Ende des 5. Jahrhunderts Vorhersagen von bis zu 21 Grad Celsius oder mehr erwartet. Eine drastische Reduzierung der Treibhausgasemissionen könnte den Temperaturanstieg jedoch auf 2 Grad Celsius oder weniger begrenzen.³

Während der Übergang von fossilen Brennstoffen zu sauberen, erneuerbare Energie Die Beschleunigung dieses Übergangs könnte dazu beitragen, die Emissionen weiter zu begrenzen, selbst angesichts des steigenden globalen Energiebedarfs. Die Internationale Energieagentur prognostiziert, dass eine Kombination aus erneuerbaren Energien und Kernenergie bis 90 mehr als 2025 % des gestiegenen Bedarfs decken wird.⁴

Weitere extreme Hitze und Hitzewellen

Mit fortschreitender globaler Erwärmung werden Hitzewellen häufiger und intensiver. Der Zwischenstaatliche Ausschuss für Klimaänderungen (IPCC) der Vereinten Nationen prognostiziert, dass die Menschen in Afrika, Australien, Nordamerika und Europa aufgrund steigender Temperaturen und Hitzewellen gesundheitlichen Risiken ausgesetzt sein werden.⁵

Das Global Disaster Preparedness Center empfiehlt politischen Entscheidungsträgern und anderen, eine Reihe von Maßnahmen zu ergreifen, um ihren Regionen bei der Anpassung an die höhere Hitze zu helfen. Dazu gehören Schritte zur Senkung der Oberflächentemperaturen – etwa die Einrichtung von mehr Grünflächen und die Gestaltung von Gebäuden mit Vegetationsschichten auf ihren Dächern – bis hin zur Einrichtung von Kühlzentren und Sprühparks.⁶

Intensivere Dürren und Wasserknappheit

Die globale Erwärmung führt zu stärkeren Dürren und beeinträchtigt die Wasserspeicherung an Land, wodurch der Zugang zu Süßwasser eingeschränkt wird. Das IPCC prognostiziert, dass die für den menschlichen Gebrauch verfügbare Wassermenge in Nordamerika weiter abnehmen wird, während die Wassersicherheit in Afrika, Asien und Südamerika gefährdet sein wird. Dürren und Wasserknappheit werden sich auch auf das Pflanzenwachstum auswirken und die Ernährungssicherheit gefährden. Teile Afrikas werden besonders gefährdet sein, da die landwirtschaftlichen Erträge in einigen Gebieten um bis zu 50 % zurückgehen werden.⁷ Darüber hinaus führen trockenere Bedingungen weltweit zu einer Verlängerung der Waldbrandsaison.

Naturbasierte und technologische Lösungen bieten einige Möglichkeiten zur Anpassung an trockenere Bedingungen. Studien zeigen, dass das Pflanzen von Bäumen der Wüstenbildung entgegenwirkt und zu mehr Niederschlägen führt.⁸ während auf künstlicher Intelligenz basierende Klimavorhersagen und Erntedatenanalyse kann Landwirten helfen, unter schwierigen Umständen fundierte Entscheidungen zum Pflanzenmanagement zu treffen. Auf der ganzen Welt, KI-gestützte Klimamodelle und andere Technologien kann Wissenschaftlern, Regierungsbeamten und Versorgungsunternehmen dabei helfen, die Bedingungen für den Wasserzugang vorherzusagen und das Wasserressourcenmanagement zu verbessern.

Sich entwickelnde Niederschlagsmuster und Überschwemmungen

Während einige Teile der Erde trockener werden, werden andere feuchter. Auch wenn der Temperaturanstieg auf 1.5 Grad Celsius begrenzt wird, prognostiziert das IPCC, dass es in Afrika, Asien, Nordamerika und Europa zu häufigeren und heftigeren Starkniederschlägen und Überschwemmungen kommen wird. Auch Stürme und tropische Wirbelstürme werden voraussichtlich zunehmen.

Die politischen Entscheidungsträger suchen nach verschiedenen Strategien zur Eindämmung von Überschwemmungen an der Küste und im Landesinneren, darunter die Installation von Kanälen, Entwässerungssystemen und Regenwasserspeichersystemen sowie die Erhaltung und Wiederherstellung „schwammiger“ natürlicher Barrieren wie Dünen, Mangroven und Feuchtgebiete. In manchen Fällen kann Letzteres bedeuten, dass ältere Hochwasserschutzstrategien zurückgenommen werden müssen. In einer Stadt in China beispielsweise entfernten Beamte eine Überschwemmungsmauer aus Beton, um Platz für Pflanzen und Überlaufteiche zu schaffen.⁹

Die Chemie der Ozeane verändert sich

Laut IPCC verändern die globale Erwärmung und die Treibhausgasemissionen die Zusammensetzung der Weltmeere und werden dies auch bis zum Ende des Jahrhunderts tun. Wenn die globalen Durchschnittstemperaturen steigen, wird der Sauerstoffgehalt der Ozeane weiter sinken, was als Desoxygenierung der Ozeane bezeichnet wird. Auch die Versauerung der Ozeane wird weitergehen. Beide Prozesse gelten als schädlich für das Leben im Meer.

Der Schlüssel zur Abmilderung dieser Veränderungen liegt in der Reduzierung der CO2-Emissionen, aber es gibt auch andere Lösungen. Abflüsse und Wasserverschmutzung tragen zur Sauerstoffentzugung bei; Laut der International Union for Conservation of Nature and Resources könnten die Überwachung der Gesetzgebung und die Begrenzung des Abflusses hilfreich sein.¹⁰ Im Hinblick auf die Versauerung der Ozeane hoffen einige Wissenschaftler auf eine neue Technologie zur Entfernung von Säure aus dem Meerwasser.¹¹

Anstieg des globalen Meeresspiegels

Der Meeresspiegel stieg im 20. Jahrhundert rapide an, was hauptsächlich auf das Abschmelzen der Gletscher und die thermische Ausdehnung der Ozeane zurückzuführen war. Es wird erwartet, dass sich dieser Trend fortsetzt: Die NASA stellte fest, dass die durchschnittliche Rate des globalen mittleren Meeresspiegelanstiegs seit 1993 von etwa 2.5 Millimeter (0.1 Zoll) pro Jahr auf 3.4 Millimeter (0.13 Zoll) pro Jahr gestiegen ist.¹² Der anhaltende Anstieg des Meeresspiegels könnte auf die Instabilität und den Zerfall der Eisschelfs und Eisschilde in der Antarktis und Grönland zurückzuführen sein. Das IPCC prognostiziert, dass der globale mittlere Meeresspiegel bis 0.29 um bis zu 0.95 Meter (2050 Fuß) und bis zum Ende des Jahrhunderts um 1.01 Meter (3.3 Fuß) ansteigen wird.¹³

Wie bei Überschwemmungen kann die Anpassung an den Anstieg des Meeresspiegels sowohl in Form von menschengemachten als auch naturbasierten Lösungen erfolgen, einschließlich der Errichtung physischer Barrieren wie Ufermauern und Deiche sowie der Wiederherstellung oder Erhaltung natürlicher Barrieren wie Feuchtgebieten. Die Berücksichtigung des steigenden Meeresspiegels bei der Planung von Infrastruktur- und Bauprojekten könnte diese Strukturen widerstandsfähiger machen: In Kalifornien beispielsweise planen Verkehrsbehörden, einen Teil einer stark befahrenen Autobahn aufgrund des steigenden Meeresspiegels um 30 Fuß anzuheben.¹⁴

Ökosystemveränderungen und Verlust der biologischen Vielfalt

Zu den Veränderungen im Klimasystem der Erde gehören auch Veränderungen der Ökosysteme und Wildtierpopulationen. Untersuchungen zeigen beispielsweise, dass große Teile des Amazonas aufgrund von Waldbränden und Dürren kurz vor dem Wendepunkt der Umwandlung von Regenwäldern in Savannen stehen und die Arten, die in den Wäldern beheimatet sind, gefährden.¹⁵ Unterdessen gefährden die globale Erwärmung und die daraus resultierenden Hitzewellen im Meer weiterhin Korallenriffe. Das IPCC prognostiziert einen Rückgang der Korallenriffe um 70 bis 90 %, sobald die globalen Durchschnittstemperaturen um 1.5 Grad Celsius steigen. Nach Angaben der Vereinten Nationen würde ein Überschreiten dieser Temperaturschwelle auch dazu führen, dass 4 % der Säugetiere mindestens die Hälfte ihres Lebensraums verlieren.¹⁶

Überwachungs-, Erhaltungs- und Wiederherstellungsbemühungen können zur Rettung von Ökosystemen und Tieren beitragen. In Europa verabschiedeten die politischen Entscheidungsträger im Jahr 2023 ein Gesetz, das Ziele für die Wiederherstellung der Natur in der Europäischen Union festlegt, darunter verbindliche Ziele für die Wiederherstellung von mindestens 30 % der geschädigten Lebensräume in den EU-Ländern bis 2030 und 90 % bis 2050.¹⁷

Da immer mehr Unternehmen daran arbeiten, sich an das sich verändernde Klima der Erde anzupassen, können ihnen die richtigen Tools dabei helfen, Wetter- und Klimaauswirkungen zu überwachen, vorherzusagen und darauf zu reagieren. Die IBM® Environmental Intelligence Suite ist eine SaaS-Plattform, die Dashboards, Warnungen und Benachrichtigungen, Geodaten- und Wetterdaten-Anwendungsprogrammierschnittstellen (APIs) und Add-ons mit branchenspezifischen Umgebungsmodellen für geschäftliche Ausfallsicherheit und Optimierung umfasst. Erfahren Sie mehr über den IBM Sustainability Accelerator.

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^{1 Klimamodellierung. (Link befindet sich außerhalb von ibm.com). Labor für geophysikalische Fluiddynamik, National Oceanic and Atmospheric Administration.}

^{2 "Kopernikus: 2023 ist das heißeste Jahr seit Beginn der Aufzeichnungen, mit globalen Temperaturen nahe der 1.5°C-Grenze.” (Link befindet sich außerhalb von ibm.com). Kopernikus, 9. Januar 2024.}

^{3 Climate Science Special Report: Fourth National Climate Assessment, Band I. (Link befindet sich außerhalb von ibm.com). US-amerikanisches Global Change Research Program, 2017.}

^{4 "IEA: Mehr als ein Drittel des weltweiten Stroms wird im Jahr 2025 aus erneuerbaren Energien stammen.” (Link befindet sich außerhalb von ibm.com). Weltwirtschaftsforum, 16. März 2023.}

^{5 Klimawandel 2023: Synthesebericht. Beitrag der Arbeitsgruppen I, II und III zum sechsten Sachstandsbericht des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen. (Link befindet sich außerhalb von ibm.com). IPCC, 2023.}

^{6 "Hitzewellen-Leitfaden für Städte.“ (Link befindet sich außerhalb von ibm.com.) Klimazentrum des Roten Kreuzes und des Roten Halbmonds, 2019.}

^{7 „Was sind die langfristigen Auswirkungen des Klimawandels?“ (Link befindet sich außerhalb von ibm.com). U.S. Geologische Befragung.}

^{8 "Empirische Schätzung der durch Aufforstung verursachten Niederschlagsänderungen in Europa.” (Link befindet sich außerhalb von ibm.com). Nature Geoscience, 14, 473-478 (2021).}

^{9 "Städte „schwammig“ zu machen, könnte helfen, Überschwemmungen zu bekämpfen – indem das Wasser in den Untergrund geleitet wird.” (Link befindet sich außerhalb von ibm.com). NPR. 3. Okt. 2023.}

^{10 "Desoxygenierung des Ozeans.“ (Link befindet sich außerhalb von ibm.com). Internationale Union zur Erhaltung der Natur und natürlicher Ressourcen, Dezember 2019.}

^{11 "Neues System nutzt Meerwasser zur Abscheidung und Speicherung von CO2.“ (Link befindet sich außerhalb von ibm.com). NOAA Research, 8. September 2023.}

^{12 "Nimmt die Geschwindigkeit des Meeresspiegelanstiegs zu?” (Link befindet sich außerhalb von ibm.com). Änderung des Meeresspiegels: Beobachtungen aus dem Weltraum, NASA.}

^{13 2021: Ozean-, Kryosphären- und Meeresspiegelveränderung. (Link befindet sich außerhalb von ibm.com) In Klimawandel 2021: Die physikalisch-wissenschaftliche Grundlage. Beitrag der Arbeitsgruppe I zum Sechsten Sachstandsbericht des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen, pp. 1211-1362.}