Wie wir die Erde verloren

New York Times: Loosing Earth

Eine amerikanische Geschichte: Wie der Klimawandel, ein Thema, das nur einigen wenigen Wissenschaftlern überhaupt bekannt war, durch das Engagement und die Aktivität von ein paar Dutzend Protagonisten zu einem internationalen Projekt wurde. Aufgehängt am Kampf Rafe Pomerances, einem Aktivisten von Friends of the Earth, dessen jahrzehntelanger Kampf den roten Faden bildet, der die Erzählung  zusammenhält. Es ist eine Geschichte von Menschen wie James Hansen, dem Klimaforscher, der sein Wissen über die Physik der CO2-Venusatmosphäre auf die Erdatmosphäre übersetzte und zu einem Medienstar wurde. Oder von Präsidenten wie G. W. Bush, der anfangs noch den Treibhauseffekt (greenhouse effect) mit dem White-House-Effekt in den Griff bekommen wollte – und dies schnell vergaß; er hatte ihn nicht wirklich verstanden, sondern nur als wahlkampfrelevant oder eben nicht wahlkampfrelevant angesehen.

Es ist auch eine Geschichte von Fehleinschätzungen, wie die von Bushs Stabschef John Sununu, einem promovierten Ingenieur, der Hansens Ergebnisse hätte verstehen können, es aber nicht tat, und zu einer der treibenden Kräfte bei der Torpedierung internationaler Vereinbarungen wurde.

Es ist eine Geschichte am Beginn eines neuen Zeitalters, in dem der Einfluss der Menschen auf die Erde so groß geworden ist, dass sie nicht länger als „außen“ angesehen werden kann und eine Geschichte von Menschen, die dies noch nicht begreifen wollen.

Und es ist eine Geschichte von intellektuellem Verstehen und darauffolgendem Ignorieren, und das ist die wichtigste Geschichte, denn sie betrifft uns alle.

 

 

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Da ist niemand mehr!

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Die künstliche Intelligenz ist schon seit 40 Jahren im Gespräch. Neuronale Netze gibt es auch schon lange. Aber sie stehen nun an ihrem Durchbruch: sie beginnen, sich selbst ein Bild der Welt zu machen, oder immerhin des Teils der Welt, auf den sie angewandt werden.

Die Maschinen spielen besser Schach und Go als wir, komponieren Musik, steuern Autos und Werkzeugmaschinen, pflegen Menschen , bringen uns Fremdsprachen bei ,&c. p. p.

In Kürze werden sie den Turing-Test bestehen können. Wir bekommen eine Oberfläche vorgesetzt, die uns reagieren lässt wie auf etwas anderes Reales.

Das begann schon mit dem ersten zeitversetzten Aufnehmen menschlicher Sprache, d.h. mit der Schrift, und der konservierten, vom Objekt gelösten Form, dem Bild. Seitdem kennen wir die eigentümliche Spannung zwischen unserer Reaktion auf das Dargebotene, die der auf das Reale ähnlich ist, und dem Wissen, dass es sich nur um einen Informationsträger, quasi ein Kunstobjekt, handelt. Diese Spannung macht gerade einen Teil des Kunstgenusses aus.

Dann kam die europäische Musik, in der die Noten bereits eine Konserve der Gedanken des Komponisten darstellen. Aber die Aufführung ist noch real, ein soziales Ereignis in Echtzeit und Echtraum.

Dann kamen Tonkonserven und Filme. Die Oberfläche eines Ereignisses kann nun beliebig kopiert und wiederholt werden. Oft wissen wir nicht einmal, ob wir es mit Echtzeit oder Konserve zu tun haben. Wir wissen nicht mehr, ob hinter der Wand jemand ist oder nicht! Die Radiomoderatorin sagt: „Sie hörten ein aufgezeichnetes Gespräch.“ Die Ansagen auf den Bahnhöfen kommen von der Maschine. Ebenso die die des Sprachcomputers am Support-Telefon.

Und nun treibt die gefakte Interaktion die Relativierung des Gegenübers auf die Spitze. Wir werden einsamer, aber wir merken es nicht, weil all die künstlichen Oberflächen unser System reagieren lassen wie auf reale Gegenüber.

Aber was zeichnet denn dann das reale Gegenüber aus, wenn die Oberflächen es immer besser und besser simulieren?

Dass wir eine emotionale Bindung mit ihnen aufbauen können? Das können wir auch zu Dingen, wie jeder weiß, der einmal beim Verschrotten seines Autos traurig geworden ist. Immerhin ist ein Auto etwas Reales. Ist es das Nichtflüchtige? Ein Programm ist sofort weg, wenn ich den Strom ausschalte. Aber auch ein Mensch ist weg, wenn keine Ströme mehr in ihm fließen, obwohl sein Körper noch derselbe ist. Auch ein Mensch ist flüchtig. Das erschreckt. Immerhin, verglichen mit Software ist er beständig.

Der logische Endpunkt dieser Entwicklung ist der Android, der künstliche Mensch, den wir lieben und hassen können und der selbst sich freuen und leiden kann. Wir nähern uns ihm asymptotisch nicht nur über neuronale Netze, sondern auch über die Prothetik, die Kunst, Körperbestandteile des Menschen durch Künstliche zu ersetzen.  Wenn wir alles ersetzt haben – gibt es einen Kern, der nicht ersetzbar ist?

Die Grenze zwischen „Gegenüber“ und „kein Gegenüber“, zwischen Realität und Simulation, verschwimmt, wenn man analytisch hinschaut. Wir müssen irgendwie mit diesem Verschwimmen zu leben lernen. Und dabei nicht vergessen, dass wir reale Menschen brauchen.

 


Bild: By en:User:CburnettOwn workThis vector image was created with Inkscape., CC BY-SA 3.0, Link

Mit dem Golfstrom spielen

Wie sehr interessiert uns, was in zwei- oder vierhundert Jahren passieren wird?

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Hypothetischer Zeitverlauf der Konvektionsströmung im Atlantik nach einer sprunghaften CO2-Verdopplung bei monostabiler (blau) und bistabiler AMOC (rot)(Quelle)

Ob zum Beispiel die Antlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC) zusammenbrechen wird oder nicht?

Wie sehr sind wir verbunden mit den Menschen, die dann leben werden, sechs oder zwölf Generationen entfernt?

Die AMOC ist der Konvektionsanteil des Golfstromsystems, der nicht vom Wind, sondern von Abkühlung des Wassers in der Arktis angetrieben wird. Es ist noch nicht abschließend geklärt, ob sie bistabil ist oder nicht. Klar ist, dass die Klimaerwärmung sie schwächt. Wenn sie bistabil ist, gibt es einen Grad der Schwächung, ab dem sie fast völlig zusammenbricht (und auch bei einer Temperatursenkung nicht wieder anspränge). Dieses Zusammenbrechen findet auf einer Zeitskala von einigen hundert Jahren statt.

Wie Stefan Rahmstorf hier schreibt, mehren sich die Hinweise, dass die Zirkulation bistabil ist. Ein kleiner Unterschied in der Verdunstung und dem Niederschlags über den Ozeanen, verusacht einen großen Unterschied in der Meereströmung.

Dieser Unterschied in der Ursache ist so klein, dass er durch die bisherigen Messungen nicht entschieden werden kann. Er kann nur erschlossen werden dadurch, dass mit ihm die Simulationsergebnisse besser zu den Messdaten passen als ohne ihn.

Ein Beispiel dafür, wie vertrackt Klimawissenschaft ist und wie sträflich es wäre, die Mittel dafür zu streichen.

 

Eine Geschichte der Zivilisation und der Temperatur dabei

earth_temperature_timelinexkcd.com veröffentlicht intelligente Comics , auf englisch, weil sie kommen aus USA.

Sie haben für die letzten 22.000 Jahre die (größtenteils erschlossene natürlich) mittlere Lufttemperatur in Bodennähe der Erde auf eine ewig lange Zeitstrecke gepackt und mit geschichtlichen Eckdaten versehen.

Am Ende der Eiszeit stieg diese Temperatur um 1 K in 1000 Jahren. Das war die größte Steigerungsrate im gesamten betrachteten Zeitraum vor der Industrialisierung.

Sie stieg nie höher als 0,7 K über das 1960 – 1990 – Mittel.

Das ist der Punkt,  an dem wir gerade sind, aber mit einer Steigerungsrate von 1 K in 40 Jahren.

Klicke hier zu XKCD.COM.

Rückzugsgefechte

In den Vereingten Staaten zeichnet sich jetzt eine Reaktionsweise der Klimawandeltheoriegegner ab, die schon in Australien zu beobachten war, nämlich einfach den Forschern den Etat zu kürzen. Siehe hier.

Dazu passen die Untersuchungen darüber wie Menschen ihre einmal vorgefasste Meinung über den Klimawandel angesichts von Argumenten nicht nur beibehalten, sondern sogar weiter verfestigen (siehe hier).

Klimawissenschaftsupdate: die vertrackten Wolkenrückkopplungen

Mit den Wolken ist das so eine Sache.Cirrus in Kreuzberg

Einerseits reflektieren sie Sonnenlicht. Das ist gut.

Andererseits behindern sie die Wärmeabstrahlung ins Weltall. Das ist schlecht.

Sind sie niedrig, sind sie warm und strahlen ihrerseits eine Menge Wärme nach oben ab. Das ist gut.

Sind sie hoch, sind sie kalt und absorbieren zwar die Strahlung von unten, strahlen aber selbst wenig Wärme ins Weltall ab, sondern erwärmen stattdessen die Luft um sich herum. Das ist schlecht.

Eine wichtige Kennzahl ist die Temperaturerhöhung nach einer Verdopplung des CO2-Gehalts der Atmosphäre relativ zur vorindustriellen Zeit, wenn das System zu einem neuen Gleichgewicht gefunden haben wird. Das ist die Gleichgewichts-Klimasensitivität der Erde. Sie wurde bisher mit 3 ± 1,5 K angegeben.

(Wir haben gerade die 1,4 – fache CO2-Konzentration überschritten. )

Die große Streuung spiegelt die Streuung zwischen den mehr als drei Dutzend verschiedenen Klimamodellen wieder.

Seit zwei Jahren allerdings gibt es starke Hinweise, dass die Modelle der unteren Hälfte einen Fehler enthalten: sie unterschätzen die Durchmischung in der unteren Luftschicht in den Tropen. Diese entzieht dieser Schicht Wasserdampf und führt zu geringerer niedriger Bewölkung – – – siehe oben. Eine positive, also schlechte, Rückkopplung.

Darüberhinaus gibt es eine ähnliche Situation die hohen Wolken betreffend. Diese bestehen zum Teil aus Eiskristallen und zum Teil aus Wassertröpfchen. Wassertröpfchen sind gut. Weil sie besser reflektieren. Durch die Klimaerwärmung steigt ihr Anteil.

Dieser Effekt ist also eine negative, d.h. eine gute, Rückkopplung.

Nun gibt es Hinweise, dass die meisten Modelle den momentanen Eiskristallanteil überschätzen. Also können in Wirklichkeit weniger Eiskristalle zu Wassertröpfchen werden, also überschätzen sie auch die negative Rückkopplung. Auch schlecht.

Damit erhöht sich die Klimasensitivität, d.h. die Erwärmung, möglicherweise um 30 %. (2)

Anders ausgedrückt: darauf zu spekulieren, dass es schon nicht so wild werden wird, heißt, sich auf sehr sehr dünnes Eis zu begeben.

Das heißt nicht, dass jede*r jetzt mit einem langen Gesicht rumlaufen soll. Die Welt wird (wahrscheinlich) nicht untergehen und der Himmel wird uns nicht auf den Kopf fallen. Aber es gibt Probleme.

Und mensch kan wat tun.

 

(1)  Steven C. Sherwood 1 , Sandrine Bony 2 & Jean-Louis Dufresne,
Spread in model climate sensitivity traced to atmospheric convective mixing
 2 JANUARY 2014 | VOL 505 | NATURE | 37,doi:10.1038/nature12829

(2)  https://www.sciencedaily.com/releases/2016/04/160407221445.htm

 

 

Signal und Rauschen des Weltklimas

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Obwohl die Temperaturkurve chaotisch aussieht, ist sie es nicht. Man kann sehr gut Veränderungen im Dekadenmaßstab von höherfrequentem „Rauschen“ abtrennen. Dieses habe ich in der obigen Grafik einmal getan. Man sieht, dass die Stärke des Rauschens, der grüne Strich, immer ungefähr gleich bleibt.

Die Originaldaten sind hellgrau im Hintergrund, die geglättete Kurve rot, deren Differenz zu den Originaldaten, das ist das Rauschen, ist blau und die Amplitude desselben grün.

Die Trennung zwischen interessierender Information und Rauschen ist willkürlich, eine Definitionsfrage. Als Bezugszeitintervall für klimatische Veränderungen wird hier 30 Jahre angegeben. Dafür ist die Glättung fast noch zu schwach.

In den folgenden beiden Plots habe ich die Anpassung der roten Kurve immer feiner gemacht, die Glättung immer schwächer. Es erscheint dann die sogenannte „Pause“ zwischen etwa 2002 und 2012, die mittlerweile beendet ist. Je mehr Struktur durch die Verfeinerung in die Signalkurve wandert, desto strukturloser wird das Rauschen, und auch seine Amplitude sinkt etwas:

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global_anomalies_frac002

Ich habe hier einen Vorgang bewusst vorgeführt, den wir fast immer unbewusst vornehmen, nämlich die Isolierung der uns momentan interessierenden Informationsanteile und die Vernachlässigung der Anderen.

Und im Übrigen müssen wir unser Zertifikatesystem zum Laufen bringen…