2. Woran arbeitet ein Klimamodellierer eigentlich – und wie baut er ein Klimamodell?

Vereinfacht gesagt, gibt es zwei Typen von Klimamodellierern. Zum einen den Klimamodell-Anwender, der mithilfe des Klimamodells wissenschaftliche Fragen beantwortet. Zum zweiten gibt es den Modellentwickler, der sich beispielsweise mit der Frage beschäftigt, wie man ein Klimamodell verbessern kann - zum Beispiel um die Simulation eines physikalischen Prozesses in der Erdatmosphäre realistischer darzustellen. Dazu kann der Entwickler das Modell wie jede andere Software über Programmiercodes verändern.

Komplett neu entwickelt werden Klimamodelle nur selten, denn die Entwicklung eines Modells mitsamt allen wichtigen physikalischen, chemischen und biologischen Prozessen ist extrem aufwendig und dauert mehrere Jahre. Modellierer nutzen heute vielmehr etablierte Klimamodelle, die an großen Forschungsinstituten und Rechenzentren entstanden sind. Weltweit gibt es etwa 20 große Klimamodelle in verschiedenen Ländern. Der Klimamodell-Anwender kann damit spannende Simulations-Experimente durchführen. So kann er beobachten, wie sich das Klima verändert, wenn er die CO2-Konzentration in der Erdatmosphäre verdoppelt.

Der AWI-Physiker Helge Gößling macht beides. Er arbeitet als Klimamodell-Anwender und als Entwickler. Sein Arbeitsschwerpunkt ist das Meereis in den Polargebieten. "Bei manchen Fragestellungen benutze ich das Klimamodell einfach als Werkzeug", sagt Gößling. "Ich kann die Treibhausgaskonzentration oder die Ausdehnung des Meereises verändern und beobachten, wie das Klima reagiert."

Bei der Modellentwicklung hingegen verändert er das Klimamodell. In einer Programmiersprache, die dem Computer das Klimasystem verständlich macht, kann er dem Modell Befehle geben. Meist greift er dazu aus der Ferne über das Internet auf den Supercomputer zu. Ein Beispiel ist seine Doktorarbeit, in der er sich mit der Verdunstung von Wasser über dem Ozean und dem Transport des Wassers in der Atmosphäre befasst hat. Dazu musste er den Programmcode so verändern, dass das Modell die Verdunstungsdaten im Detail erfasst und als Datensatz ausgibt.

In anderen Fällen schreiben Klimamodellierer den Programmcode immer wieder einmal um, um bestimmte physikalische Prozesse anders zu berechnen. Eine besondere Herausforderung ist die realistische Simulation der Wolkenbildung, weil dabei viele Aspekte wie Temperatur, Wind und Verdunstung eine Rolle spielen. Durch einen Vergleich verschiedener Berechnungsmethoden kann man herausfinden, wie sich der physikalische Prozess am realistischsten darstellen lässt - und das Klimamodell Stück für Stück verbessern.