In einer Zeit des sich beschleunigenden Klimawandels (Link führt zu einer Seite außerhalb von ibm.com) kann die Vorhersage der nahen Zukunft große Vorteile bringen. Wenn beispielsweise die Verantwortlichen der Versorgungsunternehmen wissen, dass eine Hitzewelle bevorsteht, können sie die Energiebeschaffung planen, um Stromausfälle zu verhindern. Wenn Landwirte in dürreanfälligen Regionen vorhersagen können, welche Pflanzen anfällig für Missernten sind, können sie zusätzliche Bewässerung einsetzen.

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

Menschliche Aktivitäten haben im 20. Jahrhundert zu Veränderungen des Erdklimas geführt und werden das zukünftige Klima maßgeblich bestimmen. Eine deutliche Reduzierung der Treibhausgasemissionen könnte dazu beitragen, die Klimakrise abzumildern. Bei einem Szenario höherer Emissionen würden die Folgen des Klimawandels im 21. Jahrhundert allerdings noch viel schwerwiegender sein.

Globale Klimamodelle haben Klimaforschern eine Reihe von Erwartungen an die Zukunft vermittelt, sowohl für die Erde insgesamt als auch für bestimmte Regionen. Bei der Klimamodellierung werden Datensätze und komplexe Berechnungen verwendet, um die Wechselwirkungen zwischen den wichtigsten 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 die Entwicklung eines KI-gestützten Foundation Models, um Klima- und Wetteranwendungen schneller und genauer zu machen. Das Modell könnte möglicherweise zur Identifizierung von Bedingungen, die das Risiko von Waldbränden erhöhen, und zur Vorhersage von Hurrikanen und Dürren verwendet werden. Ein früheres Modell, das im Rahmen der IBM-NASA-Partnerschaft entwickelt wurde, wurde zu einem Werkzeug, mit dem Wissenschaftler städtische Wärmeinseln in den Vereinigten Arabischen Emiraten kartieren und die Wiederaufforstung in Kenia überwachen konnten.

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

Werfen wir einen Blick auf die Vorhersagen der Modelle für den Klimawandel und wie sich die Gesellschaft anpassen könnte.

Das bekannteste Anzeichen für den Klimawandel, die steigenden Oberflächentemperaturen – auch als globale Erwärmung bekannt – ist eine Folge des Treibhauseffekts: der Prozess, bei dem zunehmende Konzentrationen von Kohlendioxid, Methan und anderen Treibhausgasen als Barriere wirken und die Wärme in der Erdatmosphäre einschließen. 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 das vorindustrielle Niveau des 19. Jahrhunderts.²

Wie stark werden die Temperaturen noch steigen? Laut dem Sonderbericht des US-amerikanischen Global Change Research Program (USGCRP) über Klimaforschung reichen die Prognosen bis zum Ende des 21. Jahrhunderts bei einer Erwärmung von 5 Grad Celsius oder mehr. Durch eine drastische Reduzierung der Treibhausgasemissionen könnte der Temperaturanstieg jedoch auf 2 Grad Celsius oder weniger begrenzt werden.³

Der Übergang von fossilen Brennstoffen zu sauberen, erneuerbaren Energiequellen ist bereits im Gange, aber eine Beschleunigung dieses Übergangs könnte dazu beitragen, die Emissionen weiter zu begrenzen, selbst bei steigendem globalem Energiebedarf. Die Internationale Energieagentur prognostiziert, dass eine Kombination aus erneuerbaren Energien und Kernkraft bis 2025 mehr als 90 % der gestiegenen Nachfrage decken wird.⁴

Mit fortschreitender Erderwärmung werden Hitzewellen häufiger und intensiver. Das Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) der Vereinten Nationen prognostiziert, dass Menschen in Afrika, Australien, Nordamerika und Europa aufgrund steigender Temperaturen und Hitzewellen Gesundheitsrisiken ausgesetzt sein werden.⁵

Das Global Disaster Preparedness Center empfiehlt politischen Entscheidungsträgern und anderen, eine Reihe von Maßnahmen zu ergreifen, um ihre Regionen bei der Anpassung an höhere Temperaturen zu unterstützen. Dazu gehören Maßnahmen zur Reduzierung der Oberflächentemperaturen – etwa die Schaffung von mehr Grünflächen und die Gestaltung von Gebäuden mit begrünten Dächern – bis hin zur Einrichtung von Kühlzentren und Sprühparks.⁶

Die Erderwärmung führt zu intensiveren Dürreperioden und beeinträchtigt die Wasserspeicherung an Land, wodurch der Zugang zu Süßwasser eingeschränkt wird. Der Weltklimarat (IPCC) geht davon aus, 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 untergraben. Teile Afrikas werden besonders gefährdet sein, da die landwirtschaftlichen Erträge in einigen Gebieten um bis zu 50 % zurückgehen werden.⁷ Außerdem verlängern trockenere Bedingungen die Waldbrandsaison weltweit.

Naturbasierte und technologische Lösungen bieten einige Möglichkeiten, sich an trockenere Bedingungen anzupassen. Studien zeigen, dass das Pflanzen von Bäumen die Wüstenbildung bekämpft und mehr Niederschläge auslöst.⁸ Gleichzeitig können künstliche Intelligenz-gestützte Klimaprognosen und Erntedatenanalysen Landwirten dabei helfen, fundierte Entscheidungen über das Erntemanagement unter schwierigen Bedingungen zu treffen. Weltweit können KI-gestützte Klimamodelle und andere Technologien Wissenschaftlern, Regierungsbeamten und Versorgungsunternehmen dabei helfen, die Bedingungen für den Zugang zu Wasser vorherzusagen und das Wasserressourcenmanagement zu verbessern.

Während einige Teile der Erde trockener werden, werden andere feuchter. Selbst wenn der Temperaturanstieg auf 1,5 Grad Celsius begrenzt wird, sagt der IPCC voraus, dass starke Niederschläge und Überschwemmungen in Afrika, Asien, Nordamerika und Europa häufiger und intensiver werden. Es wird auch erwartet, dass sich Stürme und tropische Wirbelstürme verstärken.

Politische Entscheidungsträger setzen auf eine Vielzahl von Strategien, um Überschwemmungen an Küsten und im Landesinneren zu verringern, darunter die Anlage von Kanälen, Entwässerungssystemen und Regenwasserspeichersystemen sowie die Erhaltung und Wiederherstellung von „schwammartigen“ natürlichen Barrieren wie Dünen, Mangroven und Feuchtgebieten. In manchen Fällen kann Letzteres bedeuten, dass ältere Strategien zur Eindämmung von Überschwemmungen rückgängig gemacht werden müssen. In einer Stadt in China beispielsweise entfernten Beamte eine Beton-Hochwasserschutzmauer, um Platz für Pflanzen und Überlaufteiche zu schaffen.⁹

Die globale Erwärmung und die Treibhausgasemissionen verändern die Zusammensetzung der Weltmeere und werden dies bis zum Ende des Jahrhunderts auch weiterhin tun, so der Weltklimarat (IPCC). Mit dem Anstieg der globalen Durchschnittstemperaturen wird der Sauerstoffgehalt der Ozeane weiter sinken, was als Ozeandesoxidation bezeichnet wird. Die Versauerung der Ozeane wird ebenfalls weiter voranschreiten. Beide Prozesse gelten als schädlich für das Leben im Meer.

Der Schlüssel zur Abmilderung dieser Veränderungen ist die Reduzierung der Kohlenstoffemissionen, aber es gibt auch andere Lösungen. Abfluss und Wasserverschmutzung tragen zur Sauerstoffentfernung bei. Laut der Internationalen Union für die Erhaltung der Natur und der natürlichen Ressourcen könnte eine Überwachung der Gesetzgebung und eine Begrenzung des Abflusses helfen.¹⁰ Was die Versauerung der Ozeane betrifft, so sind einige Wissenschaftler zuversichtlich, dass eine neue Technologie zur Entfernung von Säure aus dem Meerwasser Abhilfe schaffen könnte.¹¹

Der Meeresspiegel ist im 20. Jahrhundert rapide angestiegen, was hauptsächlich auf das Abschmelzen der Gletscher und die thermische Ausdehnung der Ozeane zurückzuführen ist. Dieser Trend wird sich voraussichtlich fortsetzen: Die NASA hat herausgefunden, dass der durchschnittliche Anstieg des globalen mittleren Meeresspiegels seit 1993 von etwa 2,5 Millimetern (0,1 Zoll) pro Jahr auf 3,4 Millimeter (0,13 Zoll) pro Jahr gestiegen ist.¹² Der anhaltende Anstieg des Meeresspiegels könnte durch die Instabilität und den Zerfall von Schelfeisen und Eisschilden in der Antarktis und in Grönland verursacht werden. Der Weltklimarat (IPCC) prognostiziert, dass der globale mittlere Meeresspiegel bis 2050 um bis zu 0,29 Meter (0,95 Fuß) und bis zum Ende des Jahrhunderts um bis zu 1,01 Meter (3,3 Fuß) ansteigen wird.¹³

Wie bei Überschwemmungen kann die Anpassung an den Anstieg des Meeresspiegels sowohl durch vom Menschen geschaffene als auch durch naturbasierte Lösungen erfolgen, einschließlich der Errichtung physischer Barrieren wie Ufermauern und Deiche sowie der Wiederherstellung oder Erhaltung natürlicher Barrieren wie Feuchtgebiete. Die Berücksichtigung des steigenden Meeresspiegels bei der Planung von Infrastruktur- und Bauprojekten könnte diese Bauwerke widerstandsfähiger machen: In Kalifornien beispielsweise planen Verkehrsplaner, einen Teil einer stark befahrenen Autobahn aufgrund des steigenden Meeresspiegels um 9 Meter (30 Fuß) anzuheben.¹⁴

Veränderungen im Klimasystem der Erde werden auch Veränderungen in Ökosystemen und Wildtierpopulationen mit sich bringen. Untersuchungen zeigen beispielsweise, dass sich ein Großteil des Amazonasgebiets aufgrund von Waldbränden und Dürren dem Wendepunkt nähert, an dem sich Regenwälder in Savannen verwandeln, wodurch die Arten, die in den Wäldern beheimatet sind, gefährdet werden.¹⁵ In der Zwischenzeit gefährden die globale Erwärmung und die daraus resultierenden Hitzewellen in den Meeren weiterhin die Korallenriffe, wobei der Weltklimarat (IPCC) einen Rückgang der Korallenriffe um 70 % bis 90 % prognostiziert, sobald die globalen Durchschnittstemperaturen um 1,5 Grad Celsius höher liegen. Ein Überschreiten dieser Temperaturschwelle würde laut den Vereinten Nationen auch dazu führen, dass 4 % der Säugetiere mindestens die Hälfte ihres Lebensraums verlieren.¹⁶

Durch Maßnahmen zur Überwachung, Erhaltung und Wiederherstellung können Ökosysteme und Tiere gerettet werden. In Europa verabschiedeten die politischen Entscheidungsträger 2023 ein Gesetz, das Ziele für die Wiederherstellung der Natur in der Europäischen Union festlegt, darunter verbindliche Vorgaben, bis 2030 mindestens 30 % und bis 2050 sogar 90 % der geschädigten Lebensräume in den EU-Ländern wiederherzustellen.¹⁷

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