Wie heiß wird es in der Sahara, wie kalt in der Antarktis, wie mild in Mitteleuropa? Klimamodelle berechnen die Temperatur-Landkarte der Erde. Ihre Ergebnisse fließen in die Berichte des Weltklimarats ein, untermauern politische Vereinbarungen wie das Pariser Klimaabkommen und liefern die Grundlage für konkrete, regionale Maßnahmen zur Anpassung an den Klimawandel. Doch wie gut sind diese Modelle eigentlich? Und wie haben sie sich seit ihren Anfängen verändert?
Um diese Fragen zu beantworten, hat Lukas Brunner von der Universität Hamburg gemeinsam mit Kolleg*innen u.a. von der Universität Wien und der ETH Zürich insgesamt 176 Klimamodelle der vergangenen 30 Jahre untersucht. Seine Erkenntnis: Im Schnitt sind die Temperatur-Landkarten der Klimamodelle deutlich genauer und zuverlässiger geworden. „Aber es ist beeindruckend, was vor dreißig Jahren schon möglich war: Wenn man ein richtig gutes Modell aus den 1990er-Jahren nimmt, ist seine Leistung tatsächlich ähnlich wie die eines mittelguten heutigen Modells“, sagt Brunner.
Kilometerauflösende Modelle
Besonders spannend war der Blick auf die neueste Generation von Klimamodellen: sogenannte kilometerauflösende Modelle, die das Klimasystem in einem Raster von nur fünf bis zehn Kilometern berechnen. Bisher waren rund 100 Kilometer üblich. Dadurch können beispielsweise Prozesse wie die Entstehung von Gewitterzellen erstmals direkt simuliert werden, statt sie nur über statistische Näherungen abzuschätzen.
Eines der wichtigsten dieser Modelle, das sogenannte ICON-Erdsystemmodell, wurde am Max-Planck-Institut für Meteorologie in Hamburg in Zusammenarbeit mit dem Exzellenzcluster CLICCS entwickelt. Auch die Wiener Gruppe unter Aiko Voigt arbeitet stark mit dem ICON-Modell, trägt zur Entwicklung bei und setzt ICON in der Lehre ein; das Modell läuft dabei auf den HPC-Rechnern des ASC (Austrian Scientific Computing) in Österreich und CINECA Leonardo HPC-Rechner in Italien.
Man könnte zugespitzt sagen: Die Modellierung hat unsere Messwirklichkeit eingeholt
Ein weiteres Modell, das IFS, stammt vom Europäischen Zentrum für mittelfristige Wettervorhersagen. Einige der neuesten Versionen des IFS-Modells kommen den Beobachtungsdaten, mit denen die Berechnungen abgeglichen werden, bereits erstaunlich nah. „Man könnte zugespitzt sagen: Die Modellierung hat unsere Messwirklichkeit eingeholt“, sagt Brunner. Nicht mehr das Modell ist der limitierende Faktor, sondern die Genauigkeit der Messdaten.
Modell-Szenarien mit Messdaten verglichen
Im Rahmen der Studie, die im Nature-Journal Communications Earth & Environment erschien, wurden mit jedem Modell verschiedene Szenarien berechnet und dann mit den tatsächlich gemessenen Werten verglichen. Dabei kam nicht nur ein Referenzdatensatz zum Einsatz, sondern es wurden insgesamt zehn Rechnungen vergleichend durchgeführt, um die Qualität verschiedener Datensätze zu berücksichtigen. Dabei zeigten sich große Unterschiede, die deutlich machen: Die Bewertung der Modellqualität hängt stark von den zur Verfügung stehenden Daten ab.
„Einfach nur die Auflösung zu verdoppeln, ohne sonst etwas am Modell zu verändern, wird das Ergebnis meist nicht verbessern“, betont Brunner. Entscheidend sei, dass auch die Modellphysik und die Feinabstimmung an die neue Auflösung angepasst werden.
Hochaufgelöst bedeutet nicht automatisch besser
Das betont auch Aiko Voigt vom Institut für Meteorologie und Geophysik der Universität Wien: „In der Arbeit konnten wir zeigen, dass eine drastische Verfeinerung des Modellgitters von 100 km auf 5 km Verbesserungen in der Modellgüte erlaubt, die für grobaufgelöste Modelle in der Vergangenheit nicht erreichbar waren. Gleichzeitig konnten wir auch zeigen, dass ein hochaufgelöstes Modell nicht automatisch besser ist. Das verdeutlicht, dass die Simulation auf der einen Seite und das physikalische Verständnis des Klimas auf der anderen Seite sich im Gleichschritt fortbewegen und voneinander profitieren.“
An der Studie beteiligt waren neben dem Exzellenzcluster CLICCS die Universität Wien, das Max-Planck-Institut für Meteorologie, das Alfred-Wegener-Institut und die Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich).
Originalpublikation: Brunner, L., Ghosh, R., Haimberger, L. et al. Three decades of simulating global temperature patterns with coupled global climate models. Commun Earth Environ (2026). DOI: https://doi.org/10.1038/s43247-026-03497-w
