Dieser Essay befasst sich im Rahmen klimapolitischer Entscheidungen mit dem "butterfly effect" und dem "structural model error".
Diese Modelle werden beide zunächst erklärt, sowie ihre Unterschiede aufgezeigt. Anschließend werden die Problematik und Auswirkungen beider Modellfehler auf die Aussagekraft von Klimamodellen verdeutlicht. Anhand einschlägiger Gründe, wie die Entwicklung von Klimaszenarien und Modell-Ensembles, wird gezeigt, warum klimapolitische Entscheidungen auf Basis von Modellergebnissen getroffen werden sollten und diese These mit einem Forschungsausblick bestärken.
Inhaltsverzeichnis
I. Unsicherheit in Klimamodellen
II. Dynamische Klimamodellierungen
2.1. Der butterfly effect
2.2. Der structural model error
III. Klimapolitische Strategiefindung unter Unsicherheit
IV. Konklusion: Fokus auf Risikoanalyse in Klimamodellen
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit analysiert die Problematik von Unsicherheiten in dynamischen Klimamodellen, insbesondere durch den "butterfly effect" und den "structural model error", und bewertet deren Auswirkungen auf die Zuverlässigkeit klimapolitischer Entscheidungsfindungen.
- Grundlagen und Grenzen dynamischer Klimamodelle
- Die Rolle des butterfly effects (SDIC) in der Klimavorhersage
- Die Auswirkungen des structural model errors (SME) auf die Prognosequalität
- Strategien der Klimapolitik im Umgang mit Unsicherheit
- Risikoanalyse und Modell-Ensembles als wissenschaftliche Lösungsansätze
Auszug aus dem Buch
2.2. Der structural model error
Alle dynamischen Modelle enthalten einen structural model error (SME). Ein SME liegt vor, wenn die funktionale Form des gewählten Modells (submodel) von der Form des wahren Systems (true system) abweicht. Das bedeutet, dass die dynamischen Gleichungen des Modells von den wahren Gleichungen des Systems, welches untersucht werden soll, abweichen (vgl. Frigg et al., 2014a).
Doch wie fundamental sind die Konsequenzen des SME für die Vorhersagekraft von Klimamodellen? Frigg et al. (2014a) verweisen darauf, dass bereits minimale SME zu nicht-vertrauenswürdigen Klimaprognosen führen. Der Effekt, dass schon ein sehr kleiner SME den Nutzen eines Modells für nichtig erklären kann, wird hawkmoth effect genannt (vgl. Frigg et al., 2014a, S.39). Er zeigt, dass die closeness to goodness Annahme von Klimamodellen versagt. Das heißt, selbst wenn Modellannahmen sehr nahe an den wahren Annahmen liegen, können sie immer noch weit von der richtigen Lösung entfernt sein. Im Gegensatz zu ‚uninformativen‘ Aussagen des SDIC bewirkt der SME irreführende Ergebnisse. Die Einschränkung der Vorhersagekraft von Klimamodellen wird also hauptsächlich durch den SME verursacht und nicht durch den SDIC. Weiterhin stellen Frigg et al. (2014b) fest, dass selbst durch eine Nachbearbeitung der Modellergebnisse die Konsequenzen des SME nicht korrigiert werden können. Winsberg und Goodwin (im Erscheinen) argumentieren hingegen in ihrer aktuellen Studie, dass die Auswirkung des SME die Frigg et al. 2014 (a,b) postulieren, überbewertet ist.
Zusammenfassung der Kapitel
I. Unsicherheit in Klimamodellen: Einleitung in die Problematik, dass Klimamodelle zwar nützliche Werkzeuge sind, ihre Vorhersagekraft jedoch durch verschiedene Unsicherheitsfaktoren beeinträchtigt wird.
II. Dynamische Klimamodellierungen: Erläuterung der mathematischen Grundlagen dynamischer Systeme und Vorstellung der zwei zentralen Modellfehler, SDIC und SME.
2.1. Der butterfly effect: Analyse der sensitiven Abhängigkeit von Anfangsbedingungen, die zwar langfristige Vorhersagen erschwert, aber die statistische Validität der Mittelwerte nicht zwingend gefährdet.
2.2. Der structural model error: Untersuchung des SME, der als fundamentaler Fehler angesehen wird, da er aufgrund abweichender funktionaler Systembeschreibungen zu irreführenden Modellergebnissen führen kann.
III. Klimapolitische Strategiefindung unter Unsicherheit: Diskussion über die Notwendigkeit von Modell-Ensembles und Klimaszenarien, um trotz technischer Unsicherheiten robuste Informationen für politische Entscheidungen zu gewinnen.
IV. Konklusion: Fokus auf Risikoanalyse in Klimamodellen: Zusammenfassung der Ergebnisse mit dem Appell, neben der mathematischen Modellierung verstärkt eine Risikoethik zu etablieren, um den Umgang mit Naturrisiken nachhaltig zu gestalten.
Schlüsselwörter
Klimamodelle, Unsicherheit, butterfly effect, SDIC, structural model error, SME, hawkmoth effect, Klimapolitik, Risikoanalyse, Klimaszenarien, Modell-Ensembles, Vorhersagekraft, Klimawandel, Dynamische Systeme, Risikoethik
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht die philosophischen und wissenschaftstheoretischen Probleme der Unsicherheit in Klimamodellen und deren Einfluss auf politische Entscheidungsprozesse.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Felder sind die Modellfehler (SDIC und SME), die Vorhersagekraft komplexer Klimasimulationen und die Methoden zur Risikobewertung im Kontext der Klimapolitik.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist es, die Auswirkungen von Modellfehlern auf die Validität von Klimaprognosen aufzuzeigen und zu begründen, warum politische Entscheidungsträger dennoch auf diese Daten zurückgreifen sollten.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es handelt sich um eine wissenschaftstheoretische Analyse, die auf der Auswertung aktueller Fachliteratur und der Erörterung mathematischer sowie konzeptioneller Modellfehler basiert.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Im Hauptteil werden die dynamische Klimamodellierung, die Auswirkungen von butterfly effect und structural model error sowie Ansätze zur Strategiefindung unter Unsicherheit mittels Modell-Ensembles erörtert.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Neben der Modellunsicherheit sind Begriffe wie butterfly effect (SDIC), structural model error (SME), Klimapolitik und Risikoanalyse besonders prägend für den Inhalt.
Worin liegt der wesentliche Unterschied zwischen dem "butterfly effect" und dem "hawkmoth effect"?
Während der "butterfly effect" zu einem Informationsverlust über die Zeit führt, aber statistische Mittelwerte unangetastet lässt, erzeugt der "hawkmoth effect" (SME) potenziell inhaltlich irreführende Ergebnisse.
Warum können Modell-Ensembles die Unsicherheit in der Klimapolitik reduzieren?
Modell-Ensembles aggregieren verschiedene Annahmen und Parameter, wodurch sie robustere Vorhersagen ermöglichen und numerische Abschätzungen der Unsicherheit liefern, was die Qualität der Prognosen erhöht.
- Arbeit zitieren
- Nicole Kaczmar (Autor:in), 2016, Problematik von Klimapolitik und klimapolitischen Entscheidungen. Der butterfly effect (SDIC) und structural model error (SME) in dynamischen Klimamodellen, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/539687
