Betrachtet man die Temperaturdaten der letzten 160 Jahre, kann man selbst in den viel diskutierten HadCRUT3-Daten eine Erwärmung der Erde aufzeigen, die in den letzten 100 Jahren bei ca. 0,8 °C bis 0,9 °C liegt:

Die globalen Jahrestemperaturen seit 1850 (alle Daten: Climate Research Unit).

Extrapoliert man die Daten der letzten 30 und 100 Jahre linear, erhält man die durchgehenden Kurven im Diagramm, welche bis 2100 eine globale Temperaturerhöhung von ca. 1 °C bzw. ca. 2 °C suggerieren. Blöderweise hängen die Klima-Daten aber voneinander ab, weshalb die lineare Interpolation zu ausgesprochen ungenauen Ergebnissen führt. Bereits seit einigen Jahren ist bekannt, dass die Änderungen der globalen Temperatur auf der Basis langer Zeitskalen miteinander gekoppelt sind (E. Koscielny-Bunde et al., Phys. Rev. Lett. 81A, 729 (1998), „Indication of a Universal Persistence Law Governing Atmospheric Variability“). Erst bei genügend großem zeitlichem Abstand t vergisst das Klima die Vorgeschichte, dieser Zusammenhang kann in akzeptabel guter Näherung nach folgendem Potenzgesetz mit Korrelationsexponenten γ notiert werden:

Für diese Persistenz des Klimas zeichnet in erster Linie die Kopplung Ozean-Atmosphäre verantwortlich (etwa El Niño und Southern Oscillation). Diese Vorgänge kennt man auch aus den alltäglichen Wettererfahrungen: Mit „heute wird’s so wie gestern“ liegt man gar nicht mal so schlecht. Ein warmer Tag folgt eben eher auf einen warmen vorausgehenden Tag als ein kalter. Diese Tendenz bleibt auch auf Monate und Jahre hinweg erhalten, wenn auch mit verminderter Auswirkung.

Wirken nun aber äußere Prozesse auf das System ein, werden die Abweichungen vom Mittelwert systematisch und kennzeichnen einen Trend, der ganz klar von der natürlichen Erhaltungsneigung des Klimas zu trennen ist. Sind derartige Trends der Erinnerungsfunktion des Klimas überlagert, können diese auf die Persistenz Einfluss nehmen und auf den ersten Blick anomale Verläufe der Temperatur verursachen. So etwa scheint die Erhöhung der letzten 30 Jahre aus dem Rahmen zu tanzen.

Aber könnte diese Anomalie nicht einfach nur eine stärkere Schwankung um den Mittelwert sein, die sich auf längere Sicht einfach im Rahmen der Persistenz erklären ließe?

Um diese Behauptung zu analysieren, kann man über die Untersuchung von längeren Temperaturreihen den Korrelationsexponenten für die natürliche Persistenz der globalen Temperatur abschätzen. Eine Untersuchung aus dem Jahre 2006 ergibt einen Wert für γ zwischen 0,1 und 0,4, spätestens seit dem Jahr 1990 muss die Erwärmung stark trendbehaftet sein (D. Rybski et al., Geophys. Res. Lett. 33, L06718 (2006), „Long-term persistence in climate and the detection problem“).

Im Zeitraum zwischen 1880 und 2006 sind die 13 wärmsten Jahre nach 1990 zu finden. Eine Arbeit aus dem Jahre 2008 berechnet die Wahrscheinlichkeit, dass so etwas in unkorrelierten Daten auftritt, zu 10^-14, ist also beliebig unwahrscheinlich (E. Zorita et al., Geophys. Res. Lett, 35, L24706 (2008), „How unusual is the recent series of warm years?“). Nur sind Klimadaten eben nicht unkorreliert, weshalb die Autoren synthetische Reihen mit variablem Gedächtnis untersuchten. Für die oben erwähnten realistischen Werte zwischen 0,1 und 0,4 für den Korrelationsexponenten ergibt sich dann eine Wahrscheinlichkeit von 10^-3, dass innerhalb einer Temperaturreihe von 127 Jahren die 13 wärmsten innerhalb der letzten 17 Jahre zu finden sind. Für natürliche Fluktuationen wird es damit verdammt eng…