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„Klimamodelle spiegeln Umweltverhalten“ – Gabriele Gramelsberger im Gespräch

Gabriele Gramelsberger; © privatGabriele Gramelsberger; © privatHochleistungsrechner und Computerexperimente gehören so selbstverständlich zum Alltag von Klimaforschern wie früher das Teleskop zu dem der Astronomen. Und sie führen sie zu ganz neuen Formen der Wissensproduktion, sagt Gabriele Gramelsberger. Mit Goethe.de sprach die Wissenschaftsphilosophin über den Alltag von Klimaforschern, die Glaubwürdigkeit von Computersimulationen und darüber, warum uns diese weitblickender und reflexiver machen.

Frau Gramelsberger, in Ihrem Buch „Computerexperimente: Zum Wandel der Wissenschaft im Zeitalter des Computers“ (2010) beschreiben Sie, wie Computer die Praktiken von Klimaforschern tiefgreifend verändern. Welchen Stellenwert hat der Computer für Klimaforscher?

Als Lewis Fry Richardson um das Jahr 1920 herum versuchte, per Hand die Luftdruckänderung für vier Gitterpunkte eines Klimamodells zu berechnen – es war der erste Versuch einer numerischen Wettervorhersage –, benötigte er dazu sechs Wochen. Am Ende lag er mit seinen Berechnungen völlig falsch. Heute können Computer durch ihre Rechenkraft hochkomplexe Modelle mit weitaus mehr Gitterpunkten berechnen.

Für Klimaforscher ist der Computer ein allgegenwärtiges Instrument. Er wird zum Austausch von Wissenschaftlern untereinander, zum Forschen, Experimentieren und Prognostizieren benutzt. Wir beobachten eine methodologische Revolution in den Naturwissenschaften, ausgelöst durch computergestützte Experimente.

Wenn der Computer Wissen schafft

Was heißt das konkret?

Cover des Buchs „Computerexperimente“; © Transkript VerlagIndem sich Klimaforscher vielschichtigen natürlichen Prozessen zuwenden, verlassen sie den sicheren Rahmen monokausaler Zusammenhänge. In diesem Erkenntnisprozess spielt der Computer als neues Instrument der Wissensproduktion eine ganz entscheidende Rolle.

Meine These ist, dass sich der Wandel in der Wissensproduktion – Merkmale hierfür sind etwa Interdisziplinarität, Anwendungsbezug und Problemorientierung − weniger durch institutionelle und strukturelle Veränderungen in der Forschung erklären lässt, als vielmehr durch den enormen Stellenwert von Computerexperimenten für Forscher, allen voran für Klimaforscher.

Verringern der Fehlerquote

Wer entwickelt die Programme, mit denen die Klimaforscher arbeiten?

Wissenschaftler am Computer; © ColourboxDie Klimaforscher selbst. Dazu stützen sie sich auf „Fortran,“ die älteste Computersprache der Welt, die Programmierer von IBM 1954 entwickelten. Mit ihrer Hilfe lassen sich mathematische Formeln relativ unproblematisch in einen Programmiercode übersetzen, der leicht zu lesen ist. Und diese Lesbarkeit ermöglicht es, Codes auszutauschen.

Was haben die Forschungsinstitute davon, wenn sie Programmiercodes untereinander austauschen?

Es verringert die Fehlerquote, führt zu besseren Ergebnissen und erspart Zeit. Der Kern der Klimamodelle sind naturwissenschaftliche Theorien. Diese wurden vor etwa zwei- bis dreihundert Jahren entwickelt.

Forscher vom Max-Planck-Institut für Meteorologie in Hamburg, die ein Klimamodell für das Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) entwickelten, haben zum Beispiel das Wettervorhersagemodell des European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) in Reading übernommen und modifiziert. Für die Forscher ist es sinnvoll, auf bestehende Wettermodelle zurückzugreifen und sie für die weitere Klimamodellierung anzupassen und zu verändern.

„Jahrzehntelange kollektive Schreibarbeit“

Gibt es einen Punkt, an dem Simulationen zu Fiktionen werden?

Wetterphänomen; © ColourboxEine Computersimulation wird zur Fiktion, wenn die empirische Basis fehlt: Wenn Forscher sich also auf Annahmen stützen, über die sie empirisch keine ausreichenden Daten haben. Aber das Unternehmen der Wissenschaft ist ein empirisches. Klimaforscher versuchen daher, nur Theorien in die Modelle einfließen zu lassen, die empirisch gesichert sind.

Warum sollte sich die Gesellschaft auf wissenschaftliche Aussagen verlassen, die auf Simulationen beruhen?

Die Messinstrumente der Klimaforscher sind über Jahrzehnte entwickelt worden, bis sie zur heutigen Reife gelangten. Klimaforschung ist ein kollaboratives Unternehmen, an dem Tausende Forscher auf der ganzen Welt beteiligt sind. Ihre Modelle beruhen auf einer jahrzehntelangen kollektiven Schreibarbeit.

Eine neue Art von Wissen

Was sagen uns Klimamodelle überhaupt?

Klimamodell; © DFGKlimamodelle beruhen auf physikalischen Grundannahmen. Sie zeigen uns, dass das Klima eine riesige Wärmekraftpumpe ist, die Arbeit verrichtet. Wir Menschen leben seit rund 10.000 Jahren in einer relativ stabilen Klimazone. Das Überleben der Menschheit hängt davon ab, dass es keine allzu großen Schwankungen des Klimas gibt.

Welchen philosophischen Erkenntniswert besitzen Computersimulationen in der Klimaforschung?

Sie liefern eine neue Art von Wissen, das zwar keine eindeutigen Aussagen darüber zulässt, was wahr oder falsch ist, dafür aber komplexe Zusammenhänge reflektiert. Klimamodelle synthetisieren verschiedene theoretische Ansätze, die jedoch deshalb nicht immer bessere Erklärungen von natürlichen Prozessen in einem linearen Fortschritt zulassen. Vielmehr sind sie komplexe Wirk- und Rückkoppelungsgefüge. Sie unterliegen einer anderen Forschungslogik als traditionelle naturwissenschaftliche Erkenntnisinstrumente, die jeweils nur einen einzigen Ausschnitt der Wirklichkeit experimentell untersuchen, dafür aber gesichertes Wissen produzieren.

Komplexität oder synoptische Erkenntnis, die wir von der Klimamodellierung her kennen, werden zunehmend Teil des allgemeinen Weltbildes. Klimamodelle halten uns einen Spiegel unseres Umweltverhaltens vor. Das ist neu.

Gabriele Gramelsberger arbeitet als Wissenschaftsphilosophin am Institut der Philosophie der Freien Universität Berlin. Sie beschäftigt sich mit dem Wandel der Wissenschaft durch die Einführung des Computers. Aktuell leitet sie den BMBF-Forschungsverbund Embodied Information, der den Einfluss der Informationstechnologie auf die Biotechnologie untersucht. Im Februar 2011 erschien ihr gemeinsam mit dem Klimaforscher Johann Feichter herausgegebene Buch Climate Change and Policy.
Arnd Zickgraf
arbeitet als Wissenschaftsjournalist und Publizist in Bonn.

Copyright: Goethe-Institut e. V., Internet-Redaktion
Februar 2011

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