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Raten statt rechnen?

Was Computermodelle über künftige Entwicklungen in der Natur verraten, ist oft so unpräzise, dass man ebenso gut aus dem Bauch heraus schätzen kann - sagen zwei US-Geologen, die lange mit solchen Rechenprogrammen gearbeitet haben

Frau Pilkey-Jarvis, Herr Pilkey, warum misstrauen Sie Computermodellen?

PILKEY: Weil mathematische Vorhersagen für natürliche Prozesse immer gescheitert sind. Der Glaube, Computermodelle könnten die Zukunft akkurat vorhersagen, ist gefährlich und schädigt die Gesellschaft. Die Modelle verleiten zu schlechten politischen Entscheidungen - weil sie auf einem schlechten Verständnis der Natur gründen.

Warum scheitern Computermodelle?

Pilkey-Jarvis: Die Natur ist viel zu komplex, um sie mit Mathematik zu erfassen. Nehmen Sie das relativ einfache Beispiel, vorherzusagen, wie viel Sand von den Wellen in der Brandungszone eines Strandes transportiert wird. Mindestens 50 Faktoren beeinflussen den Sandverlust, beispielsweise die Wellenhöhe, die Größe der Sandkörner, die Gezeiten, die Häufigkeit von Stürmen oder der Winkel, in dem die Wellen auflaufen. Das am häufigsten benutzte Computermodell berücksichtigt lediglich 8 Faktoren. Diese 8 sind die wichtigsten, aber auch die anderen 42 können den Sandverlust beeinflussen. Die Bedeutung der Einflussfaktoren variiert von Jahr zu Jahr und von Strand zu Strand. Man kann niemals wissen, mit welcher Intensität, in welche Richtung, mit welcher Häufigkeit und wie lange die einzelnen Parameter wirken. Eine akkurate Vorhersage des Sandtransportes entlang einem Strand ist somit selbst unter normalen Umständen unmöglich. Das wichtigste Problem ist dabei aber noch gar nicht berücksichtigt: die Sturmfluten. Sie sorgen für den größten Sandverlust - und niemand weiß, wann sie eintreten.

In Ihrem neuen Buch* plädieren Sie dafür, die Computermodelle zu vergessen und stattdessen auf gut Glück Sand aufzuschütten. Hat sich das tatsächlich als ebenso erfolgreich erwiesen?

Pilkey: Ja, denn bei diesem "Kamikaze- Ansatz" weiß zwar niemand, wie lange ein Strand den Angriffen des Meeres standhalten wird. Aber mit Computern weiß es eben auch keiner.

Sie klagen, dass die Modelle oft einfach "Feigenblätter" für Politiker seien. Was meinen Sie damit?

Pilkey-Jarvis: Sie dienen Politikern als Schutzschild, hinter dem sie kontroverse Entscheidungen verstecken können. So wie im Falle der Kabeljau-Fischerei vor Neufundland: Dort gab es alarmierende Berichte über zurückgehende Fangmengen, aber die Politiker ignorierten sie - weil die Modelle weiterhin ergiebigen Fischfang prognostizierten. Es waren Modelle, die alle biologischen und ozeanografischen Faktoren berücksichtigen mussten, die die Entwicklung von Kabeljau vom Larvenstadium an beeinflussen. Und die ebenso berechnen mussten, wie sich die Nahrung der Kabeljaue und ihrer Jäger entwickeln werden. Vor zwölf Jahren brach die Kabeljau- Fischerei vor Neufundland dann zusammen - es war das Ende der wohl größten Fischindustrie aller Zeiten.

Auch für die Pleite des Enron-Konzerns vor sechs Jahren machen Sie Computermodelle verantwortlich.

Pilkey: Wer kennt schon all die Gründe, die zum Zusammenbruch von Enron führten? Aber die Computermodelle waren Teil des Problems. Sie wurden genutzt, um Profite vorherzusagen. Die Modelle lieferten stetig optimistische Ergebnisse, die sich zumeist als falsch erwiesen. Möglicherweise hätte das frühzeitig auffallen können, wenn mal jemand die Vorhersagen mit der Realität verglichen hätte. Aber das tat niemand.

Auch andere berühmte Computerprognosen erwiesen sich als falsch. 1972 sagte der Club of Rome - ein Zusammenschluss von Wissenschaftlern und Industriellen - mit dem "Pessimisten-Modell" die Zukunft der Menschheit vorher. Eine Prognose besagte, dass die Menschheit bis zum Jahr 2000 fast alle Rohstoffe verbraucht haben werde.

Pilkey-Jarvis: Das ist ein Beispiel dafür, wie ein Modell für eine Aufgabe eingesetzt wurde, die unmöglich zu bewältigen war. Es nahm für sich in Anspruch, alle globalen Wechselwirkungen zu berücksichtigen: die natürlichen Ressourcen, die Weltwirtschaft, die Bevölkerungen, die Weltpolitik, Industrieproduktion und Verschmutzung. Das konnte niemals klappen.

Jetzt sagen Computermodelle eine Klimaerwärmung mit katastrophalen Folgen voraus. Sind die Klimaprognosen ebenfalls nicht vertrauenswürdig?

Pilkey: Klimamodelle können das Klima nicht akkurat vorhersagen. Aber sie liefern immerhin wichtige Hinweise: Die Hauptaussage, dass Treibhausgase die Luft erwärmen werden, ist wahrscheinlich korrekt. Allerdings sollten die Zahlen, die in diesem Jahr von den Vereinten Nationen veröffentlicht wurden, mit Vorsicht betrachtet werden. Beispielsweise sagen manche Klimamodellierer vorher, dass wir nur noch zehn bis zwölf Jahre haben, um mit der Eindämmung des Treibhausgas-Ausstoßes zu beginnen. Danach sei die Erwärmung nicht mehr aufzuhalten. Diese Warnung ist nicht zu halten. Aber die Eindämmung des Abgasausstoßes wäre vermutlich dennoch eine gute Idee.

Also können Computermodelle doch nützlich sein?

Pilkey-Jarvis: Sie können grundsätzliche Trends aufzeigen: Wir glauben zum Beispiel nicht, dass man vorhersagen kann, in welchem Ausmaß der Meeresspiegel steigt. Aber man kann feststellen, dass die Meere weiter steigen werden. Und auf dieser Basis lassen sich politische Entscheidungen treffen.

Im Gegensatz zu anderen Wissenschaftlern kritisieren Sie die mathematischen Formeln der Modelle grundsätzlich. Weichen die Ergebnisse der Modelle von der Realität ab, werden die Formeln für gewöhnlich angepasst: Es werden neue Zahlen in die Formeln geschrieben, damit die Ergebnisse stimmen. Die Wissenschaft spricht von Flusskorrekturen. Funktioniert die Anpassung der Formeln nicht ganz gut? Immerhin bilden etwa die Klimamodelle viele Klimaschwankungen nach.

Pilkey: Die Flusskorrekturen sind ein sehr ernster Defekt der Modelle. Das verdeutlichen zum Beispiel die Küstenschutzmodelle: Damit sie die Sandmenge, die die Wellen transportieren, korrekt berechnen, wurde der Koeffizient k in die Formeln geschrieben. In den 1970er Jahren hatte k den Wert 0,77. Mit den Jahren hat sich k um mehr als das Doppelte verändert. Ehrlicherweise muss man also feststellen, dass k aus der Luft gegriffen ist. Man wollte einfach sicherstellen, dass das Ergebnis des Modells der Realität nicht widerspricht. Mit anderen Worten: Die Flusskorrekturen basieren nicht auf der Physik der Natur. Wir nennen sie Geschmacksfaktoren.

Ihre Kollegen verweisen jedoch gern darauf, dass sich die Modellergebnisse mit der Zeit nachweislich verbessert haben. Je weniger die Ergebnisse schwankten, desto robuster seien sie.

Pilkey-Jarvis: Auch das ist ein Irrtum. Um die Modelle zu testen, werden die Werte für jeden Einflussfaktor immer wieder verändert. So will man herausfinden, welche Einflüsse sich besonders stark auf das Ergebnis auswirken. Ist es im Falle der Küstenschutzmodelle die Höhe der Wellen oder der Winkel, in dem sie einlaufen, oder ein anderer Faktor? Aber mit diesen Experimenten ermittelt man lediglich die Empfindlichkeit der Faktoren im Modell, nicht ihren Einfluss in der Natur - ein entscheidender und häufig missachteter Unterschied.

Wie kann das Verständnis von Computermodellen verbessert werden?

Pilkey: Das Einfachste wäre, alle Annahmen und Vereinfachungen jedes Modells routinemäßig offenzulegen. Das würde es Laien ermöglichen, Modelle mit der Realität abzugleichen. Manche Modelle sind unergründliche "Black Boxes", ihre Ergebnisse sollten abgelehnt werden. Dazu gehören beispielsweise die niederländischen und dänischen Küstenmodelle.

Sie plädieren also nicht dafür, Computermodelle abzuschaffen?

Pilkey-Jarvis: Für die Berechnung von Trends sollten wir weiter auf sie setzen. Aber wir müssen aufhören, anzunehmen, mathematische Modelle könnten genaue Ergebnisse liefern. Wir Wissenschaftler haben etwas versprochen, das wir nicht halten können, und die Öffentlichkeit muss das verstehen. Genaue Antworten auf viele gesellschaftliche Fragen können wir nicht liefern.

Bedeutet das nicht, dass man zur Untätigkeit gezwungen ist?

Pilkey: Im Gegenteil. Wir empfehlen ein Management der Anpassung. Anstatt sich auf Computermodelle zu verlassen, sollte man stärker Messungen in der Natur vertrauen. Das Übervertrauen in die Computerrechnungen hat dazu geführt, dass wir Beobachtungen in der wirklichen Welt missachten. Das muss sich ändern. Indem wir uns eingestehen, dass wir keine genauen Vorhersagen erlangen können, machen wir unser Wissen über die Natur transparenter. Damit würden wir die gesellschaftlichen Entscheidungen auf eine solidere Grundlage stellen. Und die Klarheit hätte einen weiteren Vorteil: Es würde deutlich, welche Entscheidungen wirklich nützlich sind - und welche aus politischen Gründen getroffen werden.

*"Useless Arithmetic", Columbia University Press, 2007

Interview: Axel Bojanowski/print
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