Das Zeitalter der Industrie

Der Klimawandel

Die Erde wird wärmer, und wichtigste Ursache ist der Mensch: Vor allem die Verbrennung fossiler Brennstoffe, aber auch die Rodung von Wäldern haben die Konzentration an Treibhausgasen in der Atmosphäre ansteigen lassen. Eine Verdoppelung der Konzentration an Kohlendioxid (bisher ist der Wert von 280 auf 400 ppm gestiegen) würde die Temperatur der Erde um etwa 3 Grad Celsius ansteigen lassen - und das hätte katastrophale Folgen.

Die Erde hat Fieber

In den letzten 60 Jahren ist die Durchschnittstemperatur der Erde um 0,9 Grad Celsius gestiegen (siehe die folgende Abbildung und die Erläuterung darunter).

Erderwärmung: In den letzten 100 Jahren wurde die Erde um 0,74 °C wärmer

Beobachtete Änderung der durchschnittlichen Erdoberflächentemperatur seit Beginn der
 flächendeckenden Temperaturmessung. Die Punkte zeigen Jahreswerte, die schwarze Linie
über ein Jahrzehnt gemittelte Durchschnittwerte und der blaue Bereich zeigt die Unsicherheiten an.
Quelle der Abbildung: IPCC: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Summary for
Policymakers
, eigene Übersetzung.

Die globalen Temperaturdaten stammen im wesentlichen aus drei Quellen, die Messdaten aus der ganzen Welt sammeln: der amerikanischen NASA mit dem Goddard Institute for Space Studies (von dem auch die Angaben über die 10 wärmsten Jahre seit Beginn der Klimaaufzeichnungen rechts stammen), der US-Wetter- und Ozeanographiebehörde NOAA sowie aus der Zusammenarbeit des britischen Wetteramtes mit dem Klimaforschungsinstitut der Universität East Anglia (Climate Research Unit - CRU).

Wird die Erde wirklich wärmer?

Manche “Skeptiker” bezweifeln einen Temperaturanstieg. Die Messungen würden ein falsches Bild liefern, die die Messstationen durch die zunehmende Verstädterung der Erde beeinflusst werden (Städte sind in Folge der Erwärmung von Asphalt und Beton oft wärmer als das Umland). Solche lokalen Effekte werden bei der Auswertung der Daten aber bereits herausgerechnet, und auch ländliche Messstationen und Messungen über den Meeren zeigen eine Erwärmung. Unter Fachwissenschaftlern gilt die Erderwärmung daher als gut gesichert.

Im Jahr 2011 hat eine groß angelegte Untersuchung durch eine Forschungsgruppe unter Richard Muller, Physikprofessor an der Universität Berkeley und selbst nach eigenem Bekunden “milder Skeptiker”, bei der 1,6 Milliarden Temperaturmessungen aus 15 Datenbanken mit einer ganz neuen Methode ausgewertet wurden, die bekannten Ergebnisse bestätigt: In den letzten 60 Jahren ist die Erde um 0,9 °C wärmer geworden. Die Kritik an den bisher verwendeten Methoden zur Temperaturerfassung ist nach Ansicht der Autoren nicht gerechtfertigt - die Erde wird tatsächlich wärmer.

Zur Studie der Universität Berkeley:
Berkeley Earth Website:
>>
http://berkeleyearth.org/index.php (hier sind sowohl die Daten als auch verwendete Methode dokumentiert).

Wie können "Klimaskeptiker" wie Fritz Vahrenholt (Mitautor des Buchs "Die kalte Sonne") dennoch davon reden, dass die "Erderwärmung seit über 10 Jahren zum Stillstand gekommen ist" (3)? Sie ignorieren einfach, dass die mittlere Jahrestemperatur aufgrund natürlicher Faktoren um plus/minus 0,2 °C schwankt (wie jeder weiß - es gibt kalte und warme Jahre). Wenn man dann die aktuelle Temperatur mit 1998 vergleicht, ist es nicht mehr wärmer geworden - 1998 war aufgrund eines >> El-Niño-Ereignisses das viertwärmste Jahr seit Beginn der Temperaturmessungen. Solche Schwankungen gleichen sich aber langfristig aus, und ohne die Schwankungen ist der Trend zur Erderwärmung ungebrochen, mehr dazu (und link zur Erklärung weiterer Tricks) in >> Anmerkung 1.

Siehe auch: >> Wie sicher sind die Ergebnisse der Klimaforscher?

Weitere Details zur Temperaturerhöhung:
Die Erderwärmung der letzten 100 Jahre. Eine Studie von >> Hansen et al. 2006

Das Bild der Erwärmung spiegelt sich auch in den Ozeanen wider, deren Wärmeinhalt ebenfalls deutlich ansteigt (siehe folgende Abbildung). Die Ozeane erwärmen sich langsamer als die Erdatmosphäre, nehmen aber insgesamt eine wesentlich größere Wärmemenge auf; sie stellen damit einen noch besseren Indikator für den Klimawandel dar. Die aufgenommene Wärmemenge in den letzten 40 Jahren entspricht dem Vierhundertfachen der jährlichen Weltenergieproduktion!

Veränderung des Wärmeinhalts des Ozeans

Veränderung des Wärmeinhalts der Ozeane seit 1951 im Verhältnis zum
Ausgangsjahr 1961. Der graue Bereich zeigt die Unsicherheiten an.
Quelle der Abbildung: nach Synthesis Report Climate Change: Global Risks,
Challenges & Decisions.
Copenhagen 2009, 10-12 March, eigene Übersetzung.

Die Erwärmung der Meere widerlegt auch die Behauptung mancher Klimaskeptiker, dass die Erderwärmung an natürlichen Faktoren wie >> El Niño liegt: Dann müssten die Meere nämlich auf Dauer Energie verlieren, also abkühlen. Tatsächlich ist dies während eines El-Niño-Jahres (siehe z.B. 1998) auch der Fall, aber die Wärme wird während eines kalten La-Niña-Jahres wieder aufgenommen. Die Energiequelle für die Erwärmung der Erde kommt also nicht von unten, sie kommt von oben: es ist die Sonne.

Es liegt vor allem an den Treibhausgasen

Der Klimawandel liegt jedoch nicht an verstärkter Sonnenstrahlung: Die Schwankungen der Sonnenaktivität sind zyklisch und zeigen keinen Trend, der Temperaturunterschied zwischen Sonnenminimum und Sonnenmaximum liegt auf der Erde bei gerade 0,1 Grad Celsius. (Und das bisherige Temperatur-Rekordjahr 2010 lag in einem Sonnenminimum.)

Wichtigste Ursache ist, dass die einfallende Sonnenstrahlung immer schlechter in den Weltraum zurückgestrahlt werden kann, und daher die Erde erwärmt. Das liegt wiederum an der zunehmenden Konzentration von Treibhausgasen in der Erdatmosphäre (zu den Zusammenhängen zwischen Sonneneinstrahlung, Wärmeabstrahlung und Treibhausgasen siehe die >> Seite zum Klima). Direkte Messungen dieser Treibhausgase gibt es erst seit 1958; die erste, mittlerweile berühmte Messreihe wurde auf dem Mouna Loa auf Hawaii begonnen: Sie zeigt einen kontinuierlichen Anstieg der Konzentration des wichtigsten Treibhausgases Kohlendioxid: 

    Zunahme von Kohlendioxid in der Erdatmosphäre am Mauna Loa auf Hawaii

Die Zunahme des Kohlendioxids in der Atmosphäre, gemessen
 in -> ppm auf dem Mauna Loa auf Hawaii. Die jährlichen Ausschläge
zeigen den Unterschied zwischen Sommer und Winter auf der Nord-
halbkugel: Im Sommer nehmen die Bäume Kohlendioxid auf, im
Winter nicht. Eigene Abbildung, basierend auf: wikipedia commons,
http://commons.wikipedia.org/wiki/Carbon_dioxide (abgerufen am
25.01.2006, ergänzt mit aktuellen Daten des >> NOAA Earth
System Research Laboratory, Stand August 2009).

Aus Eisbohrkernen (mehr >> hier) ist bekannt, dass die Kohlendioxid-Konzentration vor Beginn der Industrialisierung bei 280 ppm lag; der aktuelle Wert von 400 ppm (2013) bedeutet, dass sich etwa 3.000 Milliarden Tonnen Kohlendioxid in der Atmosphäre befinden (siehe auch >> hier); eine Zunahme von über 800 Milliarden Tonnen Kohlendioxid seit Beginn der Industriellen Revolution. Gegenwärtig kommen jedes Jahr über 15 Milliarden Tonnen Kohlendioxid dazu, die zu einem Anstieg der Konzentration um 2 ppm pro Jahr führen. Mittels Isotopenanalyse (>> mehr) konnte nachgewiesen werden, dass über drei Viertel dieses zusätzlichen Kohlendioxids aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe stammt, der Rest vor allem aus dem Abbrennen von Wäldern. Der Anstieg ist nicht noch höher, da ein Teil des produzierten Kohlendioxids von den Ökosystemen aufgenommen wird (>> mehr). Die Konzentrationen anderer Treibhausgase wie Methan haben ebenso zugenommen (siehe >> Die wichtigsten Treibhausgase).

Der Mensch steckt hinter dem Klimawandel

Die Folgen der zunehmenden Konzentration von Treibhausgasen beschäftigen die Wissenschaft seit den 1970er Jahren; im Jahr 1979 veranstaltete die Weltmeteorologie- Organisation (WMO) die erste Weltklimakonferenz. Um den Stand der Wissenschaft zu verfolgen, gründete die WMO gemeinsam mit dem UN-Umweltprogramm (UNEP) den Weltklimarat (International Panel on Climate Change, kurz IPCC). Seine Aufgabe ist es, die Forschungsergebnisse zum Klimawandel zu untersuchen und zu bewerten (>> mehr). In regelmäßigen Abständen fasst der IPCC den Stand der Wissenschaft in Berichten zusammen - bisher in den Jahren 1990, 1995, 2001 und 2007 (siehe >> Der vierte UN-Klimareport); der aktuelle Bericht erscheint gerade (siehe >> Der 5. UN-Klimareport). Diese Berichte sind einer intensiven, dreistufigen Begutachtung unterworfen; sie sind daher die fundierteste und zuverlässigste Quelle über den Kenntnisstand zum Klimawandel. Da sie nur Aussagen enthalten, die wissenschaftlich gesichert sind, sind sie eine konservative (vorsichtige) Herangehensweise an den Klimawandel - mögliche, aber noch nicht gesicherte Folgen des Klimawandels sind gar nicht enthalten (siehe zum Beispiel >> hier).

Im UN-Klimareport 2013 wurde zusammenfassend dargestellt, welchen Einfluss nach heutigem Wissen die verschiedenen vom Menschen verursachten wie auch natürliche Ursachen auf den Klimawandel haben. Vergleichsbasis ist der Strahlungsantrieb, die durch die verschiedenen Faktoren ausgelöste ausgehende Änderung der Energiebalance der Erde (gemessen in Watt pro Quadratmeter) - ein positiver Strahlungsantrieb führt zu einer Erwärmung der Erde, ein negativer Strahlungsantrieb zu einer Abkühlung:

Die wichtigsten Faktoren, die den Klimawandel verursachen

Schätzung des Strahlungsantriebs verschiedener Treiber des Klimawandels im Jahr 2011. Die schwarzen Rauten geben die besten Schätzung an, die Linien stellen die Unsicherheiten dar. Rechts stehen die Zahlenangaben (Unsicherheiten in Klammern) in Watt/m², ganz rechts ist das Ausmaß des wissenschaftlichen Verständnisses (AWV) dargestellt. SH steht für sehr hoch, H für hoch, M für mittel und N für niedrig. Ganz unten die Abschätzung der Summe der vom Menschen verursachten Klimaveränderungen für drei Jahre dargestellt. Abbildung: IPCC: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Summary for Policymakers. © IPCC 2013: WG1-5AR. Eigene Übersetzung.

 

Diese Abbildung verdeutlicht zwei wichtige Forschungsergebnisse: Sie zeigt zum einen, wie gering bei der aktuellen Klimaerwärmung der Beitrag natürlicher Faktoren (nicht nur >> Schwankungen der Sonneneinstrahlung, sondern auch von Vulkanausbrüchen, siehe etwa >> Anmerkung 2) im Vergleich zum Einfluss des Menschen ist: Der weitaus größte Teil der Erderwärmung ist vom Menschen verursacht. Sie zeigt aber auch, dass es menschliche Einwirkungen gibt, die die Erderwärmung vermindern: Partikel in der Luft (Aerosole) sorgen dafür, dass weniger Sonnenstrahlung an der Erdoberfläche ankommt - ohne diesen Effekt wäre der Strahlungsantrieb und damit die Erderwärmung noch höher. Andere >> Luftverschmutzungen, etwa Ruß und troposphärisches Ozon, erhöhen die Erderwärmung zusätzlich, und in der Summe haben die menschlichen Beiträge den Strahlungsantrieb erheblich erhöht und damit zu einer Erwärmung geführt. Der vom Menschen erhöhte Strahlungsantrieb wird sogar eine größere Erwärmung verursachen als die bisher gemessenen 0,8 Grad, da das Klimasystem sehr “träge” ist - die Ozeane mit ihren gewaltigen Wassermengen etwa erwärmen sich nur sehr langsam. Der zusätzliche Strahlungsantrieb wird erst im Laufe von Jahrzehnten als Temperaturerhöhung spürbar werden: Selbst wenn ab sofort die Konzentration an Treibhausgasen gleich bliebe, würde die Temperatur in den nächsten beiden Jahrzehnten um jeweils 0,1 Grad und danach langsamer, aber noch über Jahrhunderte weitergehen - die Erwärmung des Meeres und damit der Anstieg des Meeresspiegels wäre nicht vor dem Jahr 2300 beendet. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass die bereits freigesetzten Treibhausgase im Endeffekt zu einer Temperaturerhöhung von 1,4 Grad führen werden, also langfristig in jedem Fall noch 0,5 Grad zu der bereits gemessenen Erwärmung hinzu kommen.

Was noch zu erforschen bleibt

Wie hängen Strahlungsantrieb und Temperaturerhöhung genau zusammen? Die Unsicherheit bei den Werten zum Strahlungsantrieb in der Abbildung zeigt, dass es noch ungeklärte Fragen gibt. Das Klima ist ein komplexes System (>> mehr), und die Rückkoppelungen machen das Klimasystem schwer zu berechnen, und sind zu einem guten Teil für die Unsicherheiten über das tatsächliche Ausmaß des vom Menschen verursachten Klimawandels verantwortlich. Wichtige Erkenntnisse über die tatsächliche Klimasensitivität, wie die Empfindlichkeit des Klimasystems auf Änderungen im Strahlungshaushalt genannt wird, liefern daher Erkenntnisse aus der >> Klimageschichte: Im aktuellen IPCC-Klimareport wird aus der Auswertung aller vorliegenden Untersuchungen geschlossen, dass eine Verdoppelung des Kohlendioxid-Gehalts in der Erdatmosphäre zu einer Erwärmung zwischen 1,5 und 4,5 Grad Celsius führen würde, wobei die meisten Untersuchungen auf eine Erwärmung um drei Grad Celsius hindeuten. Bei diesem Wert würde man für die Gegenwart eine Erwärmung von 0,7 bis 0,9 Grad Celsius erwarten - eine gute Übereinstimmung mit dem gemessenen Wert von 0,8 Grad Celsius.

Wie sicher sind die Ergebnisse der Klimaforschung?

In jedem komplexen wissenschaftlichen Bild gibt es strittige Details, Unsicherheiten und Fehler. Gute Wissenschaft erkennt diese an, und gibt die Unsicherheiten zu. Dies tut auch der IPCC, siehe etwa die Spannbreite der Angaben zur Temperaturerhöhung durch Kohlendioxid (oben). In der öffentlichen Diskussion haben es skeptische Wissenschaftler manchmal schwer, nicht missverstanden zu werden: manche "Klimaskeptiker" nutzen diese Diskussion, um grundsätzliche Zweifel an einem Klimawandel zu sähen - und da sie selber scheinbar keine Unsicherheiten kennen (also gerade keine Skeptiker sind), sind ihre Positionen für manche Menschen, die sich mit komplexen Fragen nicht auseinander setzen wollen, attraktiv.

Tatsächlich geht aber die Diskussion unter Fachwissenschaftlern nur darum, wie stark die Auswirkungen sein werden (und nicht, ob sie eintreten). Wie oben dargestellt, ist der UN-Klimareport eher eine konservative (vorsichtige) Auslegung der Daten. Eine Entschuldigung für weiteres Abwarten sind die offenen Fragen jedenfalls nicht, denn schon die bisher eingetretene Temperaturerhöhung hat >> spürbare Folgen. Dabei ist nicht die Erwärmung der Erde an sich das wichtigste Problem, sondern der hiervon ausgelöste Klimawandel: Wettermuster, etwa die Verteilung und Häufigkeit von Niederschlägen und Trockenheit, verändern sich - und da sowohl die natürlichen Ökosysteme als auch die menschliche Infrastruktur an die bestehenden Verhältnisse angepasst sind, drohen bei einer schnellen Veränderung >> katastrophale Folgen. Eigentlich sollte gerade die Unsicherheit uns zum Handeln anhalten: Es gibt eben keine Garantie, dass der beste Fall eintritt. Der “Economist” verglich Handeln gegen den Klimawandel mit einer Versicherungsprämie: Eine relativ geringe Ausgabe schützt vor katastrophalen Folgen.

Es gibt noch einen weiteren Grund, der gegen Abwarten spricht: Die meisten >> Maßnahmen gegen den Klimawandel sind auch aus anderen Gründen sinnvoll, etwa zur Verbesserung der Luftqualität - die Luftverschmutzung in Städten und schlechte Luft in Innenräumen durch Holzfeuer gehören zu den >> 10 wichtigsten Umweltproblemen der Menschheit. Maßnahmen zum Schutz der Regenwälder sind gleichzeitig Maßnahmen zum Schutz der biologischen Vielfalt. Alleine die Einsparungen durch bessere Luftqualität würden die Kosten des Klimaschutzes mehr als ausgleichen!

Wie stark die Erwärmung der Erde letztendlich ausfällt, hängt neben der Klimasensitivität natürlich auch davon ab, wie hoch die Konzentration an Treibhausgasen schließlich wird - und diese hängt davon ab, wie schnell welche Maßnahmen ergriffen werden (>> Strategien gegen den Klimawandel). Da das Klimasystem träge ist, die Treibhausgase in der Atmosphäre langlebig und ein sofortiger Stopp aller Emissionen praktisch unmöglich ist, ist eine Temperaturerhöhung um 2 Grad Celsius wohl kaum noch zu vermeiden (>> Wie können wir den Klimawandel stoppen?). Wenn ). Wenn nicht bald entschieden gehandelt wird, könnten es auch 6 Grad werden. 6 Grad Celsius - das ist der Unterschied zwischen einer Eiszeit und dem heutigen Klima. Das wäre eine Erde, wie die Menschheit sie noch nicht kennt. Mit anderen Worten: “Wir führen ein unkontrolliertes Experiment mit dem einzigen Zuhause durch, das wir haben.” (Bill Collins, Klimatologe am Lawrence National Laboratory, USA). Aber es gibt eine Alternative dazu: Sie heißt >> Energieeffizienz und saubere Energien.

Zusammenfassung von wichtigen Studien zum Klimawandel:
>> Die Kosten des Klimawandels (Stern-Report, 2006)
>> Der 5. UN-Klimareport (2013)

 

Klimawandel gefährdet die Funktionsfähigkeit der Ökosysteme

Empfehlenswerte Websites zum Thema

 Logo der Website "Den Klimawandel verstehen"

>> Den Klimawandel verstehen: Eine allgemeinverständliche Einführung in den Klimawandel.

>> www.ipcc.ch: Website des International Panel on Climate Change; Berichte können dort heruntergeladen werden (englischsprachig). Eine deutschsprachige Zusammenfassung des Berichts von 2007 ist >> hier (unten auf der Seite unter “Translations into non-UN languages”) zu finden.

>> www.realclimate.org: aktuelle Fachinformationen und Stellungnahmen zur Diskussion von Klimawissenschaftlern (englischsprachig); >> KlimaLounge (deutschsprachig).

>> U.S. Global Change Research Program: Aktuelle Informationen zum Klimawandel von den wichtigsten US-amerikanischen Forschungseinrichtungen (englischsprachig).

>> www.umweltbundesamt.de/klimaschutz/index.htm: Eingangsseite zu den Klimaschutz-Informationen des Umweltbundesamtes.

Weiter mit Die Folgen des Klimawandels:
     >> Die Vorboten
     >> Womit wir in Zukunft noch rechnen müssen
>> Klimapolitik
>> Strategien gegen den Klimawandel

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© Jürgen Paeger 2006 - 2014

Die 10 wärmsten Jahre seit Beginn der flächen- deckenden Klima-messungen (in der Reihenfolge der Jahres-mitteltemperatur an der Erdoberfläche) waren:

- 2010
- 2005
- 2007
- 1998
- 2002
- 2013
- 2003
- 2009
- 2006
- 2012

Damit lagen die zehn wärmsten Jahre seit Beginn der Klimamessungen in den letzten 16 Jahren!

Quelle:
>> Temperaturdaten NASA/ Goddard Institute for Space Studies (Stand 21.03.2014)

Aktuell: >> Der 5. UN-Klimareport

Wie kann man den Klimawandel durch Treibhausgase von dem durch veränderte Sonnenstrahlung unterscheiden?

Die Sonnenstrahlung kann man zum einen durch Satelliten heute sehr genau messen, und ihre Schwankungen reichen nicht aus, den Klimawandel zu erklären; zum anderen unterscheiden sich die beiden bei den Temperaturverläufen in der Atmosphäre: Da Treibhausgase den Wasserdampfgehalt ansteigen lassen und Wasserdampf bei der Kondensation zu Regentropfen latente Wärme freisetzt, wird die Temperatur in der unteren Atmosphäre erhöht; eine zunehmende Sonnenstrahlung erhitzt dagegen insbesondere die Stratosphäre. Die erhöhte Erwärmung der unteren Atmosphäre kann mit Satelliten heute nachgewiesen werden, und bestätigt die Rolle der Treibhausgase bei der Erderwärmung.