Der Klimawandel und seine Ursachen. - Goethe

100. MNU Kongress
Regensburg 2009
Der Klimawandel und seine Ursachen
Christian-D. Schönwiese
Goethe-Universität, Institut für Atmosphäre und Umwelt, Postfach 111932, 60054 Frankfurt
Kurzfassung
Die Rekonstruktion des Klimageschehens zeigt, dass das Klima stets variabel in Zeit und Raum
ist, und dies aus den unterschiedlichsten, zunächst natürlichen Gründen. Aber spätestens seit
dem Industriezeitalter ist der Mensch als global wirksamer Klimafaktor hinzugetreten. Die für
diese Zeit besonders verlässliche und dichte Informationsbasis lässt außer dem im globalen
Mittel beobachteten Erwärmungstrend auch die komplizierten regionalen Strukturen des Klimawandels erkennen. Dazu kommen überlagerte Fluktuationen und Extremereignisse.
Mit Hilfe physikalischer und statistischer Klimamodelle gelingt es, die Anteile der verschiedenen Ursachen im Klimageschehen zu erkennen, wobei im Industriezeitalter natürlich vor allem
die Sonnenaktivität, der Vulkanismus, El Niño und anthropogen die Emission von Treibhausgasen sowie die Bildung von Sulfataerosol bedeutsam sind, mit einem offenbar drastisch zunehmenden Einfluss des Effektes der Treibhausgase. Szenarien und entsprechende Klimamodellprojektionen weisen auf so große Risiken in der Zukunft hin, dass Handeln erforderlich ist.
1. Einführung
Betrachtet man die zeitliche Größenordnung der in
der Erdatmosphäre auftretenden Phänomene, so
reicht sie von Sekundenbruchteilen bis zu Jahrmilliarden [1]. Dabei wird das Klima im Gegensatz zum
Wetter, das im wesentlichen die Zeitskala von Stunden bis Tagen umfasst, langzeitlich definiert. Wetterphänomene gehen aus dieser Sicht in Form einer
Langzeitstatistik (z.B. Häufigkeitsverteilung) in die
Klimabetrachtung ein, wobei international eine Beobachtungszeit von mindestens 30 Jahren als erforderlich angesehen wird. Davon ausgehend führt der
Weg über die Jahrzehnte, Jahrhunderte usw. bis in
die geologische Frühzeit.
Mit Hilfe der indirekten Rekonstruktionen der Paläoklimatologie ist mit maximal 3,8 Mrd. Jahren fast
die gesamte Erdgeschichte (4,6 Mrd. Jahre) klimatologisch überschaubar, allerdings immer ungenauer
und unsicherer, je weiter diese Rekonstruktionen
zurückreichen. Relativ genau sind die letzten ca.
650000 Jahre mit Hilfe von polaren Eisbohrungen
erfassbar, die nicht nur Erkenntnisse über die Temperatur, sondern u.a. auch über die atmosphärische
Zusammensetzung (CO2, CH4, N2O) zugänglich
machen [1,2,3]. Sie zeigen das Wechselspiel der
Kalt- („Eis“-) und Warmzeiten, die primär von den
Orbitalparametern der Erdumlaufbahn um die Sonne
gesteuert werden.
Nach dem Ende der letzten Kaltzeit vor etwa 11000
Jahren ist das Klima thermisch relativ stabil gewesen, was die Entwicklung der Menschheit sicherlich
begünstigt hat, obwohl auch die Klimavariationen
der letzten Jahrtausende in ihren Auswirkungen
nicht unterschätzt werden dürfen. Für sie sind hauptsächlich die Sonnenaktivität und der Vulkanismus,
zusammen mit Zirkulationsschwankungen des Ozeans und der Atmosphäre, verantwortlich.
Im Industriezeitalter, insbesondere in den letzten ca.
100 Jahren, hat dann eine sehr bemerkenswerte weil
rasche Erwärmung eingesetzt. Diese Zeit soll im
folgenden in ihren Klimaaspekten und Ursachen
näher betrachtet werden, bevor in den Schlusskapiteln noch die Zukunftsprojektionen und einige Folgerungen angesprochen werden.
2. Der Klimawandel im Industriezeitalter
Meist steht bei der Betrachtung des Klimawandels
im Industriezeitalter zunächst die global gemittelte
bodennahe Lufttemperatur im Blickpunkt, die als
„Global Warming“ auch in der Öffentlichkeit häufig
diskutiert wird. In ihren Jahresanomalien 1850-2008
ist sie in Abb. 1 dargestellt. Der eigentlich nicht
lineare Langzeittrend, der linear 1901-2000 rund
+0,7 °C beträgt, ist offenbar von ausgeprägten Fluktuationen und Jahresanomalien überlagert, wobei
1998 das bisherige Maximum aufgetreten ist. Diese
vielleicht gering erscheinende Erwärmung ist für das
Klima viel und entsprechend wirksam, was unter
anderem der Rückgang der sommerlichen Meereisbedeckung in der Arktis (seit 1980 ca. 40 %) oder
der Rückzug vieler Gebirgsgletscher (in den Alpen
Volumenverlust seit 1850 insgesamt ca. 50 %) deutlich vor Augen führen [2].
Regional aufgeschlüsselt ergibt sich ein kompliziertes Bild der Temperaturtrends des letzten Jahrhunderts, wobei Maxima bis über 2 °C auftreten und die
im globalen Mittel beobachtete Erwärmung auch
von regionalen Abkühlungen (bis ungefähr -0,7 °C)
begleitet ist [1]. Hinzu kommen jahreszeitliche Unterschiede und Veränderungen der regionalen Strukturen im Laufe der Zeit. Typisch für regionale Betrachtungen ist auch, dass die Jahres- bzw. Jahreszeitenanomalien gegenüber dem Langfristtrend deutlich
ausgeprägter sind als bei großräumiger, insbesonde-
2
Globaltemperatur, Jahresanomalien 1850 - 2008
0,6
1998
Temperaturanomalien in °C .
(relativ zu 1961-1990)
0,4
0,2
1944
1878
0
-0,2
1976
1964
-0,4
1956
1911
1862
-0,6
1850 1860 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
Zeit in Jahren
Abb. 1: Jahresanomalien 1850-2008 (relativ zu 1961-1990) der global gemittelten bodennahen Lufttemperatur,
lila, polynomialer Trend, rot gestrichelt und 30-jährige Glättung, blau; außerdem sind einige extreme Jahre angegeben. Der lineare Trend 1901-2000 beträgt + 0,7 °C, der Flächenmittelwert 1961-2990 liegt bei 14 - 15 °C.
(Datenquelle: Climatic Research Unit, Universität Norwich, England; Bearbeitung: Schönwiese [1], ergänzt).
Deutschland-Temperatur, Jahresanomalien 1761-2008
2,0
Temperaturanomalien in °C .
1,5
1779
1,0
1822
1834
2007
2000
1994
1989/90
(relativ zu 1961-1990, mit 30-jähr. Tiefpassfilterung)
1934
1868
0,5
0,0
-0,5
-1,0
1962/63
-1,5
1940
1996
1956
-2,0
1799
1805
-2,5
1829
-3,0
1760 1780 1800 1820 1840 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000
Zeit in Jahren
Abb. 2: Jahresanomalien 1761-2008 (relativ zu 1961-1990) der bodennahen Lufttemperatur des Flächenmittels
Deutschland, lila, polynomialer Trend, schwarz gestrichelt und 30-jährige Glättung, rot; außerdem sind einige
extreme Jahre angegeben. (Datenquelle: Rapp [11], ergänzt nach Daten des Deutschen Wetterdienstes, Bearbeitung: Schönwiese [1], ergänzt; Der Flächenmittelwert 1961-1990) beträgt 8,3 °C.
Tab. 1: Übersicht der beobachteten bodennahen Temperatur- und Niederschlagtrends in Deutschland (Quelle:
Schönwiese [1] nach Daten von Rapp [11] und des Deutschen Wetterdienstes).
Klimaelement
Temperatur,
Niederschlag,
Frühling
Sommer
Herbst
Winter
Jahr
1901 – 2000
+ 0,8 °C
+ 1,0 °C
+ 1,1 °C
+ 0,8 °C
+ 1,0 °C
1951 – 2000
+ 1,4 °C
+ 0,9 °C
+ 0,2 °C
+ 1,6 °C
+ 1,0 °C
1901 – 2000
+ 13 %
-3%
+9%
+ 19 %
+9%
1951 – 2000
+ 14 %
- 16 %
+ 18 %
+ 19 %
+6%
3
re globaler Mittelung. So ist in Abb. 2, wo die Jahresanomalien 1761-2008 der Flächenmitteltemperatur für Deutschland zusammengestellt sind, zwar ein
ganz ähnlicher Langzeittrend wie bei den Globaldaten zu erkennen, aber die Jahresanomalien unterscheiden sich eklatant. In Deutschland sind nämlich
die bisherigen Temperaturmaxima in den Jahren
2000 und fast gleichauf 2007 eingetreten. Jahreszeitlich gesehen sind einige ebenfalls in jüngerer Zeit
eingetretene Wärmerekorde bemerkenswert, z.B. im
Winter 2006/2007 und im Hitzesommer 2003, der
zudem auch sehr niederschlagsarm gewesen ist.
Ein Blick auf die Langzeittrends von Temperatur
und Niederschlag in Deutschland (vgl. Tab. 1) weist
auf eine etwas stärkere Erwärmung als im globalen
Mittel hin, die sich 1901-2000 ziemlich gleichmäßig
auf alle Jahreszeiten verteilt, in den letzten Jahrzehnten jedoch vor allem im Winter ausgeprägt ist. Hand
in Hand damit gehen Niederschlagszunahmen, mit
Ausnahme des Sommers, wo sich der Trend zu weniger Niederschlag in den letzten Jahrzehnten deutlich verstärkt hat.
3. Das Problem der Extremereignisse
Besondere Beachtung finden wegen ihrer Folgen mit
Recht die Extremereignisse. Sie können in Form von
z.B. extremen Windböen, tagelang anhaltenden
Starkniederschlägen, Hitzesommern usw. in sehr
unterschiedlichen zeitlichen Größenordnungen auftreten (wobei der Sommer in der Klimatologie die
Monate Juni, Juli und August umfasst, der Winter
den Dezember des Vorjahres, Januar und Februar).
So hat der Hitzesommer 2003 in Europa ca. 55000
zusätzliche Todesfälle [4] und einen volkswirtschaftlichen Schaden von 13 Mrd. US$ zur Folge gehabt
[5]. Ähnlich hoch war der Schaden beim Hochwasser im August 2002 in der Elbe-Region. Spitzenreiter aber ist bisher der Hurrikan Katrina in den USA
(insbesondere New Orleans) im August 2005: 125
Mrd. US$ (und 1322 Tote). Insgesamt sieht die
Versicherungswirtschaft bei globaler Betrachtung
einen stark zunehmenden Trend der Schäden durch
sog. „große Naturkatastrophen“ (und zwar von der
Dekade 1960/69 bis 1998/2007 um den Faktor 7[5]).
Dieser Trend hängt aber nicht nur mit dem Wetter
bzw. Klima, sondern auch mit der Zunahme der
Bebauung gefährdeter Gebiete und Wertekonzentrationen zusammen. Unabhängig davon zeigen statistische Analysen zwar nicht überall, aber oftmals eine
Häufigkeitszunahme extrem hoher Temperaturen
(Tagesmaxima, milde Winter, Hitzesommer usw.)
und beim Niederschlag Trends zu teilweise extrem
wenig (Dürren) bzw. extrem viel (Starkniederschläge), was die Überschwemmungsgefahr erhöht. Hinsichtlich Details sei auf die Literatur verwiesen
[1,3,6,7]. Extreme Hitze und Dürre lässt auch immer
wieder Waldbrände außer Kontrolle geraten. Dagegen ist beim Wind die Situation weniger klar, abgesehen von der Tendenz, dass tropische Wirbelstürme
offenbar intensiver werden [3,8].
4. Ursachendiskussion und Modelle
Noch vielfältiger und komplizierter als die Beobachtungsdaten-Situation sind die Ursachen des Klimawandels. Mit Beschränkung auf das Industriezeitalter und relativ großräumig wirksame Prozesse sind
zunächst die Wechselwirkungen im Klimasystem zu
nennen, das aus den Komponenten Atmosphäre,
Hydrosphäre (Salzwasser des Ozeans und Süßwasser
der Landgebiete), Kryosphäre (Land- und Meereis),
Erdoberfläche (Pedo-/Lithosphäre) und der Biosphäre (insbesondere Vegetation) besteht. Als prominentes Beispiel sei das El-Niño-Phänomen genannt, eine
atmosphärisch-ozeanische Wechselwirkung, die sich
in episodischen (Zyklus von ca. 3-7 Jahren) Erwärmungen der tropischen Ozeane, insbesondere des
tropischen Ostpazifiks, äußert.
Dagegen sind in den externen Einflüssen Ursachen
zu sehen, deren Folgen nicht auf die Ursachen zurückwirken, die aber dennoch durch interne Wechselwirkungen modifiziert werden. Beispiele dafür
sind die Sonnenaktivität (Sonnenfackeln, Protuberanzen usw.), die bei Zunahme die (ganze) Atmosphäre erwärmt und der explosive Vulkanismus, der
zu Partikelanreicherungen in der Stratosphäre führt,
mit der Folge dortiger Erwärmungen (durch Absorption von Strahlung) und bodennaher Abkühlung
(durch Streuung der Sonneneinstrahlung).
Der Klimafaktor Mensch, der i.a. den externen Einflüssen auf das Klimasystem zugerechnet wird, ist
schon seit Jahrtausenden aktiv, z.B. durch Waldrodungen in historischer Zeit. Auch das sog. Stadtklima ist von ihm verursacht. Besonders wichtig, weil
von beispielloser Intensität und globalem Ausmaß,
ist jedoch die Emission von klimawirksamen (im
Bereich der terrestrischen Wärmeausstrahlung absorbierenden) Spurengasen. Sie verstärken den sog.
zunächst natürlichen „Treibhauseffekt“ und werden
deswegen „Treibhausgase“ genannt. Dieser Effekt
besteht in einer Erwärmung der unteren Atmosphäre
(Troposphäre) und Abkühlung der Stratosphäre
[1,2,3].
Der Beitrag der „Treibhausgase“ zum natürlichen
bzw. anthropogenen (Zusatz-)„Treibhauseffekt“ ist
sehr unterschiedlich: Bei ersterem dominiert der
Wasserdampf H2O (Beitrag 60 %), bei letzterem das
Kohlendioxid CO2 (Beitrag 56 %). Es ist wegen der
enorm (seit 1900 etwa um den Faktor 16-17) angestiegenen Nutzung fossiler Energie (Emissionsanteil
74 %) und Waldrodungen (Emissionsanteil 23 %,
Rest aus der Zementproduktion und nicht nachhaltiger Brennholznutzung) seit 1800 von rund 280 ppm
auf heute (Jahreswert 2008) 386 ppm in seiner atmosphärischen Konzentration angestiegen. Aber auch
andere Gase wie z.B. das Methan CH4 (Beitrag zum
anthropogenen Treibhauseffekt: 16 %) zeigen
anthropogene Konzentrationsanstiege [1,3].
Die genannten Beiträge der Spurengase zum anthropogenen „Treibhauseffekt“ beruhen auf dem wichtigen Konzept der Strahlungsantriebe [3]. Darunter
versteht man die energetische Störung der Tropo-
4
sphäre (unteren Atmosphäre) durch die verschiedenen externen Einflüsse auf das Klimasystem. Ist
dieser Antrieb positiv, führt er im globalen Mittel
zur Erwärmung, andernfalls zur Abkühlung.
Aus Tab. 2 sind die wichtigsten, für die Globaltemperatur bedeutsamen Strahlungsantriebe ersichtlich.
Als Signal wird dabei der Effekt bezeichnet, der sich
auf einen dieser Antriebe zurückführen lässt.
Schließlich charakterisiert die Signalstruktur den
typischen zeitlichen Verlauf dieses Effektes. Dieser
Verlauf sieht beim wichtigen (negativen) Vulkanismus-Strahlungsantrieb so aus, dass es zu episodischen Abkühlungen (der Troposphäre) von etwa 1-3
Jahren kommt.
Dagegen realisiert sich der die gleiche Größenordnung erreichende (positive) anthropogene „Treibhausgas“-Strahlungsantrieb in einem langfristigen
progressiven Trend, wobei zum mittleren Schätzwert
von 3 Wm-2 das CO2 1,7 Wm-2 beiträgt (was den
bereits genannten Anteil von 56 % ergibt). Nicht
übersehen werden darf der ebenfalls anthropogene,
aber negative Strahlungsantrieb durch troposphärische Sulfatpartikel, die aus der SchwefeldioxidEmission stammen. Er kommt zum Teil indirekt
durch die Veränderung der optischen Eigenschaften
der Wolken zustande. Alle weiteren in Tab. 2 aufgeführten anthropogenen Strahlungsantriebe sind relativ klein.
Der nächste Schritt ist nun, ausgehend von den
Strahlungsantrieben, unter Berücksichtigung aller
wichtigen Wechselwirkungen, einschließlich Rückkopplungen, die Klimareaktion zu simulieren, und
dies nicht nur im globalen Mittel (Energiebilanzmodelle), sondern regional und vertikal möglichst gut
aufgelöst sowie außer für die Temperatur auch für
alle weiteren klimarelevanten Größen (Wasserdampf, Wolken, Niederschlag, Luftdruck, Wind
usw.). Das geschieht in überaus aufwändigen (physikalischen) Modellen der gekoppelten atmosphärisch-ozeanischen Zirkulation (atmosphere-ocean
general circulation models AOGCM), die allerdings
pro Simulation Rechenzeiten von mehreren Monaten benötigen. Trotzdem werden sie ständig verbessert (physikalisch und in der räumlichen Auflösung)
und erweitert (u.a. Hinzunahme der Eisgebiete, Bodeneigenschaften, Vegetation usw. einschließlich
der damit verbundenen Wechselwirkungen).
Das UN Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC [3]) hat nun alle Forschungsgruppen, die
solche Modelle betreiben, gebeten, die in Abb. 1
dargestellten Variationen der Temperatur ab 1900
zum einen ohne und zum anderen mit anthropogenen
Einflüssen (Treibhausgase und Sulfatpartikel) zu
simulieren. Das in Abb. 3 wiedergegebene Ergebnis
zeigt, dass ohne den anthropogenen „Treibhauseffekt“ die Erwärmung in der ersten Hälfte des letzten
Jahrhunderts unterschätzt und insbesondere die Erwärmung der letzten Jahrzehnte nicht erklärt werden
kann. Das stets vorsichtige IPCC beziffert die Wahrscheinlichkeit dieser Aussage mit p = 95 %.
Statistische Abschätzungen mit Hilfe von Regressionen oder besser neuronalen Netzen, die allein von
Beobachtungsdaten ausgehen, kommen zu ganz
ähnlichen Ergebnissen. Sie erlauben zudem eine
genaue Quantifizierung der Signale, vgl. Tab. 2 [9].
Allerdings versagen sie bei den über die Temperatur
hinaus gehenden Klimagrößen und sind prinzipiell
nur auf die Vergangenheit anwendbar.
5. Szenarien und Klimamodell-Projektionen
Wegen des schon bis jetzt eingetretenen Klimawandels und seiner Auswirkungen ist es aber von brennendem Interesse, auch möglichst viel über die künftige Klimaentwicklung zu wissen. Dabei besteht das
Problem, dass die meisten natürlichen Einflüsse wie
z.B. der Vulkanismus nicht vorhersagbar sind. Und
auch das künftige menschliche Verhalten hinsichtlich Bevölkerungs- und ökonomischer Entwicklung,
insbesondere was die Energiepfade betrifft, ist alles
andere als sicher. Daher werden beim Blick in die
Zukunft natürliche Klimavariationen außer Acht
gelassen und das menschliche Verhalten ist durch
alternative Szenarien repräsentiert, die zunächst als
gleich wahrscheinliche mögliche Entwicklungen
angesehen werden. Im Gegensatz zur völlig anders
gearteten Wettervorhersage spricht man daher von
bedingten
Szenarien-gestützten
KlimamodellProjektionen.
Wiederum das IPCC [3] hat nun die Gruppen, die
zur Simulation der Klima-Vergangenheit beigetragen haben, gebeten, auch derartige Zukunftsprojektionen durchzuführen. Dabei sind aus Rechenkapazitätsgründen aus 40 Szenarien die sog. 6 Leitszenarien ausgewählt worden, vgl. Abb. 4. Zur Unsicherheit, welches Szenario sich denn bewahrheiten wird,
kommen offenbar die Unsicherheiten der Modelle,
die (vgl. Abb. 3 und 4) durch eine deutliche Streuung der Simulationsergebnisse ersichtlich sind.
Beim sozusagen klimaunfreundlichsten Szenario
(A1FI, „business-as-usual) wird in den nächsten 100
Jahren gegenüber 1980-1999 eine Erhöhung der
global gemittelten bodennahen Lufttemperatur um
2,4 – 6,4 °C erwartet, beim ehrgeizigsten (rigorose
Klimaschutzpolitik) immer noch 1,1 – 2,9 °C.
Noch mehr streuen die Modellergebnisse bei den
regionalen Strukturen und beim Niederschlag und
Wind prinzipiell noch mehr als bei der Temperatur.
Trotzdem sollen die wichtigsten Modellerwartungen
für das 21. Jahrhundert kurz aufgelistet sein [3]:
• Weitere Erwärmung der unteren Atmosphäre
wie oben beschrieben, dabei Maxima im Winter
polwärts der Tropen.
• Weitere Abkühlung der Stratosphäre (was den
dortigen Ozonabbau begünstigt).
• Weitere Niederschlagsumverteilungen, dabei
u.a. Mittelmeerregion trockener, Skandinavien
und polare Regionen feuchter, in Mitteleuropa
Winter feuchter und Sommer trockener.
• Weiterer Meeresspiegelanstieg, und zwar im
globalen Mittel bis 2100 um 20 – 60 cm.
5
Abb. 3: Beobachtete Jahresanomalien 1900-2005 der global gemittelten bodennahen Lufttemperatur, schwarz
(vgl. Abb.1), und Simulation durch 23 Klimamodellrechnungen, in denen zum einen nur natürliche Einflüsse
berücksichtigt sind (links, blaue Kurven) und zum anderen auch anthropogene (rechts, gelbe Kurven). Das Mittel der Modellrechnungen ist jeweils dick (blau bzw. rot) dargestellt; zudem sind einige Vulkanausbrüche vermerkt (vgl. Text; Quelle: IPCC [3]).
Abb. 4: Beobachteter (schwarz) Anstieg der global gemittelten bodennahen Lufttemperatur (vgl. Abb. 3) und
Klimamodell-Zukunftsprojektionen aufgrund der angegebenen Szenarien (vgl. Text; Quelle: IPCC [3]).
Tab. 2: Globale troposphärische Strahlungsantriebe 1750-2000 (IPCC [3]; a = anthropogen, n = natürlich) und
zugehörige empirisch (mittels neuronaler Netze) geschätzte bodennahe Temperatursignale [9]; vgl. Text.
Art
Strahlungsantrieb
in Wm-2
„Treibhausgase“
a
Troposphär. Sulfat
a
Ruß
Stratosphär. Ozon
Signal
in °C (K)**
Signalstruktur
+ 3,0 (2,7 - 3,6)
0,9 - 1,5
progressiver Trend
- 1,2 (0,4 - 2,7)
0,2 - 0,5
uneinheitlicher Trend
a
+ 0,1 (0,0 - 0,2)
-
Trend
a
- 0,1 (0,05 - 0,15)
-
Trend
Strat. Wasserdampf
a
+ 0,07 (0,02 - 0,12)
-
Trend
Albedo (Landnutzung)
a
- 0,2 (0 - 0,4)
-
Trend
Flugverkehr (Kondensstr.)
a
+ 0,01 (0,003 - 0,03)
-
Vulkaneruptionen
n
max. ≈ - 3 *
0,2 - 0,3
Sonnenaktivität
n
+ 0,1 (0,06 - 0,3)
El Niño (ENSO)
n
(intern)
0,1 - 0,2
episodisch (Monate)
2 x CO2, Gleichgewicht
a
+ 4,4
2,0 - 4,5
progressiver Trend
Klimafaktor
0,1 - 0,2
Trend
episodisch (1 - 3 Jahre)
Fluktuativ
*) Pinatubo: 1991 → 2.4 Wm , 1992 → 3.2 Wm , 1993 → 0.9 Wm ; nach McCormick et al. (1995), siehe [1]
**) nach Schönwiese, Walter u. Brinckmann [9]
-2
-2
-2
6
•
Regional häufigere/intensivere Extremereignisse wie z.B. Hitzewellen, Dürren, Starkniederschläge, Gewitter, Hagel usw., aber im einzelnen sehr unsicher; intensivere tropische Wirbelstürme.
Dabei treten zwei wichtige Problemkreise in Erscheinung. Das eine Problem sind die Zeitverzögerungen im Klimasystem. Eine Folge davon ist, dass
selbst dann, wenn unrealistischerweise die atmosphärische CO2-Konzentration in Zukunft konstant
bleiben würde (vgl. untere gelbe Kurve in Abb. 4)
die Temperatur noch einmal fast um den gleichen
Betrag ansteigen würde, wie sie es seit 1900 schon
getan hat. Daraus ergibt sich eine Zeitverzögerung
zwischen Ursache und Wirkung um einige Jahrzehnte. Beim Meeresspiegel deuten Modellrechungen
sogar auf Zeitverzögerungen von einigen Jahrhunderten hin.
Das zweite Problem sind die Kippschalter-Prozesse
(tipping point elements). Darunter versteht man das
Risiko, dass ab Erreichen einer gewissen Schwelle
des Klimawandels, z.B. Erhöhung der Globaltemperatur, Instabilitäten erreicht werden, die dann nicht
mehr aufhaltbare Vorgänge in Gang setzen [10].
Beim Rückgang der sommerlichen Meereisbedeckung in der Arktis könnte ein solcher KippschalterPunkt schon erreicht, das totale Verschwinden also
vorprogrammiert sein. Beim Grönland-Eisschild, der
im Gegensatz zum Meereis die Meeresspiegelhöhe
beeinflusst, wird eine Größenordnung von 2 °C
diskutiert. Sein Abschmelzen würde den Meresspiegel um 7 m ansteigen lassen. Sehr fraglich ist aber
die Zeit, die dafür veranschlagt werden muss. Die
Schätzungen liegen zwischen 300 Jahren [10] und
mehreren Jahrtausenden [3]. Beim Antarktis-Eis
wird dagegen in Zukunft eher ein Anwachsen erwartet, weil dort wegen des viel tieferen Temperaturniveaus der Effekt zunehmenden (Schnee-) Niederschlags überwiegen dürfte [3].
6. Folgerungen
Es kann kein Zweifel daran bestehen, dass die
Menschheit immer mehr in das Klimageschehen
eingreift und dadurch einen anthropogenen Klimawandel herbeiführt, der in relativ kurzer Zeit, nämlich im Laufe dieses Jahrhunderts ein ähnliches
Ausmaß annehmen könnte wie der Übergang von
der letzten Kaltzeit („Eiszeit“) in die derzeitige
Warmzeit. Das würde eine Art Super-Warmzeit mit
drastischen Konsequenzen, nicht zuletzt auch ökologischer und sozio-ökonomischer Art bedeuten.
Schon jetzt zeigen sich u.a. enorme Schäden durch
Extremereignisse.
Wegen der Zeitverzögerungen im Klimasystem ist
der Klimawandel zumindest der nächsten nahen
Jahrzehnte schon angelegt. Somit werden wir uns
wohl oder übel an diesen nicht mehr vermeidbaren
Klimawandel anpassen müssen (adaptation).
Um diesen Klimawandel aber in einigermaßen erträglichem Ausmaß zu begrenzen – dabei spielen
unter anderem die Kippschalter-Mechanismen eine
bedeutende Rolle, aber auch künftige neue Rückkopplungen wie z.B. Methan-Freisetzung durch
auftauenden Permafrostboden – sind möglichst rasche und effektive Vorsorgemaßnahmen (mitigation)
erforderlich. Dazu gehören, da dem CO2-Problem
die größte Relevanz zukommt, die Steigerung der
Energieeffizienz, die weitgehende Substitution kohlenstoffhaltiger (fossiler) Energieträger, Maßnahmen
im Verkehrsbereich, Vegetationsschutz und nicht
zuletzt ökonomische Maßnahmen wie ein sinnvoll
konzipierter Emissionshandel.
Der Herausforderung anthropogener Klimawandel
[12], obwohl nur eines unserer Weltprobleme, müssen wir uns stellen; denn von einem günstigen Klima
sind wir alle fatal abhängig und Klimaprobleme sind
letztlich mit allen anderen verknüpft. Die UN Klimarahmenkonvention (1992) und das KyotoProtokoll (1997) müssen dabei endlich energisch
verschärft und rasch vorangebracht werden.
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Aufl.). Stuttgart: Ulmer (UTB)
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Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung
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(Jahresberichte Naturkatastrophen). München:
Eigenverlag
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Wetterdienst, Bericht 212
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