Prognostizierte Klimaänderungen für die - IKZM

Geographisches Institut der Universität Kiel
Sommersemester 2004
Mittelseminar: Die Ostseeregion im Wandel
Leitung: PD Dr. Gerald Schernewski
Prognostizierte Klimaänderungen für die Ostseeregion
Andre Nagel
Adresse: Erlenweg 28, 24229 Dänischenhagen, Email: [email protected]
Zusammenfassung: Da es schwierig ist eine Klimaprognose mit regionalen Bezug, in diesem Fall der
Ostseeregion zu erstellen, werde ich zunächst versuchen über die allgemeinen Aussagen zum Kern zu
kommen. Dieser beinhaltet dann die eventuellen Folgen eines Klimawandels mit den möglichen Szenarien für
die Ostseeregion. Dem gegenübergestellt wird dann ein Extremszenario um das Thema abzurunden und
eventuell zum Nachdenken über das eigene Verhalten und dessen Konsequenzen für unsere Umwelt
anzuregen.
1. Einleitung
Unsere Atmosphäre ist ein kleines Wunderwerk der Natur. Sie enthält die sogenannten Treibhausgase,
die wie ein Schutzschild den Erdball umgeben und verhindern, dass die von der Erde kommende
Wärme ins All entweicht. Ohne die Treibhausgase wäre es auf der Erde bitterkalt. So aber herrscht bei
uns eine konstante Temperatur von 15 Grad Celsius.
Unser heutiges Problem ist, dass die Menge der Treibhausgase, allen voran das CO2, zu stark
angestiegen ist. Durch Industrie, Haushalte und Verkehr erhöht sich ihr Anteil fortlaufend und unsere
Atmosphäre heizt sich unnatürlich stark auf. Vor allem die Industriestaaten sind für diesen
zusätzlichen, unnatürlichen Treibhauseffekt verantwortlich. Während ein Bewohner Indiens jährlich
etwa 1 Tonne CO2 verursacht, entfallen auf einen Europäer 9, auf einen US-Bürger sogar 20 Tonnen
CO2. Sollte der steigenden Erwärmung in Zukunft nicht Einhalt geboten werden, hat das
weitreichende Folgen weltweit. Bei einem weiteren Ausstoß von Treibhausgasen ist zu erwarten, dass
bis 2100 die globale Mitteltemperatur um 1,4°C bis 5,8°C und der Meeresspiegel um 10-90 cm steigen
wird. Überflutung von Küstenregionen und tief gelegenen Inselstaaten sowie die Ausbreitung von
Wüstenregionen und das Abschmelzen von Gletschern wären die Folge. Bereits heute ist der
Klimawandel eine der Hauptursachen von Naturkatastrophen, wie beispielsweise Hochwasser und
Trockenperioden. Und inwiefern sich diese Probleme auf den Bereich der Ostseeregion auswirken
wird, bzw. inwiefern dies voraussehbar ist, soll das Kernthema meines Referates sein.
Abb. 1: Der Treibhauseffekt der Atmosphäre (Quelle:http://www.giub.uni-bonn.de/fs/klima/1grundla.htm)
In der Atmosphäre befindet sich eine Vielzahl an unterschiedlichen Gasen, von denen einige als
"Treibhausgase" wirken: Sie lassen die von der Sonne einfallende Strahlung ungehindert passieren,
vermindern jedoch die Wärmeabstrahlung der Erde ins Weltall. Dadurch kommt es zur Aufheizung
der Erdoberfläche bis ein neuer Gleichgewichtszustand erreicht ist (Abb.1).
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2. Klima Ostsee
2.1 Grundzüge des Klimas im Ostseegebiet
Das Klima der Ostseeregion wird durch drei großräumige Klimatypen bestimmt. Ganz im Norden
herrscht das boreale Klima, welches über dem Meer nur gering variiert. Der größte Teil des
Ostseeraumes weist jedoch kontinental gemäßigtes Klima auf, das über dem Meer geringen Einflüssen
unterliegt. Aufgrund der geringen Größe der Ostsee und der jährlichen Eisbildung findet sich das
ozeanisch-gemäßigte Klima nur in der westlichen Ostsee und im Übergangsgebiet zwischen Nord- und
Ostsee.
Abb. 2: Klimate der Ostsee nach Nehls (Quelle: Nehls 1943)
Diese detaillierte Klimaeinteilung für das Ostseegebiet von Nehls zeigt den allmählichen Übergang
vom maritimen Klima im Süden und Westen zum kontinentalen Klima im Nordosten. Diese Klimate
kommen durch die allgemeinen atmosphärischen Zirkulation der Nordhalbkugel zustande. Geprägt ist
unser Klima also durch den großen zirkumpolaren zyklonalen Wirbel. Das wechselhafte Wetter in der
gemäßigten Klimazone – also auch in West- und Mitteleurpa – ist das Resultat dieser Tiefdruckwirbel.
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Jedoch bringt selbst eine vereinfachte Unterteilung in Klimazonen für den Ostseeraum noch vier
Differenzierungen:
Beispiele
TEMPERATUREN in °C
Sommer
Winter
Ø
Niederschlag
ozeanisches Klima
(maritim)
Kopenhagen
(DK)
17°
1°
9°
700mm
Übergangsklima
(zunehmend kontinental)
Gdingen (PL)
18°
-1°
8°
576mm
Nordeuropäisches K.
Haparanda
(S)
18 °
-11°
0°
514mm
kontinentales K.
(bis hin zu polar-kontinental)
St. Petersburg
(RUS)
18°
-8°
5°
560mm
Abb. 3: Deutsches Klima Rechenzentrum (Quelle: http://www.dkrz.de)
3.Klimaänderungen allgemein
Klimaänderungen treten in unterschiedlicher Ausprägung zu jeder Zeit und überall auf. Die Zunahme
der Temperatur ist abhängig von Schwankungen der Sonnenaktivität und des bei Vulkanausbrüchen in
die Stratosphäre eingebrachte Aerosols und vor allem aufgrund der starken Zunahme des
Mischungsverhältnisses solcher Spurengase in der Atmosphäre, da diese zu einer Verstärkung des
sogenannten Treibhauseffektes (Erwärmung der unteren Atmosphäre) führen.
3.1Klimaszenarien - Prognosen
Als Klima bezeichnet man die längerfristige Zusammenfassung von Temperatur-, Wind- und
Niederschlagsverhältnissen, d.h. Wetterereignissen, an einem Ort. (Sterr 1999) In der Ausprägung der
atmosphärischen Zustände spielen aber auch eine Vielzahl physikalischer, chemischer und
biologischer Prozesse auf dem Festland und in den Ozeanen, wie z.B. Verwitterung, Photosynthese
oder Wärmetransport durch Meeresströmungen, eine entscheidende Rolle. Wegen der großen Anzahl
von möglichen ,,Wechselwirkungen und Rückkopplungen im System Boden - Wasser - Luft“ (Sterr
1999) ist ein exaktes Verständnis des Klimas äußerst schwierig.
Um die Effekte, die durch Änderungen eines der sogenannten Antriebsparameter (etwa der
Durchmischung der oberen Wasserschichten in den Ozeanen) hervorgerufen werden können, im
Computermodell über 50 bis 100 Jahre zu simulieren, benötigen die leistungsfähigsten Computer der
Welt mehrere Monate. Die Aussagen der Klimaexperten hinsichtlich künftiger Klimaänderungen sind
daher bislang noch zurückhaltend, einerseits weil das Klimasystem so vielfältige
Reaktionsmöglichkeiten in sich birgt.
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Trotzdem besteht unter den Klimaforschern weitgehende Übereinstimmung darüber, dass das globale
Klimasystem durch die zunehmende Freisetzung von Treibhausgasen und Schadstoffen merkbar
beeinflusst wird und erste Anzeichen davon jetzt schon spürbar sind. Das 1988 von der UN
eingerichtete Expertengremium Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) hat in mehreren
Berichten die wissenschaftlichen Erkenntnisse darüber, wie sich – je nach Entwicklung der
Treibhausgas-Emissionen - das Klima bis zum Jahr 2100 verändern könnte, dokumentiert. Der zweite
IPCC-Sachstandsbericht, der Ende 1995 vorgelegt und von der UNO angenommen wurde, zeichnet
dabei folgendes Bild:
Abb. 4: Simulierte Entwicklung der Erdtemperatur bis zum Jahr 2100. (Quelle: http://www.unibielefeld.de/Universitaet/Einrichtungen/Zentrale%20Institute/IWT/FWG/Simulation/Grafik1.html)
A1: wirtschaftsorientiert und global
Schnelles wirtschaftliches Wachstum, Bevölkerungshöhepunkt um 2050, schnelle Einführung neuer
und effizienter Technologien, Verkleinerung der globalen ökonomischen Unterschiede. Die drei
Untergruppen mit unterschiedlicher Technologie der Energiesysteme sind:
A1F1: Fossile Energiequellen
A1T: Nichtfossile Energiequellen
A1B: Ausgewogener Energiemix
A2: wirtschaftsorientiert und regional
Ungleiche Entwicklung der Welt, lokale Besonderheiten bleiben, Geburtenhäufigkeit weiterhin
regional sehr unterschiedlich, zunehmende Weltbevölkerung, regional unterschiedliche, langsame und
wenig vernetzte Entwicklung von Technologien und Ökonomien.
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B1: nachhaltigkeitsorientiert und global
Ähnlich global wie die A1-Familie, jedoch mit einem schnellen Wandel der wirtschaftlichen Struktur
zu einer Dienstleistungs- und Informationsgesellschaft, Bevölkerungshöhepunkt um 2050, Reduktion
des Materialverbrauchs, Einführung sauberer und ressourcenschonender Technologien, Angleichung
der Kontinente, „weltweite Nachhaltigkeit“
B2: nachhaltigkeitsorientiert und regional
Regionale Lösung der wirtschaftlichen, sozialen und umweltorientierten Nachhaltigkeitsfragen,
langsam steigende Bevölkerung, mäßiges Wirtschaftswachstum, mit regionalen Unterschieden,
technologischer Wandel weniger rasch und regional unterschiedlicher als bei den Familien A1 und B1,
„lokale Nachhaltigkeit“
Nach dem "business-as-usual-Szenario", d.h. unverminderte Zunahme der Spurengase Kohlendioxid,
Methan, Distickoxid, Ozon, Halokarbone u.a. in den nächsten Jahrzehnten, wird die
Durchschnittstemperatur der Erde im Mittel um 2-3°C ansteigen. Das Tempo dieser Erwärmung, die
in den höheren Breiten deutlicher ausgeprägt sein wird als in den Tropen, übertrifft bei weitem alle
natürlichen Klimaschwankungen der letzten 10.000 Jahre (Holozän). Mit der Temperaturzunahme
wären vermutlich auch höhere bzw. intensivere Niederschläge und eine Zunahme bei Häufigkeit und
Stärke von Stürmen verknüpft (Graßl 1999).
Abb 5: "Business-As-Usual-Szenario (Daten: MPI for Meteorology): zeigt die Temperaturveränderung
(ausgegangen vom Jahre 1860) für 1960, 2000 und 2040. (Quelle:
http://www.dkrz.de/images/gallery/3Kugeln_frei.jpg)
3.2. Bedeutung für Küstenregionen
Die Bedeutung und Empfindlichkeit des Küstenraums setzt sich die von den IPCC-Experten bereits als
deutlicher Trend eines anthropogenen Klimawandels gedeutete Entwicklung weiter fort, werden vor
allem die Küstenzonen der Erde besonders davon betroffen sein. Weil diese die am dichtesten
besiedelten und am intensivsten genutzten Gebiete der Welt sind (Städte, Schifffahrt, Fischerei,
Aquakultur, Tourismus, Industrie etc.) und neben den Tropenwäldern die produktivsten Ökosysteme
beherbergen, drohen den Küsten demnach auch im 21. Jahrhundert die größten Risiken durch den
skizzierten Klimawandel.
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Dies gilt auch dann, wenn der Treibhauseffekt, bedingt durch politische Maßnahmen, weniger
gravierend ausfallen sollte, wie dies in anderen IPCC-Szenarien berücksichtigt wird (Abb. 3). Das
IPCC hat daher bereits 1990 eine Arbeitsgruppe aus Küstenexperten einberufen (Coastal Zone
Management Subgroup), welche sich mit den Bedrohungen der Küsten durch den Klimawandel und
möglichen Abhilfestrategien auseinandersetzt. Speziell den Küstenräumen wird in Zusammenhang mit
dem Klimawandel besondere Aufmerksamkeit geschenkt, da sie einerseits dem direkten
Meereseinfluss unmittelbar ausgesetzt sind (z.B. Hochwassergefährdung, Landverluste bei
Sturmfluten etc.), andererseits durch ihre vielfältigen Funktionen von größter Bedeutung sind. Es steht
zu befürchten, dass die für die ökologische Stabilität und die menschlichen Nutzungen bedeutsamen
Regulations- und Produktionsfunktionen der Küstenlandschaften durch die klimabedingten
Entwicklungen tiefgreifend beeinträchtigt werden können.
3.3. Szenarien für Klima- und Meeresspiegeländerungen in Norddeutschland
Grundsätzlich ist festzuhalten, dass das künftige Ausmaß und die Geschwindigkeit des erwarteten
Klimawandels im globalen Rahmen derzeit nicht präzise vorhergesagt werden können und noch
weniger die regionale Ausprägung dieses Wandels. Für die Wissenschaft besteht also hier das
Problem, prognostische Aussagen zu vermeintlichen Auswirkungen auf zum Teil noch unsicheren
Annahmen treffen zu müssen. Die Wissenschaftler bedienen sich daher in dieser Frühphase der schon
beschriebenen Szenarien, d.h. sie treffen Annahmen, die sich auf klimastatistische Untersuchungen,
auf Prognosen von hochkomplizierten Klimamodellen und umfangreiche Detailbeobachtungen
gründen und daher den derzeit besten Kenntnisstand wiedergeben.
Für den deutschen Küstenraum gelten aus dieser Sicht folgende Szenarienannahmen als plausibel:
Hinsichtlich des Temperaturhaushalts ist eine Erhöhung der mittleren Jahrestemperatur um 1,5 bis 3,0
°C über die nächsten 100 Jahre zu erwarten; dabei werden vermutlich die Temperaturanstiege im
Winterhalbjahr überproportional hoch sein. Der bisherige Anstieg des Meeresspiegels (ca. 15-20
cm/Jhd.) (IPCC 1990; Kunz 1993) wird, bedingt durch den Treibhauseffekt, vermutlich deutlich
beschleunigt. Nach den neuesten Berechnungen von IPCC wird dieser Anstieg bis zum Jahr 2100
zwischen 20 cm und 95 cm im globalen Mittel betragen, wobei der wahrscheinliche Trend mit 50 cm
angegeben wird (IPCC 1995). Für die gemäßigten bis höheren Breiten, also auch den Nord- und
Ostseeraum, ist mit einer Zunahme der Luftdruckgegensätze und damit auch der Starkwindereignisse sowohl hinsichtlich Häufigkeit als auch Intensität – zu rechnen.
Abb.6: Veränderungen unter Berücksichtigung der unterschiedlichen IPCC-Szenarien (Quelle: Assessment of
Potential Effects and Adaptions for Climate Change in Europe 2000)
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Diese starken Windlagen sorgen für Windstaueffekte und sind für Extremwasserstände verantwortlich
(Plate & Ihringer 1991). Als Ergebnis der beiden letztgenannten Faktoren ist eine Verstärkung des
Seegangs in den küstennahen Bereichen ebenso als wahrscheinlich anzunehmen wie ein höheres
Auflaufen der Extremwasserstände an der Ostseeküste.
Die Greifswalder Küstenforscher Wolfgang Janke und Heinz Kliewe erwarten, dass sich die Bodden
an der Ostsee bei dem prognostizierten Meeresspiegelanstieg um mindestens 50 Zentimeter in „offene
Meeresbuchten“ verwandeln. Die Landschaft würde also dementsprechend regelrecht umgepflügt. Das
Problem an der Ostsee ist jedoch, dass sich der Küstenschutz noch immer am Jahrhunderthochwasser
von 1872 orientiert. Doch bei einem, ähnlichen Sturmhochwasser würden künftig - bei gestiegenem
Meeresspiegel - „weite Areale der Küstenlandschaft einschließlich vieler Küstenorte überflutet“.
Dass in den nächsten Jahren häufiger mit „Starkwindereignissen“, so der Forscherjargon, zu rechnen
ist, beweist die jüngste Vergangenheit. Die Orkanfluten von 1976, 1981, 1990 und 1992 haben in der
deutschen Bucht neue Höchstmarken gesetzt Hamburg registrierte in vier Wintermonaten (Januar und
Februar 93 und 94) allein fünf schwere und sehr schwere Sturmfluten.
Abb.7: Die höchste Sturmflut der letzten 130 Jahre trat nach den Warnemünder Daten 1872 mit 243 cm mittlere
Fluthöhe (Maximum 283 cm) auf. (Quelle: http://www.tiesel.de/kueste1.html)
Eine Änderung der festländischen Niederschlags- und Abflussverhältnisse, z.B. mehr Niederschlag im
Winter als Regen, Zunahme sommerlicher Starkregenereignisse o.a., kann lokal/zeitweise zu einer
doppelten, d.h. land- und meerseitigen, Überflutungsgefährdung und damit zu wesentlich erhöhter
Wahrscheinlichkeit von Überschwemmungen führen (Kunz 1993).
Der Klimatrendatlas (Schönwiese et al. 1993) zeigt, dass im Zeitraum von 1891-1990 die
Lufttemperatur im Sommer eine Erhöhung bis zu einem Grad durchlaufen hat. Im Herbst ist die
Tendenz annähernd genauso, auch die vergangenen Winter waren eher mild und so kam es im
Frühjahr zu Erwärmungen zwischen 0,5 und 1,5°C.
Auch die eng mit den Zirkulationsschwankungen verbundenen Luftdruckänderungen zeigten sich vor
allem im Winter und Herbst verändert. So zeigen die Trendwerte im Herbst eine Zu-, im Winter
dagegen eine Abnahme der Zonalzirkulation auf. Jedoch war es in den letzten Jahrzehnten wieder
völlig anders, da gerade in den Wintermonaten eine starke Zunahme der Zonalzirkulation
stattgefunden hat. Diese Entwicklung bringt ein vermehrtes Auftreten von Sturmzyklonen mit sich.
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Allgemein kann man also für den Bereich der Ostseeregion sagen, dass es wärmer wird und damit für
diese
Region
windiger
und
unbeständiger
mit
steigenden
Niederschlägen
in
den
Monaten
Oktober
bis
Februar. Die Winter werden kürzer und die Frost und Schneetage werden
abnehmen.
4.Extremszenario
Ein noch extremeres Szenario zeigt der Film „The Day After Tomorrow“, der jedoch auf moderner
Klimaforschung beruht. Allerdings muss vorausgeschickt werden, dass dieses Szenario nicht der
Realität entspricht, da das Szenario viele andere Einflüsse unbeachtet lässt und sich in einem viel zu
schnellen Zeitlauf abspielt. Jedoch in Form eines Extremszenario sehr gut auf die Missstände und
eventuelle Folgen in weiter Zukunft hinweist.
So wälzt sich das Wasser der Ozeane im Laufe von Jahren und Jahrtausenden auf verschlungenen
Wegen um den Erdball. Einer der bekanntesten und für Europa höchst angenehmen Abschnitte dieses
Kreislaufs ist der Golfstrom, der von der Karibik in den Nordatlantik fließt. Er bringt warmes Wasser
in die höheren Breiten, das die hier vorwiegend von West nach Ost bis Europa ziehende Luft erwärmt.
Das abgekühlte Wasser sinkt in die Tiefe und strömt am Meeresgrund wieder nach Süden. Ohne diese
natürliche Fernheizung wäre es in Europa rund fünf Grad kälter als es heute ist.
Abb.8: Wie der Golfstrom funktioniert (Quelle: http://www.spiegel.de/kultur/kino/0,1518,grossbild-348435296506,00.html)
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So könnten sich also zwei Szenarien entwickeln. Zum einen die globale Erwärmung durch den
Treibhauseffekt und zum anderen die eventuell daraus resultierende Abschmelzung des Eises in
Grönland, wodurch die riesigen Süßwassermengen dann für das Erliegen des Golfstromes sorgen.
Also zunächst Überschwemmungsgefahr für die Ostseeregion und anschließend Auslösung einer
Eiszeit.
Abb. 9 und 10: Filmszenen aus “The Day After Tomorrow” (Copyright: Twentieth Century Fox)
Fazit:
Auch wenn der Film wissenschaftlich oft verblüffend präzise ist, so Ist dies jedoch nur eine mögliche
Folge der globalen Erwärmung. Und selbstverständlich wird in Emmerichs Film manches Gesetz der
Physik arg verbogen, zumal die Geschwindigkeit der Ereignisse viel zu schnell vonstatten gehen –
genauer gesagt in zwei Stunden , statt in mehreren Jahrzehnten – wenn sie denn Realität werden.
Andererseits sind es eben jene langen Zeitskalen, welche die Menschen immun machen gegen jeden
Anflug von Sorge im Angesicht der meist akademisch anmutenden Warnhinweise aus der
Klimaforschung.
Literatur:
Berz, (1999): Catastrophes and Climate Change: Concerns and Possible Countermeasures of the Insurance
Industry. In: Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change 4(3/4), S. 283-293.
Cubasch, U. & Kasang, D. (2000): Anthropogener Klimawandel. Klett-Perthes Verlag, Gotha. 128p.
Graffin, S. R. (1998): World Population Projections for Greenhouse Gas Emissions Scenarios. In: Mitigation and
Adaptation Strategies for Global Change, 3, S. 133-170.
Graßl, H.(1999): Wetterwende. Campus Verlag, Frankfurt. S. 1-156.
Houghton, J.(1994): Global Warning – The Complete Briefing. Lion Publishing, Oxford.
Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) (1990): Climate Change. The
IPCC Scientific Assessment. Cambridge University Press.
9
IPCC (Eds.)(1994): Preparing to Meet the Coastal Challenges of the 21st Century.
World Coast Conference Report, Den Haag.
IPCC (Eds.)(1996): Second Assessment Report of Climate Change; Chap.9: Impacts
of Climate Change on Coastal Zones and Small Islands.
Lozan, J., Lampe, R., Matthäus, W. Rachor, E., Rumohr, H. & von Westernhagen, H. (eds.) (1996): Warnsignale
aus der Ostsee. Parey Buchverlag, Berlin. S. 24-28.
Parry, M.(2000): Assessment of Potential Effects and Adaptions for Climate Change in Europe. Jackson
Environment Institute, University of East Anglia, Norwich, UK. S.47-86.
Schönwiese, C.D.(1979): Klimaschwankungen. Springer-Verlag, Berlin. S.141-161.
Sterr, H., Ebenhöh, W. & F. Simmering (1995): Küsten im Klimawandel. Einblicke
Nr. 22, Oldenburg. S. 4-9.
Links:
(1) http://www.tiesel.de/kueste1.html
(2) http://paeps.psi.uni-heidelberg.de/nordsee/Zeitungsarchiv/nord_316.htm
(3)http://www.unibielefeld.de/Universitaet/Einrichtungen/Zentrale%20Institute/IWT/FWG/Simulation/Grafik1.html
(4) http://www.spiegel.de/kultur/kino/0,1518,grossbild-348435-296506,00.html
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