Fakten zum Klimawandel – Eine kritische Betrachtung

Fakten zum Klimawandel –
Eine kritische Betrachtung
Dr. Rainer Link, Physiker
Mai 2010
Einleitung:
Das IPCC, Intergovernmental Panel on Climate Change der UN, hat eine gefährliche
Klimakatastrophe vorausgesagt. Diese sei durch die Emission von Kohlendioxid, CO2, durch
den Menschen in folge Verbrennung der fossilen Brennstoffe hervorgerufen.
In diesem Artikel wird dargestellt, dass eine Katastrophe keineswegs selbst bei
Verbrennung sämtlicher fossilen Brennstoffreserven in diesem Jahrhundert zu befürchten
ist.
CO2 ist kein giftiges Gas. Es ist für die Existenz der Pflanzen, Tiere und somit des Menschen
lebensnotwendig. Eine Erhöhung würde allenfalls das Pflanzenwachstum fördern, genügend
Wasser vorausgesetzt. Hierzu gibt es eine Reihe wissenschaftlicher Untersuchungen.
Allerdings ist es unabhängig von der Klimaentwicklung geboten, dass wir uns von der
Verbrennung der fossilen Brennstoffe Öl und Gas verabschieden. Aus heutiger Sicht wird
das Maximum an Ölförderung um das Jahr 2025 - 2030, das für die Gasförderung um das
Jahr 2070 erreicht werden. Was dies bei steigender Weltpopulation und noch stärkerer
Zahl an Kraftfahrzeugen und höherem Wohlstand in den sich entwickelnden Ländern China,
Indien, Südamerika bedeutet, kann jeder für sich ausmalen.
Die Kohleförderung habe ich bewusst herausgenommen, da diese uns voraussichtlich noch
150 bis 200 Jahre ausreichend zur Verfügung steht.
Der Ersatz der billigen und leicht zu transportierenden Energie Öl wird uns vor eine
schwierige Aufgabe stellen. Hierfür und für andere Energiequellen müssen
Forschungsschwerpunkte geschaffen und sicher auch Milliardensummen investiert werden.
Energiesparen, höhere Energieeffizienz muss unser vordringliches Ziel zu sein.
In diesem Artikel soll die Klimavariabilität und der Einfluss des Menschen unter rein
wissenschaftlichem Aspekt betrachtet werden.
Temperatur der letzten 450.000 Jahre aus dem Vostok Eisbohrkern
Eine der bedeutendsten Messungen des Temperaturverlaufs auf der Erde ist französischen
und russischen Forschern durch Bohrkernentnahmen in der Zentral-Antarktis auf dem
Vostok Eisfeld gelungen.
Bei -50° C konnten sie von dem über 3 km dicken Eisschild aus diesen Proben Temperatur
und CO2 Konzentration in der Atmosphäre entnehmen. Dies war eine ingenieurtechnische
und wissenschaftliche Meisterleistung, die ob ihrer Bedeutung einen Nobelpreis verdient
hätte.
Die Ergebnisse sind in der folgenden Abbildung (Berner et al., Klimafakten 2004, BGR)
dargestellt, rot ist die Temperaturkurve, grün die CO2 Konzentration. Die Wissenschaftler
konnten beide Messgrößen bis nahezu 450.000 Jahre zurückverfolgen.
Man erkennt eine periodische Variabilität insbesondere von 100.000 Jahren, bei der die
Eiszeit durch eine Warmzeit unterbrochen ist, die ungefähr 10-15 Tausend Jahre anhält.
Die Temperaturunterschiede betragen dabei etwa 10° C. Diese Periodizität konnte der
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serbische Physiker Milutin Milankovitch (Milankovitch-Zyklen) der Änderung der
Exzentrizität der Erdbahn um die Sonne zuordnen.
Auf den ersten Blick sieht es so aus als sei die Entwicklung von Temperatur und CO2
Konzentration parallel. Eine genauere Analyse zeigt jedoch, dass der Anstieg der CO2
Konzentration einige hundert Jahre (die übrigens dem CO2 Zyklus der ozeanischen
Tiefenströmungen entsprechen) hinter dem Temperaturanstieg herläuft (siehe Ellipsen in
der Abbildung). Die Aussage vieler Klimatologen ist, dass der primäre Anlass der
Temperaturerhöhung zwar die Erdbahnänderung sei, aber das CO2 als Treibhausgas, das es
ja nun ist, eine Verstärkung bewirkt (Timing of Atmospheric CO2 and Antarctic
Temperature Changes Across Termination III, Nicolas Caillon,Jeffrey P. Severinghaus, Jean
Jouzel,
Jean-Marc Barnola, Jiancheng Kang,4 Volodya Y. Lipenkov, SCIENCE VOL 299 14 MARCH
2003).
Allerdings müsste man dann noch erklären, wieso die Temperatur lange bereits wieder
abgefallen ist, die CO2- Konzentration jedoch immer noch sehr hoch und erst nach mehr als
tausend Jahren dem Temperaturverlauf gefolgt ist (siehe z.B. blauer Kreis in der
Abbildung).
Die CO2 Konzentration kann also keine gravierende Rolle bei diesen Temperaturänderungen
gespielt haben.
Dies ist physikalisch auch verständlich, da die Absorptionsbanden von CO2 weitgehend
gesättigt sind, und der Einfluss des Treibhausgases Wasserdampf eine weitaus größere
Rolle spielt.
Die Zeitskalen weisen darauf hin, dass Entgasungsvorgänge und Aufnahme von CO2 in den
Ozeanen entscheidend waren. (Ein ähnlicher Vorgang wie die Entgasung des Mineralwassers
nach Entnahme aus dem Kühlschrank.)
Paläontologische Klima und CO2 Betrachtungen
Geht man in der Zeitskala noch weiter zurück, so findet man verglichen mit heute
dramatische Veränderungen sowohl in den globalen Temperaturen als auch in der
Kohlendioxid (CO2) Konzentration der Atmosphäre wie die folgende Abbildung zeigt.
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Man erkennt, dass sich die Erde in den letzten 600 Millionen Jahren bei gemittelten
globalen Temperaturen von etwa 22°C befunden hat. Steile Temperatursprünge und große
Veränderungen der CO2 Konzentrationen sind, wie man leicht erkennt, zeitlich nicht
korreliert und können somit auch keinen kausalen Zusammenhang besitzen. Eine 10-20
fache Erhöhung der CO2 Konzentration gegenüber heute hat keinen Einfluss auf die
Temperaturen. Trotz hoher oder steigendem CO2 Anteil kühlt sich die Erde ab. Da die
physikalischen Gesetze, die die Treibhauseigenschaften der Spurengase Kohlendioxid,
Methan und Stickoxid beschreiben, sich nicht geändert haben in 500 Millionen Jahren, kann
das CO2 auch heute keinen großen katastrophalen Einfluss auf die Temperatur haben.
Die globale mittlere Temperatur
Der Begriff einer global gemittelten Temperatur beruht auf einer statistischen Definition.
Sie kann an keinem Thermometer abgelesen werden. Dennoch wird dieser Begriff benutzt,
um eine einfache Größe anzugeben mit der in der allgemeinen Klimadiskussion
argumentiert werden kann.
Die bodengestützten Temperaturmessungen der CRU der Universität East Anglia und des
Goddard Institute for Space Studies, die vom IPCC damit beauftragt waren, die globalen
Temperaturen zusammenzuführen, sind durch den Climategate Skandal in Verruf
gekommen. Man wirft ihnen vor, Datenmanipulation begangen zu haben, um einen von
Menschen gemachten Klimawandel durch die Emission von Treibhausgasen, insbesondere
CO2, zu begründen.
An dieser Stelle soll hier jedoch nicht darauf eingegangen werden. Die in den letzten 150
Jahren von den genannten Institutionen festgestellte Temperaturerhöhung von 0,8°C kann
sich durchaus als wesentlich zu hoch herausstellen. Vergleich mit den Satellitenmessungen
der Universität von Alabama in Huntington beträgt diese Differenz in den Jahren ab 1995
etwa 0,2 °C.
Zusätzlich zu den bodengestützten Temperaturmessungen gibt es seit 1979 die
Satellitenmessungen der Temperatur in der Troposphäre. Allerdings mussten diese zu
Beginn auch mit den erdgebundenen Daten kalibriert werden.
Die gemittelten globalen Temperaturen, die von der CRU angegeben werden sind in der
folgenden Abbildung für die nördliche, südliche Hemisphäre und global dargestellt.
(http://www.cru.uea.ac.uk/cru/data/temperature/).
Zweifellos sind die global gemittelten Temperaturen gestiegen, mit allen Konsequenzen
auf den Meeresspiegel, den Gletscherrückzug, Seeeisausdehnung in der Arktis und
Antarktis, sowie die Kilometer hohen Eisschilde auf dem antarktischen Kontinent und auf
Grönland.
Man erkennt den Temperaturanstieg seit 1860 bis 1940, eine Abkühlung bis 1970 und ein
erneuter Temperaturanstieg bis 2000. Da die Erde sich bis Ende des 19. Jahrhunderts noch
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in der Kleinen Eiszeit, die zweifellos natürliche Ursachen hatte, befand, muss man diesen
Temperaturanstieg auch als Erholung von der Kleinen Eiszeit betrachten. Insgesamt beträgt
der Temperaturanstieg innerhalb der 150 Jahre gemäß CRU Hadley Center ungefähr 0,8°C
(mit allem Vorbehalt, siehe oben).
Ab 2001 zeigen die Messungen des Hadley Center eine abkühlende Tendenz.
Der Meeresspiegel
Nach der letzten Eiszeit vor 12.000 Jahren, in der weite Teile Europas unter einer
kilometerdicken Eisschicht begraben waren und der Meeresspiegel um 120 m unter dem
heutigen Niveau, hat sich die Temperatur erhöht, das Eis schmolz ab und der
Meeresspiegel stieg an.
Seit 1992 wird die Meerespiegelhöhe mit Satelliten gemessen. Da wir es von 1992 bis 2000
mit einer stärkeren Temperaturerhöhung zu tun hatten, betrug der Anstieg in diesem
Zeitraum global 3,3 mm/Jahrzehnt, 33 cm bis 2100, in einer Größenordnung wie in den
Jahrhunderten zuvor. Deutlich kann man jedoch ein abflachen der Anstiegskurve seit 2000
erkennen. Dies ist physikalisch leicht erklärbar, da die Temperatur nicht mehr gestiegen ist
und etwa 60% des Anstieges auf die Temperaturänderungen zurückzuführen sind.
Der oft propagierte beschleunigte Anstieg in den letzten Jahren ist aus den Messungen
nicht abzuleiten.
http://sealevel.colorado.edu/current/sl_noib_global.jpg
Auch für einen bedrohlichen Meeresspiegelanstieg auf den Malediven, insbesondere Tuvalu,
gibt es bisher keine Anzeichen, wie das meteorologische Institut von Australien in einer 40jährigen Studie festgestellt hat.
Seeeis
Die Temperaturerhöhung seit der Kleinen Eiszeit hat in der Arktis dazu geführt, dass das
See-Eis um den Nordpol im Sommer weiter zurückgeht als im Mittel des letzten
Jahrhunderts. Dies hatte zu Aussagen geführt, dass in wenigen Jahren das See-Eis in der
Arktis verschwindet, gegebenenfalls ganzjährig Schiff-Fahrtsrouten über das
Nordpolarmeer möglich seien. In der Tat hat das sommerliche See-Eis bis 2007
abgenommen. Seit 2008 und 2009 (http://www.iup.uni-bremen.de:8084/amsr/amsre.html)
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hat die Ausdehnung im Sommer jedoch wieder zugenommen.
Das See-Eis der Antarktis hat seit 30 Jahren zugenommen, worüber kein Wort verloren
wird (http://arctic.atmos.uiuc.edu/cryosphere/).
Sowohl der fehlende Temperaturanstieg als auch die Zunahme des antarktischen See-Eises
werden von keinem Modell vorhergesagt. Da der globale Temperaturanstieg durch die
anthropogene Erhöhung der CO2 Konzentration nach Meinung des IPCC verursacht sein soll,
kann dies von den Modellen ebenso wenig erklärt werden, geht man doch von einem über
dem Erdball gut gemischten CO2 Treibhausgas aus.
Der Einfluss der Sonne
Die Sonne ist keine absolut konstante Strahlungsquelle, sondern hat ihre Energieabgabe im
Laufe ihres Lebens (4 Milliarden Jahre) bereits drastisch verändert. So geht man davon aus,
dass die Strahlung, die die Erde erreicht in dieser Zeit um etwa 30% zugenommen hat.
Innerhalb der von uns hier betrachteten Zeiträume von einigen 100 Jahren kann man diese
langfristige Änderung der Sonnenstrahlung, die mit dem Lebenszyklus der Sonne als Stern
zusammenhängt, jedoch vernachlässigen.
Aber auch in kurzfristigen Zeiten zeigt die Abstrahlung der Sonne Veränderungen, die uns
in Form der Sonnenflecken bekannt sind.
Die Häufigkeit der Sonnenflecken ist nicht konstant. Sie variiert mit einer Frequenz von 11
Jahren (Maximum zu nächstem Maximum), die jedoch nicht konstant ist, sondern zwischen
7 bis 13 Jahren betragen kann (eigentlich sind es 22 Jahre, wenn man noch die
magnetischen Eigenschaften berücksichtigt). Die maximale Anzahl der Sonnenflecken
variiert ebenfalls von Maximum zu Maximum. Es gibt längere Zeiträume, in denen es nur
eine sehr geringe Zahl gegeben hat.
Diese Minima werden auch als Wolf-, Spörer- oder Maunder-Minimum bezeichnet (um 1800
findet sich noch das Dalton-Minimum).
Bemerkenswert ist, dass diese Zeiten mit erheblichen Abkühlungen und
Klimaveränderungen zumindest in Europa einhergingen. Diese ergaben schlechte
Ernteerträge mit all ihren sozialen Auswirkungen.
Auch die so genannte kleine Eiszeit ab etwa dem 14. Jahrhundert ist mit einer geringeren
Sonnenaktivität verbunden.
Es ergibt sich eine ausgezeichnete Übereinstimmung mit der Variabilität der
Sonnenfleckenzyklen der vergangenen 500 Jahre und auch mit den gemessenen globalen
Temperaturen der letzten 150 Jahre.
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Das bedeutet, dass wir in den kommenden Jahren wieder auf eine ruhige, schweigende
Sonne zulaufen. Bis 2050 werden wir mit einer Aktivität ähnlich dem Dalton Minimum und
bis 2100 wie im Maunder Minimum mit den entsprechenden niedrigen Temperaturen zu
rechnen haben. Die Abkühlung bis Ende dieses Jahrhunderts wird etwa -0,8°C betragen.
Die Sonne schweigt derzeit!
Noch nie in den letzten 10 Sonnenzyklen (100 Jahre) hat die Sonne ihr Fleckenminimum so
lange gehalten.
Dies bedeutet, dass sich das nächste Maximum verzögert und wesentlich geringere
Fleckenzahlen aufweisen wird.
Die Vorhersage der NASA ist im folgenden Bild dargestellt.
Offensichtlich werden die Sonnenfleckenzahlen des nächsten Zyklus Nr. 24 deutlich
geringer werden.
Unsere Sonne strebt offensichtlich einer sehr viel geringeren Aktivität zu.
„Die Sonne bringt es an den Tag“
Adalbert von Camisso
Einfluss von Kohlendioxid CO2 und Sonne
Man kann natürlich auch langfristige Temperaturmessungen analysieren.
Nimmt man nun z. B. die Messstation des Hohenpeißenbergs, und passt die die
physikalischen Funktionen an die gemessenen Temperaturwerte und
Kohlendioxidkonzentrationen an, so erhält man das Ergebnis der folgenden Abbildung.
Der Einfluss der steigenden Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre bringt einen
Beitrag von +0,85°C, wenn man die Konzentration um einen Faktor 2 erhöht, also alle
fossilen Reserven verfeuert (1220 Gigatonnen Kohlenstoff; Öl, Gas, Kohle).
Die Sonne ergibt einen zu erwartenden Wert von -0,75°C, was insgesamt in der Summe
+0,1°C bedeutet.
Von einer Klimakatastrophe in unserem Jahrhundert sind wir also weit entfernt.
Nun könnten alle Voraussagen der Alarmisten oder der Skeptiker falsch sein.
Gut!
Dann lassen wir doch die Natur entscheiden und folgen den Rechnungen und dem Vorschlag
im nächsten Kapitel. In diesen Rechnungen sind die Vorgaben der Alarmisten als Grundlage
genommen worden!
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Mit der Mathematik eines 10-jährigen Kindes
Berechnung des Effektes einer geplanten Kohlendioxid Reduktion von 20% auf die
Temperatur bei einem geplanten Vertragsabschluss in Kopenhagen 2009, der
glücklicherweise nicht zustande kam.
1) Die UN will bis 2020 die Emission von CO2 um 20% auf der Basis von 2005 reduzieren
2) Pro Jahr erhöht sich die atmoshärische Konzentration von CO2 um 2ppmV (2 Moleküle
CO2 pro 1 Million Luftmoleküle)
3) Die Temperaturerhöhung nach UN, Intergovernmental Panel on Climate Change IPCC,
beträgt 3°C bei Verdopplung der Konzentration von CO2 in der Atmosphäre von 280 auf 560
ppmV, d. h. um 280 ppmV
Damit folgt die Rechnung:
Erhöhung der CO2 Konzentration bis 2020 15x2ppmV=30ppmV
Davon 20% Reduktion 0,2x30ppmV=6ppmV
Temperaturreduktion somit weltweit 6ppmV/280ppmVx3°C=0,064°C !!!!
*)
Das sind also 0,064°C geringerer Temperaturanstieg gegenüber dem Zustand, wenn man bis
2020 keine Reduktionen unternimmt! Das ist weit unterhalb der Messgrenze einer global
gemittelten Temperaturänderung.
Da maximal nur 50% der Staaten diese Reduktion mitmachen verringert sich dieser Wert
auf 0,032°C.
Warum sollte man jetzt über 1000 Milliarden € ausgeben (Deutschland alleine über 100
Milliarden €), wenn nicht sicher ist, ob der Mensch überhaupt einen Beitrag leistet, der zu
einer Klimakatastrophe durch Emission von CO2 führt.
Bis 2020 kann man doch sicher warten, um bis dahin eine klare Aussage der Natur zu
erhalten, die sich nicht von Modellen ihr Verhalten vorschreiben lässt.
Wer jetzt zur Eile drängt führt anderes im Schild.
*)
Bemerkung: Bei einer physikalisch exakteren Rechnung erhöht sich dieser Beitrag um
einen Faktor 1,4 auf 0,09°C.
Dr. Rainer Link
[email protected]
http://rlrational.wordpress.com
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