Die Erwärmung der Erde

Eine Zusammenfassung auf der Basis der Ergebnisse des vierten IPCC Berichtes zum Weltklima

 Der Weltklimabericht 2007

Es war Zufall, dass die Klimaexperten dieser Welt den vierten Weltklimabericht just nach einem in Europa sehr warmen Winter vorlegten. Als wolle das Wetter uns einen Vorgeschmack auf den zukünftigen Klimawandel geben. Doch seitdem beherrscht das Thema die Schlagzeilen mehr als je zuvor, denn der Bericht macht eines klar: Wir können mit durchgreifenden Maßnahmen nicht mehr warten.
 

Den meisten von uns, ob Kinder, Jugendliche oder Erwachsene, ist heute bewusst, dass das Verhältnis von Natur und menschlicher Kultur ein zweischneidiges ist. Hierbei bedroht nicht mehr nur die Natur die menschlichen Lebensbedingungen, sondern beeinflussen menschliche Lebensweisen immer mehr die Umwelt im globalen Maßstab. Der vierte Weltklimabericht fasst zusammen, was die Wissenschaftler beobachten und welche Prognosen sie geben. In drei Texten erläutern wir die wichtigsten Fakten und betrachten auch den derzeitigen menschgemachten Klimawandel vor dem Hintergrund der Erdgeschichte.
 

 Was messen und fühlen wir?

Im täglichen Wechsel des Wetters ist es für uns nicht einfach zu sagen, ob das Geschehen in der Atmosphäre um uns noch normal ist oder unnormal.
 

Als normal können wir es bezeichnen, wenn das Wetter dem Verlauf des Wetters der letzten Jahrhunderte ähnelt, mit allen darin eingeschlossenen extremen Wettereignissen. Was aber ist dann unnormal? Wann ändert sich nicht nur das Wetter, sondern das Klima, d.h. die Gesamtheit des Wetters über mindestens 30 Jahre?
 

3. Tragen wir in dieses Diagramm die Tageshöchstwerte (rot) und Tagestiefstwerte (blau) des Jahres 2006 ein, so sehen wir, dass eine solche Klimaveränderung von ca. 0,2°C pro Jahrzehnt in der täglichen Wettererfahrung kaum zu bemerken ist.
Daten: Klimadiagramme.de, Grafik und Photo: wetteronline.de, Elmar Uherek
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 Das Klima ändert sich

Aber: Wie sicher können wir uns sein, dass solche Veränderungen einen Trend darstellen, dass sich Klima also ändert? Die Wetterbeobachter verfügen über eine sehr umfangreiche weltweite Datenbasis und Statistik.
 

Was bedeutet Statistik?
Es gibt viele Brettspiele, bei denen der Würfel eine Rolle spielt. Bei einem Würfel sind die Zahlen von 1 bis 6 auf seine Flächen verteilt. Bei manchen Spielen ist es besonders günstig, eine 6 zu werfen.
 

Wenn ich einen besonders glücklichen Tag habe, werfe ich bei 15 von 60 Würfen eine 6. Dies ist natürlich mehr als die 10 mal, die ich im Durchschnitt erwarten durfte. Am nächsten Tag aber mögen es nur 8 von 60 sein. Spiele ich über viele Jahre hinweg, dann werden sich glückliche und weniger glückliche Tage ausgleichen. Dies nennen wir statistische Verteilung. Wenn aber mein Mitspieler einen Würfel hat, bei dem bei 6000 Würfen 2000 mal die 6 kommt, sollte ich mir Gedanken machen, ob der Würfel gezinkt ist.
 

Diese einfache Überlegung ist wichtig für die Kernaussage des wichtigsten Berichtes zum Stand unseres Klimas, den die Experten dieser Welt veröffentlichen: das Klima ändert sich. Es sagt wenig über das Klima, ob wir dieses Jahr in Frankreich einen warmen Winter oder in Pakistan einen kühlen Frühling haben oder ob im Oktober die Temperatur in Köln 0,6°C über dem Schnitt lag.
 

Wir aber ermitteln die weltweite Durchschnittstemperatur basierend auf Wetterdaten seit ca. 1850. Das Ergebnis ist: 11 der wärmsten Jahre seit 1850 fallen in den Zeitraum der letzten 12 Jahren von 1995 bis 2006. Beim letzten Weltklimabericht vor 6 Jahren war man sich noch ein wenig unsicher, ob dieser Trend stabil ist. Heute wissen wir: Der Würfel ist gezinkt. Unser Weltklima läuft klar und deutlich aus den statistischen Schwankungen, die es in dieser recht stabilen Warmzeit der letzten 10.000 Jahre gab, heraus. Wir leben im Klimawandel.
 

 Der Temperaturtrend

Der gemessene Temperaturtrend lässt sich mit der folgenden Grafik verdeutlichen. Die Temperatur an der Erdoberfläche hat sich innerhalb der letzten 100 Jahre (1906-2005) um durchschnittlich 0,56 – 0,92°C (Mittelwert: 0,74°C) erhöht.
 

Dieser Temperatur-anstieg ist nicht konstant, er beschleunigt sich. Legen wir die Messwerte der letzten 50 Jahre für den Anstieg von 1956-2055 zugrunde, so erhielten wir einen mittleren Anstieg von 1,3°C pro Jahrhundert.
 

Wir wissen aber schon jetzt, dass sich die Erwärmung in den nächsten 50 Jahren weiterhin beschleunigt. Dies liegt daran, dass die Menge an Kohlendioxid in der Luft, die erheblich zu dieser Erwärmung beiträgt, über die letzten 50 Jahre gestiegen ist und auch weiterhin steigt.
Wir können also allein schon aus dem Trend der letzten 50 Jahre ziemlich sicher sagen, dass wir im Jahr 2055 auf eine Erwärmung von mehr als 1,3°C über die letzten 100 Jahre zurückblicken werden. Dann wird die Welt vermutlich mehr als 1,5°C wärmer sein als vor der Industrialisierung (1750).
Der Beginn der Industrialisierung wird von Klimawissenschaftlern in der Regel als Vergleichswert genommen, da zu dieser Zeit das Weltklima noch weitgehend unbelastet von menschlichen Einflüssen war.
 
 

 Klimaempfindlichkeit

Schon aus den beobachteten Messwerten lässt sich abschätzen, dass wir unsere Welt in den letzten Jahrzehnten um etwa 0,13°C pro Jahrzehnt erwärmt haben und dass dieser Trend zunimmt. Für die nächsten beide Jahrzehnte gehen Klimamodelle von einer Erwärmung von etwa 0,2°C pro Jahrzehnt aus. (Diese haben wir z.B. in Köln tatsächlich gehabt.)
 

Für die langfristige Vorhersage ist die Frage der „Klimasensitivität“ (Klimaempfindlichkeit) intensiv diskutiert worden. Unter der Klimasensitivität verstehen wir per Definition die Erwärmung der Erde, die für eine Verdopplung des CO₂ Anteils in der Atmosphäre (von vorindustriell 280 ppm auf 560 ppm*) zu erwarten wäre. Wir haben darüber berichtet, dass es hierbei große Unsicherheiten gibt. (ACCENT spezial Juli 2005) Die Forschung der letzten Jahre deutet nun darauf hin, dass sich die Erde für diesen Fall wahrscheinlich um 2 – 4,5°C erwärmen würde, mindestens aber um 1,5°C. Ein Wert von 3°C gilt als derzeitig beste Abschätzung.
 

Wir müssen uns hierbei zweierlei vor Augen halten: Wir haben die CO₂ Konzentration in der Atmosphäre bereits von 280 auf 380 ppm erhöht, mit hoher Geschwindigkeit vor allem in den letzten 50 Jahren und tun dies weiterhin ungebremst. Einen Wert von 560 ppm vor dem Jahr 2100 zu erreichen, ist nicht unwahrscheinlich.
 

Gleichzeitig besteht unter den Experten Einigkeit, dass die Veränderungen im Weltklima bei einer Temperaturerhöhung um 2°C gegenüber den vorindustriellen Werten (0,8°C haben wir schon) gravierend sein werden, aber noch beherrschbar.
Bei mehr als 2°C werden sich dramatische Konsequenzen ergeben. (Überflutung der Küstenregionen, Fluten durch Starkregen, mehr Dürren, heftigere Stürme, schwer erträgliche Hitzewellen, schwerwiegende politische und soziale Konsequenzen durch große Wanderungsbewegungen in der Weltbevölkerung, die durch die Flucht aus unbewohnbaren Regionen bedingt sind). Von den Auswirkungen der Temperaturerhöhung wird im Text „Forschung 2“ die Rede sein.
 

 Die Kühlung durch Partikel und Wolken

Der Treibhauseffekt ist der wichtigste Antrieb des Klimawandels. Ihm stehen jedoch auch Faktoren entgegen, die eine Abkühlung bewirken. Dies sind Effekte, die durch flüssige und feste Partikel in der Luft (sogenannte Aerosole) bedingt sind. Von den Aerosolen abhängig ist auch die Bewölkung und ihre rückstrahlende Wirkung.
 

Über diese Effekte wissen wir dank intensiver Forschung der letzten 6 Jahre deutlich mehr als beim letzten Weltklimabericht 2001. Die Unsicherheiten sind jedoch nach wie vor noch sehr hoch. In jedem Fall können wir sagen, dass ohne diese kühlenden Effekte die Erderwärmung noch deutlich intensiver ausfallen würde. Wenn Partikel in der Luft verhindern, dass mehr Sonnenenergie die Erde erreicht, dann handelt es sich in vielen Fällen auch um vom Menschen erzeugte Effekte, sprich: Luftverschmutzung oder Smog. Eine solche Unterstützung gegen den Treibhauseffekt ist natürlich nicht gewollt und nicht gesund.
 

 Das Konzept des Strahlungsantriebs

Die „Störungen“ die auf unser Klimasystem Einfluss nehmen, z.B. durch erhöhte Konzentrationen an Treibhausgasen oder verstärkte Bewölkung, wirken sich in einer Veränderung der Strahlungsbilanz im System Erdoberfläche / Untere Atmosphäre (= Troposphäre) aus.
 

Der Energiefluss pro Zeit gemessen in Watt (W = J/s) für jeden Quadratmeter der Erde wird als Strahlungsantrieb (radiative forcing RF) bezeichnet. Ist diese Größe RF (W / m²) positiv, so trägt der Klimafaktor (z.B. Kohlendioxid und andere Treibhausgase) zu einer Erwärmung bei, ist sie negativ, so trägt der Klimafaktor (z.B. Aerosole) zu einer Abkühlung bei.

In der nebenstehenden Grafik sehen wir links Faktoren, die sich erwärmend auswirken, rechts Faktoren, die eine Abkühlung bewirken. Wir sehen die dominante Rolle der Treibhausgase Kohlendioxid, Methan (CH₄), Distickstoffmonoxid (N₂O) und Halogenkohlenwasserstoffe (insbesondere FCKW). Das Treibhausgas Ozon spielt eine Doppelrolle, weil zum einen das bodennahe Ozon zunahm, zum anderen aber in der Stratosphäre die Ozonschicht abgebaut wurde.
 

Wir sehen, dass die kühlenden Effekte von Aerosolen und Wolkenbildung eine starke Abkühlung bewirken, die aber die Erwärmung nicht kompensiert. Insbesondere bei diesen abkühlenden Faktoren sind wir uns über ihre Größe noch sehr unsicher. Darum wird ein weiter Unsicherheitsbereich angegeben, den wir in der Grafik unten ausdrücken. Die Unsicherheit in der Forschung ist immer noch so groß, dass wir sogar annehmen könnten, dass im Extremfall diese Abkühlung die globale Erwärmung kompensiert. Dies widerspricht allerdings den bisherigen Beobachtungen.

Wenn wir diese Faktoren gewichten, müssen wir bedenken: Es ist wesentlich einfacher Luftverschmutzungen zu vermeiden, als das Kohlendioxid wieder aus der Luft zu entfernen. Dies bedeutet, die kühlenden Faktoren sind zumindest teilweise kurzzeitige Einflüsse und maskieren eine noch stärkere Erwärmung vorübergehend.
  

 Die Verantwortung des Menschen

Die derzeitigen Beobachtungen sind ohne ein Eingreifen des Menschen aus natürlichen Ursachen nicht mehr erklärbar. Eine Diskussion, die vor 10 Jahren noch aktuell war, stellte die Frage: Trägt der Mensch die Verantwortung an dieser Erwärmung? Oder liegt es an natürlichen Schwankungen im Weltklima oder an der Veränderung der Sonnenintensität?

Die Experten haben sich bislang aufgrund des begrenzten Wissens immer vorsichtig geäußert. Heute, im Jahr 2007, lautet die Aussage: Die Auswirkungen menschlicher Aktivität seit 1750 ist mit mehr als 90%iger Wahrscheinlichkeit eine Erwärmung der uns umgebenden unteren Atmosphäre und der Weltmeere.

Klimamodelle können das derzeitige Geschehen nur noch nachvollziehen, wenn menschliche Aktivität in diese Modelle einbezogen wird.
 

13. Eine Karte des World Resources Institute (WRI) zeigt die Größe der Länder und Kontinente proportional zu ihrem Beitrag zur globalen Erwärmung im Jahr 2002. © WRI
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Abschätzungen für die Zukunft

Vom Weltklimabericht erwarten wir nicht nur eine Aussage über den Status quo sondern auch eine Prognose für die Zukunft. Auf der Basis verschiedener Klimamodelle sagen die Experten voraus, dass es im Jahrzehnt 2090 – 2099 im weltweiten Mittel an der Erdoberfläche um 1,1 – 6,4°C wärmer sein wird, als im Vergleichszeitraum 1980 – 1999. (Man bedenke auch, dass zwischen 1900 und dem Referenzzeitraum 1980 – 1999 schon eine Erwärmung um etwa 0,5°C stattgefunden hat.)
 

Diese Abschätzung für die Zukunft spannt einen sehr weiten Bereich auf. Hierfür gibt es vor allem zwei Gründe. Zum einen arbeiten nicht alle Klimamodelle identisch. Sie beruhen auf verschiedenen Annahmen, mathematischen Prozessen und einbezogenen Kopplungen. Kein Modell kann das Klima in seiner ganzen Komplexität nachstellen. Es müssen Vereinfachungen vorgenommen werden, die zu Unsicherheiten führen.
Der andere Grund ist, dass wir die technische, politische, demographische und kulturelle Entwicklung dieser Welt bis ins Jahr 2100 nicht vorhersehen können. Für das Klima der Zukunft macht es große Unterschiede, ob wir schnell oder allmählich auf erneuerbare Energien umsteigen, ob die Weltbevölkerung 2050 ein Maximum erreicht oder weiter wächst, ob die Entwicklungsländer technologisch schnell oder langsam vorankommen und ob die Nationen sich eher regional verschieden entwickeln oder in raschem Austausch zusammenwachsen.
 

Die Abkürzungen können grob wie folgt beschrieben werden:

Familie A = von Nachhaltigkeit weitgehend unbeeinflusste Ökonomie
Familie B = auf Nachhaltigkeit ausgerichtete Ökonomie
Familie 1 = Weltbevölkerung fällt nach Maximum in 2050
Familie 2 = Weltbevölkerung steigt stetig (in A2 schneller als in B2)
Variationen T, B, FI = Energieorientierung T = erneuerbar, B = gemischt, FI = fossil
 

In keinem der Szenarien sind Beschränkungen durch globale Umweltabkommen eingerechnet, wie sie das Kyoto Protokoll und die Klimakonvention der Vereinten Nationen UNFCCC vorsehen.

Wir sehen, dass eine Beschränkung der globalen Erwärmung auf ein erträgliches Maß ( unter 2°C ) nur noch in einer zusammenwachsenden Welt erreichbar ist, in der eine rasche technologische Entwicklung bei sinkenden Geburtenraten in den Entwicklungsländern und Umstellung auf erneuerbare Energien erfolgt. Von großem Vorteil ist es hierbei, wenn sich die Wirtschaft am Gedanken der Nachhaltigkeit ausrichtet.