Globale Erwärmung
Als globale Erwärmung bezeichnet man den während der vergangenen Jahrzehnte beobachteten Anstieg der Durchschnittstemperatur auf der Erdoberfläche und in den Ozeanen und dessen angenommene Fortsetzung in der Zukunft. Sie kann auch umschrieben werden als Anstieg des globalen Wärmegehalts. Ihre Ursachen liegen vor allem im Verbrennen fossiler Brennstoffe und in den daraus resultierenden Emissionen von Kohlenstoffdioxid (CO2) sowie in der Freisetzung weiterer Treibhausgase.
Die Bezeichnung globale Erwärmung wurde im Verlauf der 1980er und 1990er Jahre geprägt und wird oft gleichbedeutend mit dem allgemeineren Begriff Klimawandel verwendet. Während Klimawandel ursprünglich natürliche Prozesse beschreibt, bezieht sich globale Erwärmung besonders auf durch Menschen verursachte (anthropogene) Veränderungen des globalen Klimas. Diese Veränderungen bestehen jedoch nicht nur aus dem Anstieg der Durchschnittstemperatur der Erde, sondern aus einer Vielzahl weiterer globaler, regionaler und lokaler Phänomene.
Der wissenschaftliche Sachstand über die globale Erwärmung wird regelmäßig im Abstand von mehreren Jahren durch das Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) zusammengefasst.[1] Die Berichte des IPCC, deren dritter im Jahr 2001 veröffentlicht wurde und deren vierter für 2007 erwartet wird, bilden den Kenntnisstand über den menschlichen Einfluss auf das Klimasystem der Erde ab und gelten als Basis der politischen und wissenschaftlichen Diskussion. Sie sind eine wesentliche Grundlage dieses Artikels, und die Analysen und Schlussfolgerungen des IPCC stehen auch im Mittelpunkt der Kontroverse um die globale Erwärmung.
Ursachen
Grundlagen des Treibhauseffekts
Hauptartikel: Treibhauseffekt
Der Treibhauseffekt lässt sich auf Treibhausgase wie Wasserdampf (H20), Kohlenstoffdioxid (CO2), Methan (CH4), fluorierte Verbindungen (FCKW und FKW) oder Distickstoffoxid (N2O, auch bekannt als Lachgas) zurückführen, welche die kurzwellige Strahlung der Sonne weitgehend ungehindert auf die Erde durchlassen, die längerwellige Wärmeabstrahlung von der Erde in den Weltraum aber in bestimmten Wellenlängenbereichen absorbieren und ungerichtet wieder abstrahlen. Die zurück zur Erdoberfläche gehende Strahlung wird, da sie der Wärmeabstrahlung der Erde entgegengesetzt gerichtet ist, auch als atmosphärische Gegenstrahlung bezeichnet.
In der Folge erhöht sich die Temperatur der unteren Atmosphäre, der Troposphäre und der Erdoberfläche zusätzlich zur Sonneneinstrahlung. Die wärmere Erdoberfläche sendet wiederum entsprechend mehr Wärmestrahlung aus. Dieser Prozess der Erwärmung und Strahlungszunahme setzt sich so lange fort, bis der nicht absorbierte Anteil der Wärmeabstrahlung der Erdoberfläche und die nach außen gerichtete Strahlung der Atmosphäre zusammen genommen genau so groß sind, wie die Sonneneinstrahlung auf die Erde. Dann herrscht, auf erhöhtem Temperaturniveau, ein Gleichgewicht zwischen der Erdoberfläche und den untersten Luftschichten.
Treibhausgase gibt es in der Atmosphäre von Natur aus, vor allem die genannten Wasserdampf, Kohlendioxid, Methan und Lachgas. Die von ihnen verursachte Temperaturerhöhung wird als natürlicher Treibhauseffekt bezeichnet. Ohne diesen läge die längerfristig und global gemittelte bodennahe Lufttemperatur der Erde (Erdmitteltemperatur) bei etwa −18 °C und damit um etwa 33 °C unter dem heute tatsächlich vorhandenen Mittelwert von etwa +15 °C. Die Erde wäre damit für die meisten höheren Lebewesen unbewohnbar. Die Hauptbestandteile der Erdatmosphäre sind Stickstoff, Sauerstoff und Argon mit zusammen über 99,9 % Masseanteil. Sie entfalten dabei so gut wie keine Treibhauswirkung. Lediglich die geringen Konzentrationen der genannten Treibhausgase ermöglichen gemeinsam mit dem Wasserdampf menschliches Leben auf der Erde.
Anthropogener Treibhauseffekt
Seit der Industriellen Revolution verstärkt der Mensch den natürlichen Treibhauseffekt durch den Ausstoß von Treibhausgasen. Die vorindustrielle Konzentration von CO2 betrug 280 ppm (parts per million, Teile pro Million). Dieser Wert ist, vor allem durch die Verbrennung fossiler Rohstoffe sowie durch großflächige Entwaldung, auf heute über 380 ppm gestiegen. Nach Messungen aus Eisbohrkernen ist dies die höchste Konzentration seit mindestens 650.000 Jahren[2], wahrscheinlich sogar schon seit 20 Millionen Jahren.[3] Der Anteil von Methan beträgt statt 730 heute 1.847 ppb (parts per billion, Teile pro Milliarde), und der von Distickstoffoxid statt 270 mittlerweile 319 ppb.[4] In der Klimatologie ist es Konsens, dass diese gestiegene Konzentration der vom Menschen in die Erdatmosphäre freigesetzten Treibhausgase die wichtigste Ursache der globalen Erwärmung ist.[5] [6] Ohne sie sind die gemessenen Temperaturen nicht zu erklären.[7] [8] Als Hauptbeweis für die derzeitige globale Erwärmung gelten die seit etwa 1860 vorliegenden weltweiten Temperaturmessungen sowie die Auswertungen verschiedener Klimaarchive. Diese zeigen die Zunahme der längerfristig und global gemittelten bodennahen Lufttemperatur im 20. Jahrhundert um 0,6 °C ± 0,2 °C. Am ausgeprägtesten ist die Erwärmung von 1976 bis heute. Die zweitstärkste deutliche Erwärmungsphase war zwischen 1910 und 1945 zu beobachten. Die Zwischenphase, in der keine nennenswerte Erwärmung zu verzeichnen war, wurde offensichtlich geprägt von abkühlenden Effekten von Schmutz- und Staubteilchen in der Luft (den so genannten Aerosolen), die den Erwärmungstrend aufhoben. Gemessen am Mittel der vergleichsweise kühlen Jahre 1880 bis 1920 stieg die globale Durchschnittstemperatur bis 2005 um beinahe 0,8 °C, davon allein 0,6 °C in den zurückliegenden 30 Jahren. In diesem Zeitraum nahm die globale Durchschnittstemperatur um ca. 0,17 °C pro Dekade zu. Dies wird durch Satellitenmessungen bestätigt, die ähnliche Erwärmungstrends zeigen. Die Satellitendaten wurden von verschiedenen Forschungsgruppen ausgewertet, die zu leicht unterschiedlichen Ergebnissen kommen. Nach RSS (Remote Sensing Systems) beträgt der Trend 0,192 °C/ Dekade[9] und nach UAH (University of Alabama in Huntsville) 0,133 °C pro Jahrzehnt[10] für die letzten 30 Jahre. 2005 war das wärmste Jahr seit Beginn der Aufzeichnungen.[11] Während sich die Ozeane insgesamt seit 1955 aufgrund ihres enormen Volumens und ihrer großen Temperaturträgheit nur um 0,04 °C erwärmt haben, erhöhte sich ihre Oberflächentemperatur im selben Zeitraum um 0,6 °C.[12]
Verglichen mit den Schwankungen der Jahreszeiten sowie beim Wechsel von Tag und Nacht erscheinen diese Zahlen gering, als globale Änderung des Klimas bedeuten sie jedoch sehr viel – besonders wenn man die um nur 5 bis 6 °C niedriger liegende Durchschnittstemperatur auf der Erde während der letzten Eiszeit bedenkt. Wissenschaftler des US-amerikanischen National Research Council gehen von den gegenwärtig höchsten erlebten Temperaturen seit mindestens 400 Jahren aus, wahrscheinlich sogar seit wenigstens 1000 Jahren.[13]
Im Zuge des anthropogenen Treibhauseffekts wird für Luftschichten der Erdatmosphäre in unterschiedlicher Höhe eine unterschiedliche Erwärmung erwartet. Während sich die Erdoberfläche und die niedrige bis mittlere Troposphäre erwärmen sollten, lassen Modelle für die höher gelegene Stratosphäre eine Abkühlung vermuten.[14] Tatsächlich wurde genau dieses Muster in Messungen gefunden. Die Satellitenmessungen zeigen eine Abnahme der Temperatur der unteren Stratosphäre von 0,324 °C pro Jahrzehnt während der letzten 30 Jahre.[15] Die Abkühlung ist zum einen durch den verstärkten Treibhauseffekt und zum anderen durch Ozonschwund durch FCKWs in der Stratosphäre verursacht.[16] [17] Wären andere Faktoren für die Erwärmung hauptsächlich verantwortlich, wären andere Beobachtungen zu erwarten gewesen. Wäre beispielsweise die Sonne maßgebliche Ursache, hätten sich alle Schichten gleichermaßen erwärmen müssen.[14]
Solarstrahlung
Neben Treibhausgasen tragen noch andere, weniger bedeutende Faktoren zur globalen Erwärmung bei. Besonders der Beitrag der Sonne ist hier zu erwähnen, auch wenn er unterschiedlich stark gewichtet wird. Eine Studie von Stott et al. schätzt den solaren Anteil an der beobachteten gobalen Erwärmung zwischen 1950 und 1999 auf einen Bereich zwischen 16 % und maximal 36 %.[18] Die Sonne, so Sami Solanki, Direktor am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, befinde sich seit 70 Jahren in einem Aktivitätsmaximum, beobachtbar an der Zahl der Sonnenflecken, und strahle so stark wie seit 8.000 Jahren nicht mehr.[19] Solanki selber sagt, dass trotz dieser ungewöhnlichen Aktivität eine solare Ursache der globalen Erwärmung während der vergangenen Dekaden unwahrscheinlich sei,[20] die Sonne nicht der dominante Faktor gewesen sein und ihr Anteil an der Erwärmung seit 1970 bei maximal 30 % gelegen haben könne.[21] Solankis Analyse der Sonnenaktivität ist zudem Kritik ausgesetzt, die vor allem seine Methode zur Rekonstruktion vergangener Jahrtausende umfasst.[22] Andere Rekonstruktionen ergaben kaum einen Zusammenhang zwischen Sonnenflecken und Erdtemperaturen seit dem 17. Jahrhundert. Zudem seien insbesondere die seit 1978 direkt aus dem Orbit gemessenen Veränderungen der Sonnenaktivität zu gering, um die Ursache für die sich beschleunigende Erwärmung der letzten 30 Jahre gewesen zu sein.[23] (Vgl. die Abbildung rechts)
Auch andere Forscher schätzen den Anteil der Sonne an der beobachtbaren Erwärmung übereinstimmend als gering ein. Bis 1970 zeige sich zwar noch eine relativ gute Korrelation des Helligkeitsanstiegs der Sonne mit der gemessen globalen Erwärmung, aber spätestens seitdem seien Treibhausgase die hauptsächlichen Antreiber der Temperaturentwicklung gewesen.[24]
Aerosole
Im Klimasystem ebenfalls eine nicht zu vernachlässigende Rolle spielen feine Partikel in der Atmosphäre, die so genannten Aerosole. Diese reflektieren teilweise einkommende Strahlung und tragen so zur Abkühlung der unteren Luftschichten bei. Ihre genaue Rolle ist gegenwärtig mit Unsicherheiten behaftet und abhängig von der Höhe in der Atmosphäre, denn es gibt auch Beispiele für wärmende Aerosole. In der Troposphäre sorgen Rußpartikel zum Beispiel für einen Temperaturanstieg, da sie das Sonnenlicht absorbieren und anschließend Wärmestrahlung abgeben. Auf hellen Flächen wie Schnee führen Rußpartikel zu einer Absenkung der Albedo und damit zu einer Erwärmung. Einen großen Unsicherheitsfaktor bei der Bemessung der Klimawirkung von Aerosolen macht vor allem ihr Wirken auf die ebenfalls nicht vollständig verstandenen Wolken aus. Trotz aller Unsicherheiten wird der Nettoeffekt der Schwebeteilchen als deutlich abkühlend eingeschätzt. Neben Ruß kommen vor allem Mineralpartikel als Aerosole in der Atmosphäre vor. Sie werden hauptsächlich durch Landwirtschaft und Industrieanlagen freigesetzt. Da sie helle und reflektierende Oberflächen haben, sind Mineralpartikel noch schwerer einzuschätzen als die dunklen Rußteilchen. Dennoch wirkt auch ihr Vorkommen in der unteren Atmosphäre wahrscheinlich leicht abkühlend.
Die nach dem Zweiten Weltkrieg schnell wachsende Wirtschaft und die in der Folge entstehende starke Luftverschmutzung hat dafür gesorgt, dass bis in die 1970er Jahre hinein ein sehr starker aerosolbedingter Kühleffekt die eigentlich zu erwartende Erwärmung „maskiert“ hat. Als die Industrieländer, angetrieben durch die negativen Folgen dieser Verschmutzung etwa in Form des sauren Regens begannen, Filteranlagen zu installierten, fiel der Anteil der Aerosole in der Atmosphäre wieder deutlich ab. Da gleichzeitig der CO2-Ausstoß enorm anstieg, konnte seitdem eine besonders starke Erwärmung festgestellt werden.
Siehe auch: Globale Verdunkelung
Zukünftige Erwärmung
Abhängig von den Zuwachsraten aller Treibhausgase und dem angewandten Modell rechnet das IPCC mit einer Zunahme der globalen Durchschnittstemperatur bis 2100 um 1,4 bis 5,8 °C.[25] Bei einer Verdoppelung der CO2-Konzentration in der Atmosphäre geht die Klimaforschung davon aus, dass die Erhöhung der Erdmitteltemperatur und damit die Klimasensitivität mit 95 %iger Wahrscheinlichkeit innerhalb von 1,5 - 4,5 °C liegen wird.[26]
Die größte Unbekannte bei der Berechnung der zukünftigen globalen Erwärmung stellt die Weltwirtschaft dar. Da das Wirtschaftswachstum der Welt in der Vergangenheit stark mit ihrem Verbrauch an fossilen Energieträgern korrelierte[27] und dies auch in der näheren Zukunft erwartet werden kann, vergrößert dies die Unsicherheiten in den klimatologischen Gleichungen.
Des Weiteren kann das Klimasystem noch einige „Überraschungen“ in Form von Rückkopplungen beinhalten. Diese können die globale Erwärmung entweder verstärken oder abschwächen. Zum Beispiel führt die schmelzende Eisdecke in der Arktis zu einer Verringung der Albedo. Das an der Stelle des bisherigen Eises dann vorzufindende Meerwasser nimmt deutlich mehr Wärmeenergie auf und führt zu weiterem Abschmelzen des umliegenden Polareises. Solche Rückkopplungen sind sehr schwierig zu modellieren. Dennoch schätzt aus diesem und anderen Gründen ein Beitrag von Barrie Pittock in Eos, der Publikation der American Geophysical Union, dass die zukünftige Erwärmung stärker ausfallen kann als die vom IPCC geschätzten 1,4 bis 5,8 °C. Unter den acht Gründen für seine Vermutung befinden sich unter anderem der Rückgang der globalen Verdunkelung, das ungeahnt schnelle Zurückweichen des arktischen Meereises, und das Auftreten von mit Biomasse zusammenhängenden Rückkopplungs-Effekten.[28]
Eine konkrete Berechnung unter Annahme von ungünstig eintretenden Rückkopplungen wurde von Wissenschaftler/innen der University of California, Berkeley erstellt. Diese nahmen an, dass der Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre sich von den derzeitigen etwa 380 ppm bis 2100 auf etwa 550 ppm erhöhen wird. Dies sei allein der von der Menschheit bewirkte anthropogene Zuwachs. Die Erde wird dann um etwa 5,8 °C wärmer, ein Resultat am oberen Ende der vorliegenden Abschätzungen. Die Forscher machten dann darauf aufmerksam, dass die erhöhte Temperatur selbst wieder ökologische und chemische Prozesse anstößt oder verstärkt, die zu zusätzlicher Freisetzung von Treibhausgasen, insbesondere Kohlendioxid und Methan, führen. Sie nennen die bei ansteigender Temperatur erhöhte Freisetzung von Kohlendioxid aus den Weltmeeren und die beschleunigte Verrottung von Biomasse, was zu zusätzlichen Mengen an Methan und Kohlendioxid führt. Am Ende kommen sie zu dem Ergebnis, dass die globale Erwärmung noch um 2 °C stärker ausfallen kann, als dies mit den Klimasimulationen ohne Berücksichtigung dieser Rückkopplung der Fall wäre. Damit ergibt sich als Szenarioendwert ein Anstieg der Temperatur der Erdoberfläche um 7,5 bis 8 °C bis 2100, wenn nicht der Ausstoß von Treibhausgasen drastisch reduziert wird.[29]
Auswirkungen
Hauptartikel: Folgen der globalen Erwärmung
Wegen der Auswirkungen auf menschliche Sicherheit, Gesundheit, Wirtschaft und Umwelt ist die globale Erwärmung mit großen Risiken behaftet. Einige mit ihr zusammenhängende Umweltveränderungen sind schon heute wahrzunehmen. Diese Veränderungen wie die verringerte Schneebedeckung, der steigende Meeresspiegel, die Gletscherschmelze und zu beobachtende Wetterveränderungen gelten neben den Temperaturmessungen als Belege für den Klimawandel. Sie sind Beispiele für jene Konsequenzen der globalen Erwärmung, die nicht nur Aktivitäten des Menschen beeinflussen, sondern auch die Ökosysteme. Die Folgen des Klimawandels könnten dabei so vielfältig und umfassend sein, dass im Folgenden nur ein kleiner Ausschnitt von ihnen aufgezeigt werden kann.
- Gesundheitsrisiken bestehen zum einen durch die steigenden Lufttemperaturen. Hitzewellen werden öfter auftreten, während extreme Kälteereignisse wahrscheinlich seltener werden. Außerdem kann es zu einer weiteren Verbreitung von wärmeliebenden Schädlingen und Krankheitserregern (zum Beispiel Malaria) in kühlere Regionen kommen.[30]
- Im Zuge der globalen Erwärmung kommt es zu einem Anstieg des Meeresspiegels. Dieser erhöhte sich in den letzten Dekaden um je 1-2 cm und aktuell um 3 cm pro Jahrzehnt[31], was besonders küstennahe Gebiete und Inseln bedroht. Nach verschiedenen Szenarien des IPCC sind bis 2100 Erhöhungen des Meeresspiegels zwischen 0,09 m und 0,88 m möglich, wobei 0,48 m als Mittelwert angegeben wird. Grund für den Anstieg sind die thermische Ausdehnung des Wassers sowie die Aufnahme von Schmelzwasser aus Gletschern.
- Die Ozeane werden nicht nur wärmer, sondern sie nehmen auch Kohlendioxid aus der Atmosphäre auf und versauern dadurch. Die Auswirkungen auf die Meere und die stark betroffenen Korallen können erheblich sein, da sie ihre schützende Kalkschicht nicht mehr bilden können. Da besonders zahlreiche Kleinstlebewesen am Anfang der ozeanischen Nahrungskette auf schützende Kalkschichten angewiesen sind, sind die Auswirkungen auf das Ökosystem Ozean möglicherweise beträchtlich.[12]
- Unter anderem steigende Meerestemperaturen haben zu veränderten Niederschlagsmustern geführt. Durch den wärmeren Indischen Ozean beispielsweise kommt es im Osten Afrikas zu häufigeren und extremeren Dürren.[32]
- Durch die Erhöhung der globalen Durchschnittstemperatur steigt die Verdunstungsrate, was gleichzeitig zu Dürren und vermehrt auftretenden Starkniederschlägen führt. Damit verbunden ist verstärkte Erosion. Der erhöhte Energiegehalt in der Atmosphäre wird voraussichtlich eine Zunahme extremer Wetterbedingungen verursachen (häufigere Unwetter mit hohen Folgekosten).
- Die wirtschaftlichen Folgen sind nach gegenwärtigen Schätzungen beträchtlich. Das Deutsche Institut für Wirtschaftsforschung schätzt, dass ein ungebremster Klimawandel bis zum Jahr 2050 bis zu 200 Billionen US-Dollar volkswirtschaftliche Kosten verursachen könnte (wobei diese Schätzung mit großen Unsicherheiten behaftet ist).[33] Der am 30. Oktober 2006 veröffentlichte Stern-Report nennt an zu erwartenden Schäden durch den Klimawandel bis zum Jahr 2100 Werte zwischen 5-20 % an der globalen Wirtschaftsleistung. Effektive Präventionsmaßnahmen (insbesondere die Reduktion von CO2) kosten dem gegenüber knapp 1 % am Welt-BIP und sind deutlich wirtschaftlicher als das Beheben von Unwetterschäden.
- Seit einigen Jahrzehnten ist ein Anstieg der Zerstörungskraft von Hurrikanen messbar geworden[34] [35], der sich direkt mit steigenden Meerestemperaturen in Einklang bringen lässt.[36] Die Daten deuten darauf hin, dass sich mit ansteigender Oberflächentemperatur der Meere nicht die Zahl, aber das Ausmaß schwerer Tropenstürme vergrößert. In ähnlicher Weise wird ein allgemeiner Anstieg schwerer Stürme und Überschwemmungen berichtet.
Die Risiken für Ökosysteme auf einer erwärmten Erde wachsen erheblich mit dem Grad des Temperaturanstiegs. Nach einer Studie von William Hare vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung sind die Risken unterhalb einer Erwärmung von 1 °C vergleichsweise gering, für anfällige Ökosysteme jedoch bereits nicht zu vernachlässigen. Zwischen 1 °C und 2 °C Erwärmung liegen signifikante und auf regionaler Ebene mitunter substanzielle Risiken vor. Eine Erwärmung oberhalb von 2 °C birgt enorme Risiken für das Aussterben zahlreicher Tier- und Pflanzenarten, deren Lebensräume nicht länger ihren Anforderungen entsprechen. Diese Arten werden verdrängt oder können aussterben, wenn sie den sich geografisch schnell verschiebenden Vegetationszonen nicht folgen können.[37] Andere Arten können sich unter den veränderten Bedingungen stärker ausbreiten. Bei über 3 °C droht sogar der völlige Kollaps von Ökosystemen, deutlich verstärkt auftretende Hunger- und Wasserkrisen sowie weitere sozioökonomische Schäden, besonders in Entwicklungsländern.[38]
Schließlich erfolgt die globale Erwärmung nicht zwingend graduell, sondern sie kann auch abrupt stattfinden. Auch wenn dieses Szenario als zumindest mittelfristig sehr unwahrscheinlich bewertet wird, kann der Klimawandel zu veränderten Meeresströmungen und hierbei besonders zu einem Versiegen des Golfstroms führen. Dies hätte einen massiven Kälteeinbruch in ganz Westeuropa und Nordeuropa zur Folge. Falls sich das Klima weiter erwärmt, könnte es mit der Zeit auch zu Veränderungen anderer ozeanischer Strömungen kommen, mit weitreichenden Konsequenzen für den globalen Energiehaushalt. Diese Worst Case-Annahme war Thema einer Studie des Pentagons von 2003, die von massiven politischen Umwälzungen in Folge einer solchen Entwicklung ausging.[39]
Klimaschutz
Politische Maßnahmen
Hauptartikel: Klimaschutzpolitik
Das Ausmaß der möglichen Konsequenzen der globalen Erwärmung führt zur Frage, wie diese verhindert oder ihre Folgen zumindest gemildert werden können. Die Grenze von tolerablem zu „gefährlichem“ Klimawandel wird politisch beispielsweise von der Europäischen Union mit einer Erwärmung um 2 °C benannt. Auch der WBGU empfiehlt die Erwärmung bei höchstens 2 °C zu begrenzen.[40] Bis zur Mitte des 21. Jahrhunderts müsste dafür der CO2-Ausstoß um etwa 80-90 % im Vergleich zu 2005 reduziert werden, damit die CO2-Konzentration nicht über 450 ppm steigt. Bislang zeigt die Entwicklung der weltweiten Emissionen von Treibausgasen allerdings weiterhin einen deutlichen Anstieg und keine Verminderung an.
Auf globaler, regionaler und lokaler Ebene sind zahlreiche Maßnahmen zum Klimaschutz möglich und teilweise bereits beschlossen. Global stellen die Klimarahmenkonvention (UNFCCC) der Vereinten Nationen und das daran angeschlossene Kyoto-Protokoll die einzig völkerrechtlich verbindlichen Regelungen zum Klimaschutz dar. Die Klimarahmenkonvention wurde 1992 in New York City verabschiedet und wurde im gleichen Jahr auf der UN-Konferenz für Umwelt und Entwicklung (UNCED) in Rio de Janeiro von den meisten Staaten unterschrieben. Mit der Rahmenkonvention geht als neu entstandenes Prinzip der Staatengemeinschaft einher, dass auf eine massive Bedrohung der globalen Umwelt auch ohne endgültige Beweise für ihr genaues Ausmaß - und für die quantitativ präzise Erfassung von Ursachenanteilen und Rückkopplungen - reagiert werden muss. Auf der Rio-Konferenz wurde auch die Agenda 21 verabschiedet, die seitdem Grundlage für viele lokale Schutzmaßnahmen ist.
Die derzeit 189 Vertragsstaaten der Rahmenkonvention treffen sich jährlich auf der UN-Klimakonferenz. Die bekannteste dieser Konferenzen fand 1997 im japanischen Kyoto statt und brachte als Ergebnis das genannte Kyoto-Protokoll hervor. Hierin wurde die Reduktion der Treibhausgasemissionen aller industrialisierten Staaten auf ein bestimmtes Niveau festgeschrieben. Einigen dieser Staaten wurden noch begrenzte Steigerungen ihres Ausstoßes zugestanden. Das Kyoto-Protokoll ist mittlerweile von fast allen Staaten mit Ausnahme der USA und Australiens ratifiziert worden. Es enthält aus Sicht des Klimaschutzes nur vergleichsweise geringe und unzureichende Reduktionsverpflichtungen, die zudem nicht über das Jahr 2012 hinaus reichen. Derzeit läuft der Post-Kyoto-Prozess, in dem über die Zukunft der Klimaschutzpolitik verhandelt wird.
Technische Maßnahmen
Hauptartikel: Klimaschutz
Neben der politischen existieren auf der technischen Ebene eine Vielzahl von Optionen zur Verminderung von Treibhausgasemissionen. So ließe sich theoretisch auch mit heutigen Mitteln ein effektiver Klimaschutz realisieren.[41] Besonders den erneuerbaren Energien kommt hierbei eine Schlüsselrolle zu.[42] Die bestehenden Schwierigkeiten und vor allem die Kosten einer solchen Vermeidungsstrategie hemmen bislang die notwendigen Investitionen. Dem gegenüber wurde ein vollständiger Klimaschutz mit Kosten von weniger als 1 % des Welt-Bruttosozialprodukts geschätzt.[43] [44] Im Kontrast zu den genannten 200 Billionen Dollar Schäden durch ungebremsten Klimawandel[33] würde dieser Vermeidungsansatz unter 30 Billionen Dollar kosten. Die Kosten für rasche globale Maßnahmen gegen die Belastung der Erdatmosphäre beziffert Nicholas Stern (früher Chefökonom der Weltbank) mit 275 Milliarden Euro.[45]
Zudem bestehen Möglichkeiten, durch persönliches Verhalten und Konsum einen individuellen Beitrag zum Klimaschutz und zur Reduktion der Emission von Treibhausgasen zu leisten. Hierzu zählen unter anderem vermehrte Energieeinsparung, der Umstieg auf umweltfreundlichere Verkehrsmittel, der Kauf von Produkten der eigenen Region (emissionssteigernde weite Transportwege fallen weg) sowie aus ökologischer Landwirtschaft (emissionsärmer als konventionelle Landwirtschaft) oder die Investition in erneuerbaren Energieträgern , z.B. über Beteiligungen oder den Verbrauch von Ökostrom.
Klimaforschung
Hauptartikel: Klimatologie
Mit den Methoden der Klimaforschung ist das Problem der globalen Erwärmung in den vergangen Jahrzehnten immer weiter untersucht worden. Die Hauptarbeit der Klimatologie in diesem Bereich besteht in der Feldbeobachtung und der Auswertung klimatologischer Daten. Hierzu gehören Temperaturmessungen, Niederschlagsdaten, Satellitenbilder, Eisbohrkerne, das Wanderverhalten von Tierarten und vieles mehr. Entgegen der weit verbreiteten Annahme, die globale Erwärmung sei hauptsächlich durch Computermodelle ermittelt worden, sind die so gesammelten Daten der eigentliche Kern des Wissens um den Klimawandel.
Geschichte der Wissenschaft über die globale Erwärmung
Eine Beschreibung der Geschichte der Wissenschaft über die globale Erwärmung findet sich bei Spencer R. Weart, Direktor des Center for History of Physics in den USA.[46] Ihm zufolge machte den Beginn der Erforschung der globalen Erwärmung vermutlich Jean Baptiste Joseph Fourier (1768-1830) mit seiner Entdeckung des Treibhauseffektes im Jahr 1824. Über siebzig Jahre später, im Jahr 1896, hat der schwedische Wissenschaftler Svante Arrhenius (1859-1927) als erster darauf aufbauend die Theorie veröffentlicht, dass die Anreicherung von Kohlendioxid in der Atmosphäre die Temperatur auf der Erde erhöhen könnte.[47] Für ihn war die Zeitskala, auf der sich solche Veränderungen abspielen konnten, allerdings auf zehntausende von Jahren gestreckt.
In den 1930er Jahren bemerkten einige US-Amerikaner, dass sich die Temperaturen in ihrer Region in den vorangehenden Jahrzehnten erhöht hatten. Bis auf einzelne Stimmen wurde dieses Ereignis allerdings weithin für ein natürliches Phänomen gehalten. In den späten 1950er Jahren wurde dann erstmals nachgewiesen, dass sich künstlich freigesetztes Kohlendioxid in der Atmosphäre anreichern kann. Der amerikanische Wissenschaftler Charles David Keeling (1928-2005) bestieg hierzu 1958 den Berg Mauna Loa auf Hawaii (Big Island) und begann dort mit regelmäßigen Messungen des CO2-Gehalts in der Atmosphäre. Dabei fand er ein typisches, schwankendes Muster des Kohlendioxidanteils von etwa 5 ppm CO2 pro Jahr, das auf die im Frühjahr wachsende Vegetation der größeren Nordhalbkugel zurückzuführen ist. Trotz der Schwankungen wurde bald klar, dass der Gesamtanteil des Treibhausgases in der Atmosphäre kontinuierlich anstieg. Beide Phänomene sind gut sichtbar in der sägezahnartig nach oben weisenden, nach ihrem Ersteller ernannten Keeling-Kurve.
Mit dem Aufkommen der Umweltbewegung in den 1970er Jahren wurde das Thema auch einer breiteren Öffentlichkeit bekannt. Kurioserweise kühlte sich die Erde zwischen den 1940er und 1970er Jahren ab, so dass in den verunsicherten Medien stellenweise über das so genannte global cooling berichtet wurde. In der Wissenschaft wurde hingegen bereits damals die Meinung vertreten, dass die stark gestiegene Luftverschmutzung für die Abkühlung verantwortlich sei.
Erste Computerprogramme zur Modellierung des Klimas wurden geschrieben und begannen die Wirkung eines erhöhten CO2-Gehalts in der Atmosphäre zu simulieren. Im Jahr 1988, dem damals wärmsten seit Beginn der Aufzeichnungen, richtete die internationale Staatengemeinschaft dann ein wissenschaftliches Gremium ein, das systematisch die Auswirkungen menschlicher Aktivitäten auf das Klima untersuchen sollte: Das IPCC.
Das Intergovernmental Panel on Climate Change
Hauptartikel: Intergovernmental Panel on Climate Change
Als internationale Institution wurde 1988 der Zwischenstaatliche Ausschuss über den Klimawandel (Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC)) eingerichtet. Er fasst für seine Berichte die weltweiten Forschungsergebnisse auf dem Gebiet der Klimaveränderung zusammen und bildet damit den aktuellen Stand des Wissens in der Klimatologie ab. Die letzte Zusammenfassung, der Third Assessment Report, erschien 2001.[1] Die nächste Veröffentlichung ist mit dem Fourth Assessment Report für 2007 geplant. In jedem Assessment Report werden mehrere tausend wissenschaftliche Einzelbeiträge gesichtet und zusammenfassend dargestellt.
Die Berichte können als Abbildung einer Konsensposition innerhalb der Klimatologie gelten, da sie alle relevanten Informationen und Ergebnisse aus Fachbeiträgen bündeln. Einem Essay von Naomi Oreskes zufolge ließ sich in einer Auswahl von 928 Essays aus einer wissenschaftlichen Datenbank mit dem Stichwort "global climate change" unter diesen kein einziger Abstract finden, der dem grundlegenden Konsens widersprochen hätte.[5] Der starke Konsens wird auch in einer gemeinsamem Stellungnahme der Nationalen Akademien der Wissenschaften aller G8-Länder sowie Indiens, Brasiliens und Chinas von 2005 deutlich, die ihn ausdrücklich bestätigten.[6]
Die vier globalen Szenariofamilien [48][49][50][51][52] des Third Assessment Report des IPCC | ||
. | Wirtschaftsorientiert (ökonomisch ausgerichtet) |
Umweltorientiert (ökologisch ausgerichtet) |
Globalisierung (homogene Welt) |
A1[53][54][55] A1C - A1G - A1B - A1T |
B1[53][54][55] |
Regionalisierung (heterogene Welt) |
A2[53][54][55] | B2[53][54][55] |
Im dritten IPCC-Bericht wird als Bandbreite aller Modelle und aller Szenarien im Zeitraum von 1990 bis 2100 eine Erhöhung der bodennahen Lufttemperatur von 1,4 bis 5,8 °C und eine Erhöhung des Meeresspiegels von ca. 0,1 m bis 0,9 m prognostiziert. Das IPCC berücksichtigt auch die von den erwarteten Klimaänderungen verursachten Folgen für die Zivilisation und wägt die Kosten der erwarteten Folgen gegen die Kosten der vorgeschlagenen Maßnahmen ab. Die IPCC-Berechnungen der zukünftig wahrscheinlichen Erwärmung basieren auf diversen Klimamodellen, die 40 verschiedene Emissionsszenarien einbeziehen (basierend auf unterschiedlichen Prognosen über die zukünftige Entwicklung charakteristischer Größen wie Bevölkerungswachstum, Wirtschaftswachstum, Energiebedarf etc.). [53][51] In Abhängigkeit von den diversen Grundannahmen resultieren unterschiedliche Mengen von Treibhausgasen und Aerosolen, die vom Menschen verursacht werden. Die Daten berücksichtigen dabei auch die Vorhersagen von ökonomischen Modellen.
Siehe auch: World Meteorological Organization (WMO)
Klimamodelle
Hauptartikel: Klimamodell
In Ermangelung einer Ersatzerde, mit der reale Experimente möglich wären, werden zur Berechnung des globalen Klimas in der Zukunft sehr aufwändige Computermodelle verwendet. Diese gehören zu den komplexesten existierenden Programmen und benötigen entsprechend leistungsfähige Supercomputer, um in vertretbarer Zeit das Klima zu modellieren. Einen anderen Ansatz verfolgt das Projekt ClimatePrediction.net, das auf das Modell des verteilten Rechnens zurückgreift. Dieses verwendet die nicht genutzte Rechenkapazität auf zehntausenden Heimcomputern, um möglichst viele Läufe eines Klimamodells zu ermöglichen.
Die Modellierung des Klimas befindet sich in einer steten Weiterentwicklung.[56] Die Berechnung des Klimas anhand von Modellen ist wegen der Komplexität des Klimasystems mit Unsicherheiten verbunden. Diese führen zwar zum Entstehen einer nicht zu vernachlässigenden Fehlergrenze besonders bei Berechnungen in die Zukunft, stellen aber nach derzeitigem Kenntnisstand keine prinzipielle Hürde für die Berechnung von Temperaturen, Niederschlagsverhältnissen und weiteren Effekten der globalen Erwärmung dar. Die verfügbaren Klimamodelle vermögen den Verlauf des Klimas im 20. Jahrhundert recht genau wiederzugeben, so dass auch Ergebnisse für das 21. Jahrhundert trotz ihrer Fehlerspanne als plausibel angesehen werden können.
Von Klimamodellen nachvollzogene Elemente des Klimas der Erde umfassen neben den selbstverständlichen jahreszeitlichen Übergängen oder dem Tag-Nacht-Wechsel mit unterschiedlicher Genauigkeit auch Besonderheiten wie Vulkanausbrüche, Hitzewellen oder El Niños. Neben den Treibhausgasen in der Atmosphäre werden besonders Aerosole, Wolken, Ozon und Wechselwirkungen mit den Ozeanen wie auch die Einwirkung von solaren Veränderungen berücksichtigt. Dabei wird beispielsweise die Temperaturentwicklung genauer abgebildet als die Verteilung und die Menge von Niederschlägen. Eine Einschränkung der Klimamodelle stellt bislang vor allem ihre räumliche Auflösung dar. Diese erlaubt bereits relativ genaue Berechnungen für die kontinentale Ebene. Regionale Modelle weichen jedoch noch stark von dem tatsächlich beobachteten Klima ab. Die weitere Verfeinerung der regionalen Auflösung stößt einstweilen an die Grenzen des jeweiligen Standes der Computerentwicklung.
Literatur
Aufsätze
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- Kohl, Harald (2002): Neuer Bericht zum Weltklima: Künstliche Heißzeit, in: Physik in unserer Zeit 33(5), S. 232–238, ISSN 0031-9252
- Rahmstorf, Stefan (2005): Dem Sturm begegnen - Klimawandel ist kein Schicksal. Wir können ihn erklären - und begrenzen. Klima & Wandel, Vortragsreihe: Ist Zukunft berechenbar? 4 Seiten (PDF)
- Schönwiese, Christian D. (2004): Globaler Klimawandel im Industriezeitalter, in: Geographische Rundschau 56(1), S. 4–9, ISSN 0016-7460
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- World Resources Institute (2006): Climate Science 2005 - Major New Discoveries, 16 Seiten (PDF, 0,2 MB) (englisch)
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Bücher
- Flannery, Tim (2006): Wir Wettermacher, Fischer, ISBN 310021109X.
- Gore, Al (2006): Eine unbequeme Wahrheit. Riemann Verlag, ISBN 3570500780
- Grassl, Hartmut et al. (2005): Wetterkatastrophen und Klimawandel. Sind wir noch zu retten?, Pg Verlag, ISBN 3937624805.
- Kolbert, Elizabeth (2006): Vor uns die Sintflut. Depeschen von der Klimafront, Berlin Verlag, ISBN 3827006430
- Latif, Mojib (2004): Klima, Fischer Tb., ISBN 3596161258
- Ludwig, Karl-Heinz (2006): Eine kurze Geschichte des Klimas. Von der Entstehung der Erde bis heute, ISBN 340654746X
- Monbiot, George (2006): Heat. How to Stop the Planet Burning, ISBN 0713999233 (englisch)
- Rahmstorf, Stefan und Hans Joachim Schellnhuber (2006): Der Klimawandel, Beck, ISBN 3-4065-0866-9
- Schellnhuber, Hans Joachim, W. Cramer, N. Nakicenovic, T. Wigley und G. Yohe (Hrsg.) (2006): Avoiding Dangerous Climate Change, Cambridge University Press, auch als Download (englisch)
- Schönwiese, Christian D. (2003): Klimatologie. UTB, 2. Auflage, ISBN 3825217930
Weblinks
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- hamburger-bildungsserver.de: Materialsammlung zum Thema Klima – basierend auf den Ergebnissen der IPCC-Berichte 2001
- Learn-Line NRW, Agenda 21: Lexikon Klimawandel, Klimaerwärmung, Klimageschichte
- Spencer Weart: The Discovery of Global Warming, Geschichte der Wissenschaft über den menschlichen Klimawandel (englisch)
- RealClimate.org – Blog einiger Klimaforscher zur Kommentierung aktueller Diskussionen (engl.)
- Current Greenhouse Gas Concentrations - regelmäßig aktualisierte Seite mit Messwerten der Treibhausgaskonzentrationen (englisch)
Forschungseinrichtungen
- Deutsches Umweltbundesamt: Portal Klimaschutz
- Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung
- Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (WBGU)
- Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie – Forschungsinstitut mit einer Vielzahl von Studien zur nationalen und internationalen Klimapolitik
- Proclim Schweizer Portal für Klimaforschung
Medien
- Netzeitung.de Spezial: Klimawandel
- FAZ.net-Spezial: Es wird heißer, so viel steht fest
- tagesschau Dossier: Auf dem Weg in die Heißzeit
- FTD: Der überhitzte Planet
Kommentare
- Kofi Annan, As Climate Changes, Can We? ("Washington Post", 8. November 2006)
- Al Gore im Interview: Der Optimismus ist unser Untergang ("Frankfurter Allgemeine Zeitung", 13. Oktober 2006)
Quellen
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- ↑ a b WBGU (Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen): Welt im Wandel: Energiewende zur Nachhaltigkeit, 21. März 2003 (PDF-Datei, ca. 3,9 MB) - Grundannahmen der SRES-Szenarien: Seite 106 ff.
- ↑ Schlussbericht der Enquete-Kommission »NachhaltigeEnergieversorgung«: KAPITEL 3, Geopolitische, internationale und europäische Entwicklungstrends (PDF-Datei; 895 KB)
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- ↑ McGuffie, K. und A. Henderson-Sellers (2001): Forty Years of Numerical Climate Modelling, in: International Journal of Climatology, Vol. 21 (PDF)