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Quelle: pixelio, Rainer Sturm

Klimawissen kompakt

Die weltweite Erderhitzung ist in vollem Gange. Sie betrifft alle: Die globale Temperatur erreicht immer neue Spitzenwerte, Extremwetterereignisse nehmen zu, Gletscher schrumpfen, Wälder und landwirtschaftliche Flächen stehen unter Klimastress, bislang fremde Tier- und Pflanzenarten siedeln sich bei uns an. Es ist offenkundig, dass wir rasch und engagiert handeln müssen.

 

Bild: pixelio, Rainer Sturm

 

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THEMEN

Die Herausforderung

Die Weltgemeinschaft hat sich mit dem Pariser Klimaschutzabkommen von 2015 darauf verständigt, die globale Temperaturerhöhung auf maximal 1,5 bis 2 Grad gegenüber vorindustriellen Werten zu begrenzen. Die anhaltend hohen globalen Treibhausgasemissionen, die bereits zu verzeichnende Erderhitzung und die hieraus abgeleiteten Klimaszenarien zeigen, dass das Erreichen dieses Ziels uns alle herausfordert, unseren CO2-Fußabdruck zu minimieren.

Das zukünftige Weltklima wird mit den Klimaszenarien des sechsten Sachstandsberichts des Weltklimarats IPCC (AR6, 2021-2022; siehe Grafik "Simulierte Änderung der 2m-Temperatur") simuliert. Die Szenarien beinhalten zukünftige Emissionsverläufe, Treibhausgaskonzentrationen und Strahlungsantriebe, die bei einer bestimmten Bevölkerungsentwicklung sowie Art und Weise der Energie- und Nahrungsmittelproduktion und Landnutzung zu erwarten sind (rote, gelbe und grüne Linien). Der Strahlungsantrieb (engl. radiative forcing) ist hierbei ein Maß für die Änderung der Energiebilanz der Erde durch Änderung der Wirkung der Strahlung aus dem Weltraum und wird in Watt pro Quadratmeter gemessen. Ein „weiter so wie bisher“ (lila Linien) würde demnach die globale Mitteltemperatur bis zum Jahr 2100 um 3,3 bis 5,7 Grad gegenüber dem Jahr 1850 ansteigen lassen.

Eine Begrenzung der Erwärmung auf 1 bis 1,8 Grad bis zum Jahrhundertende sei laut IPCC-Bericht unter den allergünstigsten klimapolitischen Annahmen dennoch „sehr wahrscheinlich“ noch zu schaffen. Das verbleibende CO2-Budget für das Einhalten der vereinbarten Grenze schmilzt jedoch unaufhörlich: Die CO2-Uhr zeigt, wie wenig Zeit der Politik noch bleibt. Verfehlen wir dieses Ziel, so zeigt Teil 2 des Sachstandberichts über "Folgen, Anpassung und Verwundbarkeit" der Erderhitzung (AR6-WGII), wird sich das Leben auf der Erde, wie wir es kennen, grundlegend und somit für die nachfolgenden Generationen ändern.

Keinen Zweifel („unequivocal“) lassen die Berichte, dass der Mensch der Hauptverursacher der Klimakrise ist. Nicht alle Interessenvertreter wollen dies wahrhaben. Wie Sie Klimaskeptikern mit Hintergrundwissen gekonnt begegnen können, finden Sie in diesem wissenschaftlichen Leitfaden und diesem Übersichtspapier unumstrittener Basisfakten kompakt aufbereitet.


Kurz erklärt: Die Klimakrise, ihre Folgen und unsere Lösungen

In unserem dreiminütigen Erklärvideo “Kurz erklärt: Die Klimakrise, ihre Folgen und unsere Lösungen” zeigen wir die Zusammenhänge zwischen Energie, Klima und Wetterereignissen und machen deutlich, warum wir uns mit allen Kräften engagieren sollten.

Klimawandel in Leichter Sprache

  • Was bedeutet Treibhauseffekt?

    Der natürliche Treibhauseffekt ist die Voraussetzung dafür, dass auf der Erde Leben entstehen konnte. Würde die Erde lediglich im Strahlungsaustausch mit der Sonne und dem All stehen, würde die durchschnittliche Temperatur auf der Erde im Mittel - 18 Grad Celsius betragen.

    Die vielfältigen Lebensformen auf der Erde wären bei diesen Temperaturen nicht oder kaum entstanden. Spurengase wie Wasserdampf, Kohlendioxid und Methan, die nur in sehr geringen Anteilen in der Atmosphäre vorkommen, bewirken jedoch einen Treibhauseffekt und führen dazu, dass die Durchschnittstemperatur auf der Erde seit einigen Tausend Jahren bei etwa + 15 Grad Celsius liegt. Die einkommende kurzwellige Solarstrahlung wird hierbei an der Erdoberfläche und in der Troposphäre – der unteren Atmosphärenschicht – in Wärmestrahlung umgesetzt. Die genannten Treibhausgase strahlen dann einen Teil der Wärmestrahlung auf die Erdoberfläche zurück. Das verringert die Rückstrahlung der Sonnenenergie in das Weltall. Die Wärmebilanz der Erde verschiebt sich hin zu höheren Temperaturen (siehe Grafik "Der Treibhauseffekt").

  • Klimawandel und die Rolle des Ozeans

    Die mittlere Temperatur schwankte in den vergangenen 10.000 Jahren um weniger als ein Grad. Allein seit vorindustrieller Zeit um 1850 ist die mittlere Temperatur der Erde jedoch nun bereits um rund 1,2 Grad angestiegen (siehe Grafik "Globale Temperaturanomalie").

    Was nach unserem Temperaturempfinden wenig erscheinen mag, bedeutet für einen langfristigen und großräumigen Mittelwert eine dramatische Veränderung. Vor allem die Geschwindigkeit dieser Änderung war so noch nie zu beobachten und kam vermutlich auch innerhalb der letzten 50 Millionen Jahre nie vor. Weltweit waren die 2010er Jahre das wärmste Jahrzehnt seit Beginn der instrumentellen Temperaturerfassung im Jahr 1861; 19 der 20 wärmsten Jahre wurden allesamt im neuen Jahrtausend verzeichnet.

    Dabei wird die Erhitzung durch einen riesigen Puffer abgefedert. Der Ozean fungiert nämlich als ein gigantischer Wärmespeicher, der 93 Prozent der zusätzlichen Wärmemenge aufnimmt. Jeweils 3 Prozent der Energie nehmen Kontinente und Eismassen auf, so dass nur 1 Prozent der zusätzlichen Wärmestrahlung zur effektiven Erwärmung der bodennahen Luftschichten beiträgt (siehe Grafik "Wohin fließt die globale Erwärmung"). Ebenfalls belegt ist, dass die Ozeane seit 1980 rund 20 bis 30 Prozent der menschgemachten CO2-Emissionen aufgenommen haben. Im Meer löst sich das Treibhausgas in Form von Kohlensäure, der hierdurch "versauert". Erwärmung und Versauerung haben jedoch negative Folgen: Erstens dehnt sich der wärmer werdende Ozean aus, so dass der Meeresspiegel stetig ansteigt (siehe Grafik "Meeresspiegelanstieg 1993 bis heute"). Das wärmer werdende Oberflächenwasser könnte zweitens dazu führen, dass die natürliche Durchmischung mit kälteren, tieferen Wasserschichten nachlässt und somit weniger CO2 in die Tiefsee gelangen und dort gebunden würde. Drittens schränkt der zunehmende Kohlensäuregehalt das Wachstum kalkbildender Meereslebewesen wie Korallen, Muscheln und Krebsen ein. Nach deren Absterben sinken diese zu Boden, wobei der Kalk und somit auch der darin enthaltene Kohlenstoff im Ozeanboden fixiert wird. Algen binden und speichern auf ähnliche Weise Kohlenstoff im Meeresboden. Auch wenn Algen tendenziell von einem CO2-reichen und wärmeren Klima profitieren, erscheint es aufgrund der zuvor beschriebenen Prozesse fraglich, ob der Ozean auch künftig die gleiche Menge an Kohlenstoffdioxid aufnehmen wird.

  • Klimawandel ist menschengemacht

    Aus wissenschaftlicher Sicht besteht kein Zweifel mehr daran: Die im vergangenen Jahrhundert beobachtete Erderwärmung ist auf menschliche Aktivitäten zurückzuführen.

    Hauptursache für diesen anthropogenen, sprich vom Menschen gemachten Treibhauseffekt ist die Verbrennung der fossilen Energieträger Kohle, Erdöl und Erdgas. Diese haben bei ihrer Entstehung über Jahrmillionen große Mengen an Kohlenstoff gebunden. Durch die Verbrennung reichert sich der Kohlenstoff nun in Form von Kohlendioxid in wenigen Jahrhunderten zusätzlich in der Atmosphäre an. Der Mensch erhöht somit durch seine Art der Energienutzung kontinuierlich die Konzentration dieses Treibhausgases in der Atmosphäre. Hohe Treibhausgasemissionen werden zudem durch die Zerstörung von Waldgebieten, insbesondere in den Tropen, die Landnutzung im Allgemeinen und den hohen Fleischkonsum im Besonderen, den Verlust an Feuchtgebieten sowie die durch den Klimawandel geschwächten Waldbestände verursacht.

    Im Jahr 2016 wurde die Kohlendioxid-Konzentration von 400 parts per million (ppm) überschritten – sowohl im globalen Mittel als auch in regionalen Messstationen des Umweltbundesamts auf der Zugspitze und im Schauinsland (Schwarzwald). Im Jahr 2022 wurden bereits 419 ppm gemessen. Dies bedeutet einen Anstieg um rund 50 Prozent gegenüber 280 ppm in vorindustrieller Zeit, also seit etwa dem Jahr 1760. Die jährliche Rate des Anstiegs hat sich hierbei seit den 1950er Jahren annähernd vervierfacht: von rund 0,55 ppm pro Jahr in den 1950er Jahren auf derzeit rund 2 ppm pro Jahr (siehe Grafik "Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosphäre.").

    Die jährlichen Schwankungen der Kohlendioxidkonzentrationen sind auf die Jahreszeiten und die damit verbundene Verbreitung der Vegetation zurückzuführen. Bei einer üppigen Vegetationsdecke im Sommer sind die Photosyntheseleistung und somit auch die Kohlendioxidbindung maximal. Dies führt zu spätsommerlichen Minima der Messreihen auf der Nordhalbkugel. Im Winter entfällt diese Senkenwirkung der Vegetation und die CO2-Konzentrationen erreichen vor Einsetzen des Frühjahrs ein jahreszeitliches Maximum.

    Auf Grund der dominanten Rolle von Kohlendioxid beim menschengemachten Klimawandel wird die Konzentration der weiteren Treibhausgase in der Regel als Gesamtkonzentration in CO2-Äquivalenten angegeben.

  • Die Gletscher schmelzen

    Eines der sichtbarsten Zeichen dafür, dass es in unseren Breiten wärmer wird, ist der starke Rückgang der Gletscher in den Alpen. Seit Beginn der Industrialisierung haben die Alpengletscher knapp die Hälfte ihrer Fläche und rund 60 Prozent ihrer Masse eingebüst. Gletscherforscher rechnen heute damit, dass die Alpengletscher noch in diesem Jahrhundert fast vollständig abschmelzen werden. Weltweit betragen die jährlichen Verluste an Landeismasse nach Angaben der NASA rund 428 Milliarden Tonnen, fast zwei Drittel hiervon auf Grönland. Die Folge: Der Meeresspiegel steigt weiter an. Laut Weltklimabericht müsse ohne wirksamen Klimaschutz durch das Abtauen auch des Antarktischen Eisschildes bis zum Jahr 2300 mit einem weltweiten Meeresspiegelanstieg von 15 Metern gerechnet werden.

  • Achtung auf Kippelemente!

    So genannte Kippelemente des Klimawandels sind Bestandteile des Erdsystems von überregionaler Größe, die in Bezug auf Klimaveränderungen ein Schwellenverhalten aufweisen: Wird der jeweilige Schwellenwert überschritten, setzt das unumkehrbare, oft selbstverstärkende Prozesse in Gang. Auf diese Weise wird in geologisch kürzester Zeit ein grundlegend neuer Klimazustand herbeigeführt. Die weitreichenden Umweltauswirkungen dieser Prozesse gefährden Ökosysteme ebenso wie die menschliche Zivilisation als Ganzes. Die Wissenschaft hat solche Kippelemente in Bezug auf bestimmte Eiskörper, Ökosysteme sowie marine und atmosphärische Strömungssysteme identifiziert (siehe Grafik "Räumliche Verteilung der globalen und regionalen Kippelemente").

    Das Ziel der internationalen Staatengemeinschaft, die Erderwärmung auf maximal 1,5 bis 2 Grad zu begrenzen, wird als Schwelle gesehen, ab deren Überschreiten eine Reihe von Kippelementen wahrscheinlich wirksam wird.

    Die Polarregionen sind am stärksten vom Klimawandel betroffen. Augenscheinlichstes Zeichen ist der Rückgang der sommerlichen Meereisbedeckung in der Arktis. Das Ausmaß der Abnahme seit 1979 zeigt eine von der NASA veröffentlichte animierte Zeitserie der sommerlichen Meereisbedeckung. Das Verschwinden des Meereises hat für den Strahlungshaushalt der Erde erhebliche Folgen. Indem weiße Landmasse der dunklen Meeresoberfläche weicht, kann weit weniger Sonnenstrahlung reflektiert und ins Weltall abgegeben werden. Die Erwärmung der Polregionen verstärkt sich – einmal in Gang gesetzt – somit selbst.

    Dieses als Eis-Albedo-Rückkopplung bezeichnete Phänomen tritt auch in Hochgebirgen wie den Alpen zu Tage: Dort setzen die verschwindenden Gletscher zunehmend dunkle Gesteinsoberflächen frei. Auf Festland aufliegende, abtauende große Eismassen in der Antarktis oder auf Grönland lassen zudem den globalen Meeresspiegel ansteigen. Dies bedroht vor allem Küstenregionen und Inseln existenziell. Allein das vollständige Abtauen des Grönlandeisschilds als ein Kippelement des Klimasystems würde den Meeresspiegel um rund sieben Meter ansteigen lassen. Die Zunahme von Süßwassereinträgen in der Arktis verändert dort zudem die Salzkonzentration nahe der Meeresoberfläche. Dadurch können sich Meeresströmungen verändern. Ein Abschwächen des Golfstroms und somit der „Wärmepumpe“ für Europa beschreiben Wissenschaftler daher als weiteres Kippelement des Klimasystems.

    Die Veränderungen in den Polregionen bewirken auch, dass Permafrost abtaut: An Land sind dann die Stabilität von Gebäuden und Verkehrslinien bedroht; zudem setzt dies das Treibhausgas Methan aus dem Boden in großen Mengen frei, was den Klimawandel in Form einer positiven Rückkopplung und weiterem Kippelement abermals verstärkt.

Klimawandel in Deutschland