Quelle: pixelio, Rainer Sturm

Klimawissen kompakt

Der weltweite Klimawandel hat längst begonnen. Er betrifft alle: Die globale Temperatur erreicht immer neue Spitzenwerte, Extremwetterereignisse nehmen zu, Gletscher schrumpfen, neue Tier- und Pflanzenarten siedeln sich bei uns an. Es ist offenkundig, dass wir rasch und engagiert handeln müssen.

 

Bild: pixelio, Rainer Sturm

 

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 Treibhasgasemissionen, der bereits zu verzeichnende Klimawandel 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 "Klimaszenarien") 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 legen die Berichte nahe, wird sich das Leben auf der Erde, wie wir es kennen, grundlegend und somit für die nachfolgenden Generationen ändern.

Keinen Zweifel („unequivocal“) lässt der Bericht, 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.

 

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 "Treibhauseffekt").

Was bedeutet Klimawandel?

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 "Temperaturentwicklung").

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.

Dies, obwohl die Erhitzung durch einen riesigen Puffer abgefedert wird. Der Ozean fungiert nämlich als ein gigantischer Wärmespeicher, der 93 Prozent der zusätzlichen Wärmemenge aufnimmt. Weitere 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. Beide Prozesse haben jedoch negative Folgen: Der wärmer werdende Ozean dehnt sich aus, so dass der Meeresspiegel stetig ansteigt und führt zweitens dazu, dass sich das Klimasystem, wenn auch zeitlich verzögert, weiter erhitzt (siehe Grafik "Meeresspiegelanstieg"). Durch das aufgenommene CO2 bildet sich Kohlensäure, was kalkbildende Meereslebewesen wir Korallen, Muscheln und Krebse zusätzlich bedroht.
 

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 2021 wurden bereits 417 ppm gemessen. Dies bedeutet einen Anstieg um knapp 50 Prozent gegenüber 280 ppm in vorindustrieller Zeit. 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").

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. Das 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 (siehe Grafik "Entwicklung der Alpengletscher"). 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 "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

Die Grafik visualisiert die Durchschnittstemperatur für Deutschland zwischen 1881 und 2017; jeder Streifen steht für ein Jahr, Basis ist der Datensatz des DWD; Grafik: Ed Hawkins/klimafakten.de

 

Südwesten besonders betroffen

Generell betrifft die Klimaerwärmung Landmassen stärker als Ozeane, die thermisch träger als Landoberflächen reagieren. Ebenso erwärmen sich die Polregionen stärker als Gebiete nahe dem Äquator. Europa als Landmasse der mittleren Breiten trifft der Klimawandel somit tendenziell härter.

In Baden-Württemberg liegen die wärmsten Regionen Deutschlands, so dass gerade entlang des Oberrheins und in Städten mit neuen Hitzerekorden zu rechnen ist. Extremereignisse wie Überschwemmungen, Hitze- und Trockenperioden, Herbst- und Winterstürme oder Hagel nehmen zu – eine bedrohliche Auswirkung des Temperaturanstiegs. Auch die Niederschlagsmenge und deren saisonale Verteilung werden sich verändern. Weitreichende Folgen sind für Mensch und Natur in Baden-Württemberg zu erwarten – zum Beispiel für Landwirtschaft, Gesundheit und Grundwasser. Wie viel wärmer es in Ihrer Stadt bereits ist, können Sie in einer Animation der BBC nachsehen.

Aus diesem Grund kommt dem Klimaschutz eine zentrale Bedeutung zu bei der Vermeidung oder zumindest Abmilderung des Klimawandels. Informationen zu den vielfältigen Möglichkeiten, unser Klima zu schützen, sowie passende Angebote und Förderungen, finden Sie auf unserer Webseite. Vor Ort sind die regionalen Energieagenturen und die zahlreichen kommunalen Klimaschutzmanagerinnen und -manager "klimaschutzaktiv". Aber auch die Anpassung an den bereits in Gang gesetzten Klimawandel im Südwesten muss aktiv gestaltet werden.

Aber auch: Sich auf den Klimawandel einstellen (Klimafolgenanpassung)

Neben einer Reduktion der Treibhausgasemissionen (als Ursache für den Klimawandel) ist es wichtig, dass wir uns frühzeitig auf die Folgen des nicht mehr vermeidbaren Klimawandels einstellen. Das Land Baden-Württemberg hat sich daher im Klimaschutzgesetz dazu verpflichtet, eine Anpassungsstrategie an die veränderten klimatischen Bedingungen zu verfolgen. Zu den Handlungsbereichen gehören Wald und Forstwirtschaft, Landwirtschaft, Boden, Naturschutz und Biodiversität, Wasserhaushalt, Tourismus, Gesundheit, Stadt- und Raumplanung sowie Wirtschaft und Energiewirtschaft.

Unter anderem sollen Lösungen auf die folgenden Fragen gefunden werden: Wie machen wir unsere Wälder widerstandsfähiger gegen Stürme, Hitze- und Trockenperioden oder Schädlinge? Wie können wir der Ausbreitung nicht-heimischer, invasiver Arten begegnen? Wie können wir unsere Stadtbewohnerinnen und -bewohner vor Hitze schützen? Wie bewahren wir flussnahe Siedlungsgebiete vor dem nächsten Jahrhunderthochwasser? Wie können wir unsere Treinkwasserversorgung angesichts abnehmender Grundwasserstände dauerhaft sicherstellen? Welche Anbausorten liefern auch in Zukunft noch gute und sichere Erträge?

Treibhauseffekt

Der natürliche Treibhauseffekt erhöht die Temperatur an der Erdoberfläche von - 18 auf + 15 Grad Celsius. Einfallende kurzwellige Solarstrahlung wird durch die in der Atmosphäre natürlich vorkommenden Spurengase in Wärmestrahlung umgesetzt. Die so genannten Treibhausgase verringern so die Rückstrahlung der Sonnenenergie ins Weltall.
Quelle: Max-Planck-Institut für Meteorologie

Kohlendioxid-Konzentration

Entwicklung im weltweiten Mittel sowie an ausgewählten Messstationen.
Quelle: Umweltbundesamt

Temperaturentwicklung

Die Grafik zeigt die Abweichung der globalen Lufttemperatur vom Durchschnitt der Jahre 1881 bis 1910. Quelle: Helmholtz-Klima-Initiative

Klimaszenarien

Beobachtete (schwarz, grau und gelb) und simulierte Änderungen (grün, blau, rot, lila) der global gemittelten 2 m-Temperatur, bezogen auf den Zeitraum 1995 bis 2014.
Quelle: Deutsches Klimarechenzentrum

Wohin fließt die globale Erwärmung?

Die Ozeane nehmen rund 93 Prozent der menschengemachten Überschussenergie auf. Weitere 3 Prozent speichern Kontinente und Eismassen, so dass nur 1 Prozent in der Lufthülle der Erde verbleibt. Quelle: Helmholtz-Klima-Initiative

Klimawandel in Deutschland

Abweichung der Jahresmittel-Temperatur in Deutschland im Jahr 2020 im Vergleich zu 1971 bis 2000. Quelle mit zahlreichen weiteren Vergleichen und Szenarien: Deutscher Klimaatlas des Deutschen Wetterdienstes

Entwicklung der Alpengletscher

Entwicklung des Pasterze-Gletschers auf dem Großglockner (Österreich) von 1938 bis 2019. Quelle und weitere Fotovergleiche: Deutsches Gletscherarchiv der Gesellschaft für ökologische Forschung e. V.

Meeresspiegelanstieg

Seit 1900 ist der Meeresspiegel um durchschnittlich 16 cm angestiegen, allein 9 cm seit Beginn der globalen Satellitenmessungen im Jahr 1993. Grund ist einerseits die beschleunigte Eisschmelze in Grönland und der Antarktis, die als Süßwasser in die Ozeane hineinströmt. Hinzu kommt andererseits der physikalische Effekt, dass sich Wasser und somit auch das Meer als Ganzes bei Erwärmung ausdehnt. Quelle: Helmholtz-Klima-Initiative

Kippelemente

Quelle und weitere Informationen zu den dargestellten Kippelementen: Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung