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9.11.2007 | Von:
Stefan Rahmstorf

Klimawandel - einige Fakten

Treibhausgase und Temperaturanstieg

Kontinuierliche Messungen der CO2-Konzentration gibt es erst seit den 1950er Jahren, als Charles Keeling eine Messreihe auf dem Mauna Loa in Hawaii begann. Die berühmte Keeling-Kurve zeigt zum einen die jahreszeitlichen Schwankungen der CO2-Konzentration: das Ein- und Ausatmen der Biosphäre im Jahresrhythmus. Zum anderen zeigt sie einen kontinuierlichen Aufwärtstrend. 2005 hatte die CO2-Konzentration den Rekordwert von 380ppm (parts per million) erreicht. Dies ist der höchste Wert seit mindestens 700 000 Jahren - so weit reichen die zuverlässigen Daten aus Eiskernen zurück. Für den Zeitraum davor haben wir ungenauere Daten aus Sedimenten. Alles spricht dafür, dass man etliche Millionen Jahre in der Klimageschichte zurückgehen muss - in die Zeiten eines wesentlich wärmeren, eisfreien Erdklimas -, um ähnlich hohe Konzentrationen zu finden.

Wir verursachen derzeit Bedingungen, mit denen der Mensch es noch nie zu tun hatte, seit er den aufrechten Gang gelernt hat. Es gibt keinen Zweifel daran, dass es der Mensch ist, der den CO2-Anstieg verursacht. Wir wissen, wie viele fossile Brennstoffe (Kohle, Erdöl und Erdgas) wir verbrennen - CO2 ist das hauptsächliche Verbrennungsprodukt. Die jedes Jahr verbrannte Menge entspricht etwa dem, was sich zur Zeit der Entstehung der Lagerstätten von Öl und Kohle in rund einer Million Jahren gebildet hat. Nur etwa die Hälfte des von uns in die Luft gegebenen CO2 befindet sich noch dort, die andere Hälfte wurde von den Ozeanen und von der Biosphäre aufgenommen. Fossiler Kohlenstoff hat eine besondere Isotopenzusammensetzung, dadurch konnte bereits in den 1950er Jahren nachgewiesen werden, dass das zunehmende CO2 in der Atmosphäre fossilen Ursprungs ist.[4] Inzwischen ist auch die Zunahme des CO2 im Ozean durch Messungen belegt.[5] Dies führt zur Versauerung des Meerwassers und damit wahrscheinlich zu erheblichen Schäden an Korallenriffen und anderen Meeresorganismen.[6]

Neben diesem generellen Trend verstehen Wissenschaftler auch die beobachteten kleineren Schwankungen der CO2-Konzentration inzwischen immer besser. So machen sich Vulkanausbrüche oder Änderungen der Meeresströmungen im Pazifik (El-Niño-Ereignisse) auch in der CO2-Konzentration bemerkbar, weil die Biosphäre jeweils mit verstärktem oder geringerem Wachstum reagiert.[7] Vereinfacht gesagt: Steigt die CO2-Konzentration in einem Jahr weniger als normal, dann war es ein gutes Jahr für die Biosphäre. Umgekehrt steigt die CO2-Konzentration in Jahren mit verbreiteter Dürre oder Waldbränden (2002, 2003) besonders rasch an.

CO2 ist nicht das einzige Treibhausgas. Auch die Konzentration anderer Gase wie Methan (CH4), FCKW und Distickstoffoxid (N2O) ist durch menschliche Aktivitäten angestiegen. (Die von FCKW sinkt wieder, seitdem ihre Herstellung wegen ihrer zerstörerischen Wirkung auf die Ozonschicht weitgehend eingestellt wurde.) Auch diese Gase tragen zum Treibhauseffekt bei. Das wichtigste Treibhausgas ist der Wasserdampf. Es taucht in der Diskussion nur deshalb nicht auf, weil der Mensch seine Konzentration nicht beeinflussen kann. Selbst wenn wir künftig vorwiegend Wasserstoff als Energieträger einsetzen würden, wären die Einflüsse der Wasserdampfemissionen auf das Klima minimal. Unvorstellbar große Mengen an Wasserdampf verdunsten von den Ozeanen, bewegen sich in der Atmosphäre, kondensieren und fallen als Niederschläge wieder zu Boden. Innerhalb von zehn Tagen wird die gesamte Menge an Wasserdampf in der Atmosphäre ausgetauscht. Die Konzentration schwankt deshalb sehr stark von Ort zu Ort und von Stunde zu Stunde - ganz im Gegensatz zu den oben diskutierten langlebigen Treibhausgasen, die sich während ihrer Lebensdauer um den ganzen Erdball verteilen und daher überall fast die gleiche Konzentration haben (außer in Bodennähe, nahe der Quellen und Senken).

Seit jeher treiben Klimaforscher großen Aufwand, um den Wasserkreislauf genauer in ihren Modellen zu erfassen - das ist nicht nur wegen der Treibhauswirkung des Wasserdampfes wichtig, sondern vor allem auch zur Berechnung der Niederschlagsverteilung. Die Wasserdampfkonzentration hängt stark von der Temperatur ab. Warme Luft kann mehr Wasserdampf halten. Daher erhöht der Mensch indirekt auch die Wasserdampfkonzentration der Atmosphäre, wenn er das Klima aufheizt - eine klassische verstärkende Rückkopplung, da eine höhere Wasserdampfkonzentration wiederum die Erwärmung verstärkt.

Messdaten aus aller Welt belegen, dass in den abgelaufenen hundert Jahren neben der CO2-Konzentration auch die mittlere Temperatur deutlich gestiegen ist - und zwar etwa in dem Maße, wie es nach unserem physikalischen Verständnis des Treibhauseffekts auch zu erwarten ist. Die wichtigste Datenbasis sind die Messwerte der weltweiten Wetterstationen, die seit dem Jahr 1900 einen globalen Anstieg um 0,7 Grad zeigen. Dabei sind lokale Effekte, vor allem das Wachsen von Städten um Wetterstationen herum (der urban heat island effect), bereits herauskorrigiert. Ein anderer wichtiger Datensatz sind die Messungen der Meerestemperaturen. Die globale Erwärmung wird auch durch Satellitenmessungen bestätigt, ferner durch den weltweiten Gletscherschwund, das Schrumpfen des arktischen Meereises, den Anstieg des Meeresspiegels, das im Jahreslauf zunehmend frühere Tauen und spätere Gefrieren von Flüssen und Seen und das frühere Austreiben von Bäumen.

Fußnoten

4.
Vgl. Hans E. Suess, Radiocarbon concentration in modern wood, in: Science, 122 (1955), S. 415 - 417.
5.
Vgl. C. L. Sabine u.a., The oceanic sink for anthropogenic CO2, in: Science, 305 (2004), S. 367 - 371.
6.
Vgl. R. A. Feely u.a., Impact of anthropogenic on the CaCO3 system in the oceans, in: Science, 305 (2004), S. 362 - 366.
7.
Vgl. W. Lucht u.a., Climatic control of the high-latitude vegetation greening trend and Pinatubo effect, in: Science, 296 (2002), S. 1687 - 1689.