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9.11.2007 | Von:
Stefan Rahmstorf

Klimawandel - einige Fakten

Ursachen der Erwärmung

Betrachten wir die Erwärmung im abgelaufenen Jahrhundert genauer, so können wir drei Phasen unterscheiden. Bis 1940 gab es eine frühe Erwärmungsphase, danach stagnierten die Temperaturen bis in die 1970er Jahre, und seither gibt es einen neuen, bislang ungebrochenen Erwärmungstrend. Dass dieser Verlauf nicht dem Verlauf des CO2 gleicht, wurde gelegentlich als Argument dafür vorgebracht, dass die Erwärmung nicht durch CO2 verursacht wird. Diese Argumentation ist jedoch zu simpel. Es versteht sich von selbst, dass CO2 nicht der einzige Einflussfaktor auf das Klima ist, sondern dass sich der tatsächliche Klimaverlauf aus der Überlagerung mehrerer Faktoren ergibt. In der Klimaforschung ist diese Frage als attribution problem bekannt, als Problem der (anteiligen) Zuweisung von Ursachen. Es gibt eine ganze Reihe von Ansätzen zu dessen Lösung. Auch wenn dabei komplexe statistische Verfahren zur Anwendung kommen, lassen sich die drei Grundprinzipien der verschiedenen Methoden sehr einfach verstehen.

Das erste Prinzip beruht auf der Analyse des zeitlichen Verlaufs der Erwärmung sowie der in Frage kommenden Ursachen. Die Idee ist die gleiche wie beim oben genannten zu simplen Argument - nur dass dabei die Kombination mehrerer möglicher Ursachen betrachtet wird, nicht nur eine einzige. Zu diesen Ursachen gehören neben der Treibhausgaskonzentration Veränderungen der Sonnenaktivität, der Aerosolkonzentration (Luftverschmutzung mit Partikeln, die aus Vulkanausbrüchen oder Abgasen stammen) und interne Schwankungen im System Ozean - Atmosphäre. Dabei braucht man die Stärke der gesuchten Einflüsse nicht zu kennen - ein wichtiger Vorteil mit Blick auf die Aerosole und die Sonnenaktivität, deren qualitativen Zeitverlauf man zwar relativ gut kennt, über deren Amplituden es aber noch erhebliche Unsicherheit gibt. Im Ergebnis zeigt sich, dass zumindest der zweite Erwärmungsschub seit den 1970er Jahren nicht mit natürlichen Ursachen zu erklären ist. Wie groß der Einfluss natürlicher Störungen auf die Mitteltemperatur auch sein mag, sie können die Erwärmung der vergangenen 30 Jahre nicht herbeigeführt haben. Der Grund hierfür liegt darin, dass mögliche natürliche Ursachen einer Erwärmung (etwa die Sonnenaktivität) seit den 1940er Jahren keinen Trend aufweisen, so dass unabhängig von der Amplitude lediglich die Treibhausgase in Frage kommen.[8]

Das zweite Prinzip beruht auf der Analyse der räumlichen Muster der Erwärmung (Fingerabdruck-Methode).[9] Treibhausgase fangen die Wärme vor allem in Bodennähe ein und kühlen die obere Atmosphäre; bei Änderungen der Sonnenaktivität ist dies anders. Durch Modellsimulationen lassen sich die Muster berechnen und mit den beobachteten Erwärmungsmustern vergleichen. Solche Studien ergeben einhellig, dass der Einfluss der gestiegenen Treibhausgaskonzentration inzwischen dominant und mit seinem charakteristischen "Fingerabdruck" in den Messdaten nachweisbar ist. Besonders aussagekräftig ist eine Kombination der beiden oben genannten Methoden. Eine solche Studie ergab Ende der 1990er Jahre ebenfalls, dass der Temperaturverlauf im 20. Jahrhundert nicht durch natürliche Ursachen erklärbar ist.[10]

Das dritte Prinzip beruht auf der Kenntnis der Amplitude der unterschiedlichen Antriebe. Für die Treibhausgase ist diese gut bekannt, für die anderen Einflussgrößen sind die Abschätzungen noch mit erheblicher Unsicherheit behaftet. Dennoch ergibt sich auch aus diesen Studien, dass der menschliche Einfluss auf die Klimaentwicklung des 20. Jahrhunderts dominant ist. Eine häufig in Klimamodellen verwendete Abschätzung der Sonnenaktivität[11] ergibt einen Anstieg im 20. Jahrhundert um 0,35 Watt/m2. Selbst wenn dies um ein Mehrfaches unterschätzt würde, wäre der menschliche Antrieb immer noch stärker. Neuere Erkenntnisse deuten sogar darauf hin, dass diese Abschätzung die Veränderung der Sonneneinstrahlung noch erheblich überschätzt.[12]

Keine dieser Studien ist für sich genommen ein endgültiger Beweis dafür, dass der Mensch die Hauptursache der Klimaerwärmung des 20. Jahrhunderts ist. Da aber alle Verfahren unabhängig voneinander konsistent zum gleichen Ergebnis kommen, müssen wir mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit davon ausgehen, dass der menschliche Einfluss inzwischen tatsächlich überwiegt.

In der öffentlichen Wahrnehmung spielt die Frage eine wichtige Rolle, wie "ungewöhnlich" die derzeitige Erwärmung ist - etwa, ob es im Mittelalter in der Nordhemisphäre schon einmal wärmer war (die Daten sprechen dagegen), oder ob es in der Arktis in den 1930er Jahren bereits ähnlich warm war wie heute (was der Fall ist). Daraus wird dann versucht, auf die Ursache zu schließen ("Wenn es früher schon mal so warm war, muss es ein natürlicher Zyklus sein"). Dies wäre jedoch ein Fehlschluss: Ob es im Mittelalter bereits wärmer war (etwa wegen einer besonders hohen Sonnenaktivität) oder nicht - wir könnten daraus nicht schließen, inwieweit die aktuelle Erwärmung durch natürliche Faktoren oder den Menschen bedingt ist.

Fußnoten

8.
Vgl. S. K. Solanki/N. A. Krivova, Can solar variability explain global warming since 1970?, in: Journal of Geophysical Research, 108 (2003), S. 1200.
9.
Vgl. G. Hegerl u.a., Multi fingerprint-detection and attribution analysis of greenhouse gas, greenhouse-gas-plus-aerosol and solar forced climate change, in: Climate Dynamics, 13 (1997), S. 631 - 634.
10.
Vgl. S.F.B. Tett u.a., Causes of twentieth-century temperature change near the Earth's surface, in: Nature, 399 (1999), S. 569 - 572.
11.
Vgl. J. Lean u.a., Reconstruction of solar irradiance since 1610 - implications for climate-change, in: Geophysical Research Letters, 22 (1995), S. 3195 - 3198.
12.
Vgl. P. Foukal u.a., A stellar view on solar variations and climate, In. Science, 306 (2004), S. 68f.