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Wissenschaftliche Grundlagen

Das stabile Klima auf der Erde – Lebensgrundlage für Mensch und Natur

Das Klima unserer Erde ist ein hochkomplexes System. Verschiedene Teilbereiche der Umwelt wie die Atmosphäre, Ozeane oder Böden wechselwirken auf vielzählige Weise miteinander, zum Beispiel durch Gasaustausch, Regen oder Winde. Im Laufe der Erdgeschichte haben sich die klimatischen Bedingungen trotz zeitweise starker Schwankungen so eingependelt, dass das Leben auf unserem Planeten so wie wir es heute kennen, möglich wurde. Eine besondere Rolle kommt dabei der Atmosphäre zu, welche für eine ausreichende Temperatur auf der Erdoberfläche sorgt. Dies beruht auf dem sogenannten natürlichen Treibhauseffekt, der durch die in der Atmosphäre enthaltenen Spurengase – hauptsächlich Wasserdampf und Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4) und Lachgas (Distickstoffoxid N2O) – verursacht wird. Die Spurengase halten einen Teil der von der Erdoberfläche kommenden Wärmestrahlung in der Atmosphäre zurück, der sonst in das Weltall entweichen würde. Ohne diesen natürlichen Treibhauseffekt würden an der Erdoberfläche anstelle der 15 Grad Celsius im Mittel nur etwa -18 Grad Celsius herrschen und die Erde wäre völlig vereist. Diese Spurengase werden deshalb auch als Treibhausgase bezeichnet.

Der gegenwärtig beobachtete Klimawandel wird zu einem großen Teil von Menschen verursacht

Menschliche Aktivitäten haben seit Beginn der Industrialisierung in starkem Maße zu einem Anstieg der Treibhausgaskonzentrationen in der Atmosphäre geführt. Wichtigste Ursache ist die Verbrennung fossiler Brennstoffe, wie Öl, Kohle und Gas, bei der unvermeidbar Kohlendioxid freigesetzt wird. Zum Anstieg der atmosphärischen Kohlendioxidkonzentrationen trägt zudem die fortschreitende Entwaldung des Planeten bei, da die Pflanzen und Bäume das Treibhausgas in erheblichem Maße aufnehmen und damit eine der größten sogenannten Senken für das Kohlendioxid bilden.

Von Menschen verursachte Emissionen haben dazu geführt, dass die CO2-Konzentration in der Atmosphäre heute um 40 Prozent höher ist als vor dem Beginn der Industrialisierung (um 1750). Dessen Konzentration ist in der Atmosphäre heute so hoch wie noch nie zuvor in den zurückliegenden 800.000 Jahren. Auch der Gehalt des Klimagases Methan in der Atmosphäre ist bedingt durch menschliche Aktivitäten angestiegen. Ursachen für hohe Methanemissionen sind vornehmlich wasserbedeckte Reisfelder und die Viehzucht mit immer größeren Herden. Die Treibhauswirkung von Methan ist noch wesentlich stärker als die des Kohlenstoffdioxids. Allerdings wird das Methan in der Atmosphäre viel schneller wieder abgebaut als Kohlendioxid, dessen besonderes Risiko gerade in der langfristigen Anreicherung liegt. 

Durch die rapide Zunahme der Treibhausgaskonzentrationen in der Atmosphäre wird die Strahlungsbilanz verändert und der Treibhauseffekt verstärkt. Dies hat zur Folge, dass sich die Durchschnittstemperatur auf der Erdoberfläche erhöht. Die wissenschaftlichen Erkenntnisse zu den Auswirkungen der erhöhten Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre auf das Klima werden vom "Zwischenstaatlichen Ausschuss für Klimaänderungen" (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC), auch Weltklimarat genannt, ausgewertet und zusammengefasst. Dem zufolge könnte es bei einer weiteren ungebremsten Entwicklung der globalen Treibhausgasemissionen (business-as-usual) zu einem Anstieg der globalen Mitteltemperatur an der Erdoberfläche von mehr als vier Grad Celsius kommen. Allerdings sind Verschiebungen der Klimazonen und ganz erhebliche Veränderungen lokaler Klimabedingungen auch schon bei geringeren Erwärmungen zu erwarten. An vielen Orten der Erde kann man den Klimawandel bereits heute beobachten, in Form von verstärkt auftretenden extremen Wetterereignissen, wie Hitzewellen und Starkregenereignissen, oder dem zunehmenden Abschmelzen von Gletschern, insbesondere an den Polen. 

Mit dem Klimawandel drohen gewaltige Schäden

Nach dem letzten Stand der Klimaforschung gilt es als sehr wahrscheinlich, dass die durch den Menschen verursachten Klimaänderungen die natürliche und menschliche Lebenswelt ganz erheblich beeinträchtigen werden. Ohne geeignete Gegenmaßnahmen müsste damit gerechnet werden, dass – bedingt durch die Klimaerwärmung und das damit einhergehende Abschmelzen der Pole sowie der stärkeren thermischen Ausdehnung des Meerwassers – der Meeresspiegel bis zum Jahr 2100 um etwa einen Meter oder auch mehr ansteigen wird. Dies würde die Überflutung ganzer Inselstaaten und zahlreicher tief gelegener Küstenregionen zur Folge haben. 

Insbesondere in den warmen äquatorialen Klimazonen wird es durch Veränderung der Niederschlags- und Verdunstungsverhältnisse wahrscheinlich zu einer zunehmenden Austrocknung und Degradation der Böden sowie zu einem spürbaren Rückgang der Nahrungsmittelproduktion und Artenvielfalt kommen. Davon werden vor allem Entwicklungsländer betroffen sein, die ohnehin schon größte Schwierigkeiten bei der Nahrungsmittelversorgung haben. Mit der Klimaerwärmung werden ferner Tropenkrankheiten in bisher nicht betroffene Gebiete vordringen können. Nicht zuletzt rechnen die Klimaexperten mit einer Häufung extremer Wetterereignisse wie Hitzewellen, Starkniederschläge und Dürreperioden.

Das Ausmaß der negativen Auswirkungen des Klimawandels hängt maßgeblich davon ab, inwieweit es durch politische Maßnahmen gelingt die Treibhausgasemission und somit die Erwärmung in Grenzen zu halten. Eine Erwärmung von maximal Zwei Grad Celsius, wie von der internationalen Gemeinschaft angestrebt, kann die Folgen der Erwärmung zwar nicht verhindern, aber weitgehend abdämpfen. Eine Erwärmung darüber hinaus jedoch hätte extreme Konsequenzen insbesondere für Entwicklungsländer und Inselstaaten (siehe Weltbank Bericht "Turn down the heat"). 

Bei höherer Erwärmung kommen außerdem zunehmend unbeherrschbare Kippelemente ins Spiel. Dies sind Teile des Klimasystems die durch eine höhere Temperatur die Erwärmung weiterhin anheizen können. Beispiele sind das Abschmelzen von Eisflächen oder das Auftauen von Permafrostböden: Schmilzt das Eis ab, kann der darunter liegende dunklere Boden weniger Sonnenstrahlung zurück ins All reflektieren und erwärmt sich stärker. Taut der Permafrostboden in Sibirien und Nordamerika auf, würden enorme Mengen an darin enthaltenen Treibhausgasen freigesetzt. Beide Effekte heizen wiederum die Erwärmung des Klimas an.

Die politische Verantwortung: Treibhausgasemissionen müssen weltweit möglichst rasch und nachhaltig reduziert werden

Das Langfristziel, den globalen Temperaturanstieg auf Zwei Grad Celsius gegenüber vorindustriellen Werten zu begrenzen, hat die Weltgemeinschaft in Kopenhagen im Dezember 2009 in der Kopenhagen-Vereinbarung festgehalten und 2010 in Cancún erstmals offiziell anerkannt. Die jetzige Erwärmung gegenüber vorindustriellen Werten beträgt bereits fast 0,8 Grad Celsius. Wegen der Trägheit des Klimasystems und der langen Lebensdauer von Kohlendioxid in der Atmosphäre wäre ein weiterer Anstieg auch bei sofortigem Stopp der Emissionen unvermeidbar. 

Um die Zwei-Grad-Obergrenze mit mehr als 50 Prozent Wahrscheinlichkeit einhalten zu können, müssten die globalen Emissionen bis 2050 um mindestens 50 Prozent gegenüber 1990 reduziert werden. Hinzu kommt, dass die Trendwende der global noch steigenden Emissionen (peak year) deutlich vor 2020 und eher noch bis 2015 eintreffen muss. Je später die Trendwende, desto stärker müssten die Emissionen nach 2020 gemindert werden.

Diese Erkenntnisse der Klimawissenschaft offenbaren den Regierungen dringlichen Handlungsbedarf. Angesichts der drohenden Schäden für die soziale und natürliche Umwelt liegt es in der Verantwortung der globalen und nationalen Umweltpolitik, unverzüglich wirksame Maßnahmen für den Klimaschutz und zur Reduktion der Treibhausgasemissionen zu ergreifen. 

Wichtige Voraussetzungen dafür wurden bereits im Rahmen internationaler Klimaverhandlungen geschaffen. Allerdings reichen die gegenwärtigen Emissionsminderungsziele der über 120 Länder, die bisher die Kopenhagen-Vereinbarung unterstützen, noch nicht aus um das angestrebte Zwei-Grad-Ziel einzuhalten. Hierzu sind weitere Schritte notwendig. Die Bundesregierung hat sich daher ehrgeizige nationale Ziele gesteckt und setzt sich für eine ambitionierte europäische und internationale Klimapolitik ein. 

Infografiken

Änderung der globalen Durchschnittstemperatur (1850 bis 2012)

Änderung der globalen Durchschnittstemperatur auf der Erdoberfläche (Land und Ozeane) 1850-2012. Eingezeichnet sind Messwerte von drei Datensätzen. Oben: Jährliche Durchschnittswerte dargestellt in einem Liniendiagramm Unten: Zehn-Jahres-Durchschnitte mit den geschätzten Unsicherheiten eines der Datensätze (schwarz). Die Temperatur ist relativ zum Durchschnitt von 1961 bis 1990 angegeben .

Änderung der Oberflächentemperatur (1901 bis 2012)

Basierend auf Temperaturtrends und linearer Regression eines Datensatzes (Orange Kurve in vorherigem Bild). Für farbig hinterlegte Gitterboxen sind genügend Daten für eine robuste Schätzung vorhanden, andere Flächen sind weiß. "Plus"-Zeichen bezeichnen Trends mit zehn Prozent Signifikanzniveau.

Atmosphärische Kohlenstoffdioxid-Konzentration (1950 bis 2010)

Veränderung im globalen Kohlenstoffkreislauf: Steigende atmosphärische CO2-Konzentration seit 1958. Messungen von MaunaLoa(19°32’N, 155°34’W, in rot) und dem Südpol (89°59’S, 24°48’W, in schwarz). Darstellung in einem Liniendiagramm

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