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Entdeckung des menschlichen Einflusses auf das Klima

Vollmond, zum Teil verdunkelt durch die Erdatmosphäre © Nasa über Wikimedia CommonsBereits 1824 stellte ein Forscher fest: Das Klima wird von den Spurengasen in der Atmosphäre bestimmt. Der menschliche Einfluss wurde 80 Jahre später zum ersten Mal erwähnt. Allerdings sah man damals noch keinen Anlass zum Handeln. Im Gegenteil, die globale Erwärmung wurde als positiv bewertet. Erst allmählich entschlüsselten Wissenschaftler den Einfluss des Menschen und die Auswirkungen auf das Klima.

Vollmond, zum Teil verdunkelt durch die Erdatmosphäre © Nasa über Wikimedia Commons

Einführung

Die Europäische Union hat sich zum Ziel gesetzt, den aus dem anthropogenen Treibhauseffekt resultierenden Temperaturanstieg auf zwei Grad Celsius gegenüber dem vorindustriellen Wert zu begrenzen. In den internationalen Klimaverhandlungen wurde dieses Ziel erstmals im mexikanischen Cancún im Dezember 2010 anerkannt. Ein Jahr später im südafrikanischen Durban im Dezember 2011 verständigten sich die Staaten auf einen Fahrplan, mit dem bis spätestens 2015 ein neues Klimaschutzabkommen verabschiedet werden soll. Nach kontroversen Diskussionen wurde auf der UN-Klimakonferenz in Katar 2012 zunächst das Kyoto-Protokoll bis Ende 2020 verlängert. Die neue Kyoto-Periode bis 2020 begann zum Jahreswechsel 2012/2013. 2014 sollen die festgelegten Emissionsziele überarbeitet und wenn möglich nachgebessert werden.

Da bis 2011 bereits ein Anstieg der globalen mittleren Oberflächentemperatur von circa 0,8 Grad Celsius erfolgte, ist dies weiterhin ein sehr anspruchsvolles Ziel, das nur mit äußerst umfassenden Maßnahmen noch erreichbar scheint: Der Anstieg der globalen Treibhausgasemissionen sollte bis zum Jahr 2020 gestoppt werden und anschließend sollten die Emissionen in einer Trendumkehr gesenkt werden. Dieses Ziel, und, wenn es ernst genommen wird, seine Umsetzung, verdeutlicht, dass Klimaschutz das beherrschende politische Thema des 21. Jahrhunderts sein wird.

Die Entdeckungsgeschichte des Klimawandels skizziert, wie sich das Verständnis des anthropogenen Treibhauseffektes entwickelt hat. Dabei liegt der Schwerpunkt auf der wissenschaftlichen Seite, nicht auf der gesellschaftlichen und politischen Wahrnehmung. Ausgehend von den frühen theoretischen Vorhersagen werden exemplarisch die Beobachtung der ersten Anzeichen bis hin zum Nachweis, dass der Mensch in der industriellen Zeit der entscheidende Klimafaktor geworden ist, betrachtet.

Theoretische Vorhersagen

Svante Arrhenius, schwedischer Physiker und Nobelpreisträger für ChemieDie Prozesse in der Atmosphäre wurden schon sehr früh beschrieben. So beschäftigte sich Jean Baptiste Fourier bereits 1824 mit dem natürlichen Treibhauseffekt und der Rolle der Spurengase. John Tyndall beschäftigte sich in den 1860er-Jahren umfassend mit der Wirkung natürlicher Treibhausgase, insbesondere des Wasserdampfes. Menschen emittierten Kohlendioxid für das Klima der Erde. Svante Arrhenius, schwedischer Physiker und Nobelpreisträger für Chemie, führte als Erster detaillierte Berechnungen zum natürlichen Treibhauseffekt durch. Er erkannte 1895 auch als Erster die Bedeutung des vom Menschen emittierten Kohlendioxid für das Klima der Erde und errechnete für den Fall der Verdopplung des Kohlendioxids in der Atmosphäre einen Temperaturanstieg von vier bis sechs Grad Celsius. Seine Schlussfolgerungen über die Wirkungen waren jedoch einfach und optimistisch: Er gewann dem Treibhauseffekt eher positive Seiten ab und folgerte "Der Anstieg des CO2 wird zukünftigen Menschen erlauben, unter einem wärmeren Himmel zu leben."

Der deutsche Meteorologe und Klimatologe Hermann Flohn beschrieb dann 1941 in der Zeitschrift für Erdkunde "Die Tätigkeit des Menschen als Klimafaktor". Seine Schlussfolgerungen waren wesentlich vorsichtiger: "Damit wird aber die Tätigkeit des Menschen zur Ursache einer erdumspannenden Klimaänderung, deren zukünftige Bedeutung niemand ahnen kann." Flohn wurde in der Nachkriegszeit zum Wegbereiter der nationalen und internationalen Klimaforschung. Als Schwerpunkt seiner wissenschaftlichen Arbeiten erforschte er die Dynamik des Klimasystems, in den 1970er-Jahren publizierte er vielfältig zum Einfluss des Menschen auf das Klima.

Anzeichen des anthropogen bedingten Klimawandels

Erstmals deutlich vor Augen geführt wurde der menschliche Einfluss auf das Klima durch die Daten einer Messstation auf dem Mauna Loa auf Hawaii. Durchgesetzt vom Chemiker Charles Keeling wurde dort ab 1958 kontinuierlich der Gehalt an Kohlendioxid in der Atmosphäre durch direkte Messungen bestimmt. Ausgehend von der theoretischen Erklärung des Einflusses des Kohlendioxids auf das Klima durch den schwedischen Forscher Arrhenius, war die Idee, herauszufinden, wie viel Kohlendioxid in der Atmosphäre verbleibt. Bereits nach kurzer Zeit konnten unvorhergesehene Ergebnisse gewonnen werden. Sie zeigen einen kontinuierlichen Anstieg der Kohlendioxidkonzentrationen von Beginn der Messungen an.

Überlagert wird der jährliche Anstieg von den Vegetationszyklen: Von Mai bis Oktober sinken die Werte, da Bäume und andere Pflanzen auf der Nordhalbkugel in der Wachstumsphase und durch den Blattaustrieb Kohlendioxid aufnehmen. Ab Oktober steigen die Werte wieder an, da einjährige Pflanzen absterben und Laub fällt. Durch Verrottungsprozesse wird Kohlendioxid wieder freigesetzt. Jedes Jahr erreicht diese Kurve jedoch im Mai einen neuen Höhepunkt. Die ersten Messungen für März 1958 ergaben einen Durchschnittswert von 316 ppm. Dies bedeutet, dass sich unter einer Million Luftmolekülen 316 Moleküle Kohlendioxid befinden. Bis heute – 50 Jahre später – ist der Wert kontinuierlich bis auf 386 ppm angestiegen. Durch indirekte Verfahren, wie etwa die Analyse von in Eisbohrkernen eingeschlossenen Luftbläschen, wurde der vorindustrielle Wert auf 280 ppm bestimmt. Das entspricht einer 32-prozentigen Steigerung in gut 250 Jahren. Eine drastische Änderung in einem erdgeschichtlich nie dagewesenem Tempo. Über die Anzeichen des menschlichen Einflusses auf das Klima aus Messungen zur Zusammensetzung der Atmosphäre hinaus, gibt es auch heute bereits sichtbare Anzeichen bei den Auswirkungen des anthropogenen Treibhauseffektes. Betrachtet man die Entwicklung der durchschnittlichen globalen Oberflächentemperaturen (siehe Abbildung), so zeigt sich ebenfalls ein deutlicher Trend: Die durchschnittlichen globalen Temperaturen sind seit 1860 deutlich im Vergleich zur Referenzperiode 1961 bis 1990 angestiegen.

Davon ist der stärkste Anteil seit 1980 zu beobachten. Das Gefühl, dass die Sommer immer heißer werden, wird von diesen Beobachtungen gestützt. So lagen die Durchschnittstemperaturen in weiten Teilen West- und Mitteleuropas im Sommer 2003 um mehr als drei Grad über den bekannten Höchstwerten. Elf der zwölf heißesten Sommer seit Beginn der Messungen lagen im Zeitraum 1995 bis 2006. Das Jahrzehnt 1990 bis 1999 war das heißeste der letzten 1000 Jahre. Weltweit war das Jahr 2005 das wärmste Jahr seit Beginn der Temperaturmessungen mit den bisher meisten Hurrikanen und der geringsten arktischen Eisausdehnung.

Die Tatsache, dass sich die globale Mitteltemperatur nicht kontinuierlich erhöht hat, sondern Schwankungen aufweist, ist kein Argument gegen den anthropogenen Einfluss. Die Schwankungsbreite verdeutlicht, dass es eine Vielzahl von Einflussfaktoren, darunter auch starke natürliche Faktoren, gibt. Es wird heute ebenfalls bereits sichtbar, dass es geographische Unterschiede gibt und die Wirkungen des Klimawandels nicht überall gleich stark sind. So ist die Erwärmung über den Kontinenten deutlich stärker als über den Meeren.

Wir sehen heute viele weitere Anzeichen für die Wirkungen des anthropogenen Treibhauseffektes. Vom Rückgang der Schnee- und Eisbedeckung der Nordhalbkugel um zehn Prozent seit 1960, dem beschleunigten Abschmelzen der Gebirgsgletscher über den Anstieg des Meeresspiegels im 20. Jahrhundert um 10 bis 20 Zentimeter bis hin zur Zunahme der extremen Wetterereignisse und der Intensität tropischer Wirbelstürme. Es ist davon auszugehen, dass die Auswirkungen auf Umwelt, Gesundheit, Wirtschaft und Sicherheit heute bei Weitem noch nicht vollständig absehbar sind.

Der wissenschaftliche Nachweis

Dass der Mensch das Klima beeinflusst und der Klimawandel bereits stattfindet, ist heute in der Klimaforschung unumstritten. Diskutiert wird jedoch noch über das exakte Ausmaß und die zu erwartende Stärke und regionale Verteilung der Auswirkungen. Zu diesem Konsens geführt haben einerseits die kontinuierlichen Verbesserungen der Klimamodelle, herausragende methodische Innovationen sowie der intensive wissenschaftliche Diskurs im Rahmen des Weltklimarates.

Fingerabdruck 1995

Es existiert eine Vielzahl von Anzeichen dafür, dass der menschliche Einfluss auf das Klima existiert und gravierend ist. Reine Anzeichen sind jedoch oftmals nicht ausreichend, um notwendige Gegenmaßnahmen wissenschaftlich zu untermauern und aus dem Vorsorgegedanken heraus politisch zu legitimieren. Da die Chancen für eine Abmilderung der Auswirkungen des Klimawandels davon abhängen, wie früh umgesteuert wird, ist es entscheidend, einen frühzeitigen, eindeutigen Nachweis zu finden. Dieser Nachweis gelang 1995 mit der so genannten Fingerabdruck-Methode. Durch eine Kombination von Beobachtungen und Modellsimulationen zeigte die Methode, dass der Anstieg der bodennahen Lufttemperaturen, wie er in den Jahren 1964 bis 1994 beobachtet wurde, mit einer 95-Prozentigen Wahrscheinlichkeit nicht durch die natürliche Variabilität des Klimas erklärt wird. Im Umkehrschluss bedeutet dies, dass der Einfluss der anthropogenen Treibhausgasemissionen dominant ist.

Sachstandsberichte des IPCC

In den Berichten des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC, Weltklimarat), der als Beratungsorgan der internationalen Klimaverhandlungen von der WMO und dem Umweltprogramm der Vereinten Nationen (UNEP) 1988 eingesetzt wurde, wird der Wissensstand der Klimaforschung alle vier bis fünf Jahre umfassend dargestellt. Zudem wird er zusammengefasst und für politische Entscheidungsträger aufbereitet. In den vier bisherigen Sachstandsberichten konnte die Sicherheit der Aussagen kontinuierlich erhöht werden. Bereits im ersten Bericht wurde je nach Szenario ein Temperaturanstieg zwischen einem und fünf Grad Celsius im 21. Jahrhundert prognostiziert.

Es wurde jedoch noch eine Vielzahl von Unsicherheiten aufgeführt. Bis zum vierten Bericht in 2007 konnten die Unsicherheiten wesentlich reduziert werden. So ist die Kernaussage des vierten Berichtes: Es sei sehr wahrscheinlich, dass der größte Anteil der Erwärmung der seit Mitte des 20. Jahrhunderts beobachtet wird, vom Menschen verursacht wurde. "Sehr wahrscheinlich" bedeutet hier eine Wahrscheinlichkeit von 90 bis 99 Prozent. Die Erwärmung wird im schlimmsten Szenario auf zwischen 2,4 und 6,4 Grad Celsius bis 2100 geschätzt. Die Klimaforscher leiten aus den Ergebnissen ab, dass die Erwärmung auf etwa zwei Grad Celsius begrenzt werden müsste. Dies würde bereits mit großen Risiken und gravierenden Folgen in bestimmten Bereichen verbunden sein. Aber auch eine Begrenzung auf zwei Grad Celsius sei nur durch massive Klimaschutzmaßnahmen zu erreichen. So müsste innerhalb der nächsten zehn Jahre eine Trendwende bei der Emission von Treibhausgasen herbeigeführt werden. Bis zum Jahr 2050 sei ein Rückgang der globalen Emissionen um 50 bis 85 Prozent dringend erforderlich.

Fazit

Aus dem zunehmenden Verständnis des natürlichen Treibhauseffektes wurde früh die Beeinflussung des Klimas durch den Menschen abgeleitet. Die 1941 bereits getroffene Grundaussage von Flohn, dass der Mensch erdumspannende Klimaänderungen verursache, ist heute real und wissenschaftlich nachgewiesen. Ihre Bedeutung können wir bereits erahnen und durch schnelles und verantwortliches Handeln könnten die Folgen noch gemildert werden.

Christiane Beuermann
ist Dipl.-Volkswirtin; derzeit stellvertretende Leiterin in der Forschungsgruppe "Energie, Verkehrs- und Klimapolitik" am Wuppertal Institut. Ihre Schwerpunkte der Arbeit sind: Klimapolitik, Ökonomische Instrumente, Nachhaltigkeitspolitik.

Copyright: Bundeszentrale für politische Bildung
Mai 2013

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