Grundlagen der Klimatologie

Wie erhöht sich die Temperatur auf der Erde?

Die Dicke der „Bettdecke“, also der Menge/Zahl an Treibhausgasen in der Atmosphäre nimmt ab, oder die Einstrahlung von der Sonne nimmt ab bzw. wird ins Weltall zurückreflektiert ohne die Erde zu erwärmen, z.B. an Oberflächen aus Eis. Dies erklärt warum sich Eiszeiten mit zunehmender Eisbedeckung selbst verstärken: mehr Eis 🡪 mehr Reflektion 🡪 mehr Kälte 🡪 noch mehr Eis usw. Umgekehrt erklärt dies warum sich die Arktis bei abschmelzenden Eis 3x schneller erwärmt als der Rest des Planeten.

Wie reduziert sich die Temperatur auf der Erde?

Die Dicke der „Bettdecke“, also der Menge/Zahl an Treibhausgasen in der Atmosphäre nimmt ab, oder die Einstrahlung von der Sonne nimmt ab bzw. wird ins Weltall zurückreflektiert ohne die Erde zu erwärmen, z.B. an Oberflächen aus Eis. Dies erklärt warum sich Eiszeiten mit zunehmender Eisbedeckung selbst verstärken: mehr Eis 🡪 mehr Reflektion 🡪 mehr Kälte 🡪 noch mehr Eis usw. Umgekehrt erklärt dies warum sich die Arktis bei abschmelzenden Eis 3x schneller erwärmt als der Rest des Planeten.

Was bedeutet dies für unsere Optionen das Klima wieder zu stabilisieren?

Die Sonneneinstrahlung weißt keine auffälligen Schwankungen auf und es sind auch keine zu erwarten, d.h. sie spielt keine Rolle bei der Erwärmung und wird auch in den nächsten Jahrzehnten zu keiner Abkühlung beitragen. Die Erwärmung ist rein auf den Treibhauseffekt zurückzuführen und seine Zunahme lässt sich nur durch menschliche Emissionen erklären. Die alternative Erklärung, erhöhte Treibhausgasemissionen durch gesteigerte vulkanische Aktivität, ist nicht gegeben, die Ursache der Erwärmung also eindeutig anthropogen, also vom Menschen verursacht. Dementsprechend lässt sich das Klima nur vom Menschen wieder stabilisieren.

Dazu gibt es drei Möglichkeiten, hier hierarchisch nach Wichtigkeit geordnet sind:

  1. Reduktion der Emissionen, um die „wärmende Bettdecke“ nicht noch dicker zu machen.
    1. Verhaltensänderungen: weniger Fleisch, Fliegen, etc.
    2. Technischer Fortschritt: alternative Energien, synthetischer Treibstoff, etc.
    3. Neue Gesetze und Regeln: CO2-Preis, Ende der Kohleverstromung


  2. Entnahme von Treibhausgasen aus der Atmosphäre.
    1. Bewährte Methoden: Aufforstung und die Verhinderung von Abholzung lässt Bäume wachsen, die Kohlenstoff einlagern. Werden diese nicht oder nur als Bauholz genutzt bleibt der Kohlenstoff für Jahrzehnte gebunden. Risiko: Waldbrände/Dürren können den eingelagerten Kohlenstoff rasch wieder freisetzen.
    2. Theoretisch mögliche - aber nur wenig erprobte - natürliche Methoden: Durch gezielte Düngung angeregtes Algenwachstum entzieht der Atmosphäre ebenso Kohlenstoff. Sinken die Algen in die Tiefsee, ist der Kohlenstoff langfristig aus dem System entnommen. Ähnliches gilt für die beschleunigte Verwitterung von Gesteinen. Für diesen letzten Aspekt wäre aber ein gewaltiger Aufwand bei der Zerkleinerung von Gestein notwendig.
    3. Technische Maßnahmen: Durch Filteranlagen kann CO2 aus der Luft entnommen werden. Großskalig eingesetzt würde eine Sequestrierungsindustrie in der Lage sein den natürlichen Abbau von CO2 deutlich zu beschleunigen. Allerdings muss das CO2 dann entweder genutzt werden, als Rohstoff, oder unterirdisch sicher eingelagert werden, z.B. in alten Öl- und Gasfördergebieten.


  3. Erhöhung der Albedo, also der Menge reflektierter Sonnenstrahlen, die das System Erde somit nicht mehr erhitzen können.
    1. Lokales Albedomanagment: Stadtbegrünung und hellere - also stärker reflektierende - Flächen können städtische Wärmeinseln kühlen. Die Weißfärbung von Bergen oder schwarzem Schnee kann v.a. in tropischen Gebirgen die lokale Temperatur deutlich senken und die Abtaurate von Schnee und Eis verlangsamen. Beide Maßnahmen sind erprobt, z.T. seit Jahrhunderten (weiße Häuser in Gebieten hoher Sonneneinstrahlung).
    2. Wolkenmanagment: Je nach Wolkenart kühlen oder erwärmen Wolken den Planeten. Eingriffe, die wärmende Wolken reduzieren oder kühlende Wolken produzieren sind theoretisch bereits erdacht, aber praktisch noch nicht getestet.
    3. Erhöhung der Albedo in der Stratosphäre, so dass die energiereichen Sonnenstrahlen direkt wieder ins Weltall zurückgestrahlt werden. Funktioniert sicher, wie Vulkane hinlänglich bewiesen haben, weist aber potentiell Nebenwirkungen auf und sollte deshalb nur wohldosiert als Notfallmaßnahme eingesetzt werden, wenn die 1,5°C überschritten sind. Wohldosiert bedeutet in geringsten Dosen, die einen weiteren Temperaturanstieg in den Tropen verhindern. Nur wenn keine größeren Nebenwirkungen auftreten kann daran gedacht werden die Erdtemperatur langsam zu senken. Zusätzlich wäre es notwendig in den Polarregionen stärker zu kühlen um die Temperaturbalance zwischen Tropen und kalten Zonen wieder herzustellen.