Eine wärmere Welt: Dichtung oder Wahrheit?

Kein Zweifel, mehr als sechs Millionen Menschen heute und neun Millionen in 50 Jahren können unseren Planeten weitaus mehr verändern als jeder unserer Vorfahren in den zurückliegenden 3000 Jahren jemals konnte. Dennoch bleibt die Gretchenfrage: Kann der Einfluss des Menschen auf die Natur wirklich langfristige Veränderungen im Weltklima schaffen? Wie glaubwürdig sind all die apokalyptischen Warnungen?

>B>Das Glashaus Erde

Unsere Erde ist eine Oase im Weltraum. Der blaue Planet, den Astronauten so bestaunen, ist etwa 150 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt, und das Wasser, das sie bedeckt, müsste eigentlich gefroren sein. Die Erde, eine Kugel mit einer dicken Schicht aus Eis? Gäbe es keine Luftschicht um unserem Planeten, wäre die Oberflächentemperatur um 33°C geringer, also minus 18° anstatt der üblichen plus 15° Durchschnittstemperatur. Einzig die Atmosphäre bewahrt uns davor, und gerade die sogenannten Spurengase (Treibhausgase) bescheren uns milde, weitgehend gleichmäßige Temperaturen, die Leben überhaupt erst möglich machen.

Diese Treibhausgase sind vorwiegend Wasserdampf und Kohlendioxid und spielen die Rolle eines Thermostats. Sie sind durchsichtig und lassen die ankommende Sonnenstrahlung durch, während sie einen Teil der Wärmestrahlung zurückhalten, die von der Erdoberfläche zurück gespiegelt wird. Deshalb wird es in der unteren Atmosphäre wärmer. Andere Spurengase, wie Methan, Stickoxide, Ozon und Fluorchlorkohlen- wasserstoffe (FCKWs), leisten ebenfalls ihren Teil zu diesem Erwärmungsprozess. Sie kommen auch in der Natur vor, aber ein Großteil wird künstlich erzeugt. Die Befürchtung der Wissenschaftler ist, dass die in der Industrie und Landwirtschaft freiwerdenden Spurengase diesen Treibhauseffekt verstärken könnten.

Kein Zweifel, der Anteil der Treibhausgase in der Atmosphäre ist in den zurückliegenden Jahren sprunghaft angestiegen. Der CO2-Gehalt in der Luft ist heute um ein Drittel höher als 1750, vor allem in Folge massiver Verbrennung fossiler Brennstoffe und der Abholzung zu Gunsten der Landwirtschaft. Untersuchungen von Luftbläschen im Antarktischen Eis zeigen, dass der heutige CO2-Gehalt sicher seit 420.000 Jahren und wahrscheinlich seit 20 Millionen Jahren unübertroffen hoch ist.

Mit den anderen Treibhausgasen ist es ähnlich. Der Methanspiegel hat sich seit 1750 verdreifacht, die Stickoxide stiegen um 17% und der Ozongehalt in den unteren Luftschichten, der sogenannten Troposphäre, hat um mehr als ein Drittel zugenommen. Die Lage ist sogar noch komplexer, weil neue, künstlich erzeugte Stickstoff- und Kohlewasserstoffverbindungen in Erdnähe zusätzliches Ozongas erzeugen.

Eine wärmere Welt

Alle Wissenschaftler stimmen darin überein, dass die Durchschnittstemperaturen weltweit etwa ein halbes Grad höher sind als noch vor Hundert Jahren; dass der CO2-Gehalt in der Atmosphäre seit zwei Jahrhunderten ansteigt, und dass das Treibhausgas Kohlendioxid am stärksten für die Erderwärmung verantwortlich ist. Ebenfalls allgemein anerkannt ist die These, dass die 1990er das wärmste Jahrzehnt und das Jahr 1999 das wärmste Jahr waren, seit man 1861 mit Temperaturmessungen begonnen hat.

Allerdings ist sich die Wissenschaft uneins darüber, ob die Erwärmung vorwiegend dem CO2 Ausstoß anzulasten ist, ob es gar schlimmer werde, und ob es überhaupt ein Problem darstellte, wenn es denn weiter zunehmen würde.

"Ein Grund für diese Unsicherheit ist, dass sich das Klima laufend verändert," sagt Richard Lidzen, Professor für Wetterkunde am Massachusetts Institute of Technology in Boston. "Vor Zweihundert Jahren ging auf der Nordhalbkugel gerade eine kleine Eiszeit zu Ende, während die selbe Region im Mittelalter unter einer Hitzeperiode litt. Noch vor 30 Jahren sprachen wir über weltweite Abkühlung."

Unabhängig von allen Temperaturschwankungen beobachten Wissenschaftler seit langem die vertrackten Zusammenhänge zwischen Wasser, Land, Luft und Biosphäre. Aber erst jetzt, mit Hilfe von Supercomputern und den Datenströmen von Erdbeobachtungssatelliten, werden solche Modelle genügend zuverlässig, um vernünftige Vorhersagen zu treffen.

Auch die besten Computer können die Zukunft nicht mit Sicherheit vorhersagen, teils wegen der vielen Unbekannten in den natürlichen Abläufen auf der Erde, teils weil die Datenbasis im günstigsten Fall gerade einige Jahrzehnte zurück reicht.

Diese Unsicherheit spiegelt auch der jüngste Bericht des Zwischenstaatlichen Ausschusses zum Klimawandel wider. Die Vorhersagen für die durchschnittliche Erderwärmung am Ende dieses Jahrhunderts schwanken zwischen 1,4 bis 5,8°C.

Das ausgewogene Klima

Um eine angenehme Temperatur auf Erden zu erhalten, muss der Planet stets etwas Hitzeenergie an den Weltraum abgeben. Das geschieht auf zweierlei Weise: die Land- und Luftmassen erzeugen und strahlen thermische Energie zurück ins All; und die Sonneneinstrahlung wird durch Ozeane, Staubpartikel, sogenannten Aerosolen, und Wolken direkt zurückgestrahlt.

Das Verhältnis von eintreffender Sonnenstrahlung und zurückgeworfener Hitzeenergie nennen Wissenschaftler "Strahlungsbilanz". Sie bestimmt die durchschnittlichen Temperaturen auf der Erde und reagiert auf natürliche und von Menschen verursachte Einflüsse. Ein weites Forschungsfeld für zukünftige Szenarien.

Wenn Wissenschaftler das Klima verstehen wollen, müssen sie zunächst herausfinden, warum sich diese Strahlungsbilanz verändert. Antworten darauf werden mehr und mehr von Satelliten geliefert.

Ein Umweltlabor in der Erdumlaufbahn kann viele Anzeichen des Klimawandels lückenlos und pausenlos erfassen. Das war vor wenigen Jahrzehnten noch undenkbar. Diese Daten aus dem Weltraum fließen in die wissenschaftlichen Modelle und Annahmen ein und bestärken oder korrigieren sie. Dadurch wird man möglicherweise eine völlig neue Sicht der Energiebilanz erhalten - und zwar durch alle Schichten der Atmosphäre hindurch.

Die Veränderungen beobachten

Alle Beweise deuten darauf hin, dass der Mensch das Weltklima beeinflusst. Doch dieselben Daten und Klimamodelle spiegeln auch die großen Ungereimtheiten wider, was die Gründe für diese Veränderungen sind, und wie sie sich auf die künftige Bewohnbarkeit auf unserem Planeten auswirken. Neue Erdbeobachtungssatelliten sollen viele dieser Unklarheiten beseitigen. Der stärkste und vielseitigste unter ihnen ist der Umweltsatellit ENVISAT der Europäischen Raumfahrtagentur ESA, der größte wissenschaftliche Satellit, der je in Europa gebaut wurde. Der Start ist für Anfang 2002 angesetzt. ENVISAT wird unsere sich ständig verändernde Welt mit zehn Instrumente abtasten. Die meisten Messungen fließen direkt in die Forschung über Atmosphärenchemie und weltweiten Klimawandel ein.

Eine Hauptaufgabe von ENVISAT's Instrumenten wird es sein, die Konzentration von Wasserdampf, Spurengasen und feinstem Staub in den verschiedenen Höhenstufen der uns umgebenden Luft zu messen. Solche Angaben gibt es heute praktisch nicht.

Solche Angaben wären wichtig, weil im vergangenen Jahrhundert riesige Mengen von Umweltgiften in die Atmosphäre gepumpt wurden, insbesondere Verbindungen mit Kohlenstoff, Chlor, Ozon, Stickstoff und Schwefel. Manche von ihnen wirken nicht wie ein Treibhausgas, aber sie verändern die Zusammensetzung der oberen Luftschichten - manchmal in völlig unvorhergesehener Art und Weise.

Auch die Rolle von Wolken und Staubpartikeln im globalen Klimasystem verdient Beachtung. Sie schlucken und streuen das eintreffende Sonnenlicht und haben einen Einfluss auf die Energiebilanz.

Staub- und Rußteilchen wirken als Wolkenbildner und sind doppelt dafür verantwortlich, dass die Energie in den Weltraum zurückstrahlt. Bislang war dies jedoch reine Theorie, da Aerosole in sehr unterschiedlicher Form und chemischer Zusammensetzung vorkommen. Die Sensoren an Bord von ENVISAT werden unser Wissen über die Quellen, Bewegung und den Werdegang der Aerosole wesentlich verbessern.

ENVISAT wird die Veränderungen bis ganz unten auf der Erdoberfläche bestimmen. Man wird etwa die Meeresoberflächentemperatur messen, um herauszufinden, wie die Energieverteilung in den Meeren abläuft. Immerhin sammeln die Ozeane die Hälfte des gesamten eintreffenden Sonnenlichts und verteilen sie von den Tropen bis an die Pole. Und auch Unterwasserwellen und Strömungen wird ENVISAT vermessen, etwa auch den berühmten Wellenrücken El Niño, der die Pazifikküste alle paar Jahre heimsucht.

ENVISAT wird auch die Farbe des Ozeans messen - das ist die Konzentration von Chlorophyll in den obersten Wasserschichten. Damit schließt man auf mikroskopische Lebewesen, wie Phytoplankton. Wenn man diese biologischen Abläufe genau beobachtet, wird man herausrechnen können, wie viel Kohlenstoff diese Lebewesen aufnehmen können.

"Die Aufnahme von Kohledioxid durch die Meere ist eine der größten und schwierigsten Fragen," so Professor David Llewellyn-Jones, Chef der Erdbeobachtung an der Universität Leicester in Großbritannien. "Die Weltmeere spalten das CO2 und führen es dem Biosystem der Meere zu, wo es in den Kohlensoffkreislauf übergeht. Wenn man mit Hilfe des Satelliten die Meeresfarbe beobachtet, kann man auf die Menge der Biomasse auf der gesamten Erde schließen. Das Meris-Instrument an Bord von ENVISAT gibt uns die Daten über die Bio-Prozesse im Meer und die Aufnahmefähigkeit von CO2."

Ebenso wird die Beobachtung der Vegetation an Land bessere Schätzungen liefern, wie viel an Kohlenstoff die Pflanzen aufnehmen oder abgeben.

Beide Messungen sind wichtig, weil man bis heute nicht weiß, wie viel Kohlenstoff überhaupt im Umlauf ist.

Das wetterunabhängige Vermessen von Eis- und Landmassen wird einen zusätzlichen Beitrag zu den globalen Klimatrends liefern. Wenn man sicher weiß, ob die Eiskappen an den Polen oder die Gletscher schneller oder langsamer abschmelzen, kann man besser auf das zukünftige Klima schließen. Neben gesicherten Hinweisen darauf, ob die Meeresspiegel ansteigen und die Küsten überflutet werden, sagen diese Studien auch viel über das globale Albedo - die Menge der ins All zurückgestrahlten Sonnenenergie - aus.

"Radarbilder der Eiskappen lassen uns ihre Dicke schätzen", erklärt Dr. Seymour Laxon vom University College in London. "Wenn wir in der Antarktis und in Grönland die Veränderungen der Eisschicht messen, sehen wir, ob sie gerade ab- oder zunehmen, und wie sich die Meeresspiegel verhalten werden."

Alle Wissenschaftler sind sich darüber einig, dass man entsprechende Computermodelle entwickeln muss, um die Klimaveränderungen der Zukunft besser vorauszusagen.

"Die einzige Möglichkeit, unsere Klimamodelle zu überprüfen, sind zuverlässige Beobachtungen," fügt Llewellyn-Jones hinzu. "Die Beobachtungen zeigen uns den aktuellen Stand, daraus entwickeln wir ein neues Modell und versuchen, die Zukunft vorherzusagen."

"Im Endeffekt prüfen wir die Vorhersagen immer wieder mit neuen Beobachtungen. Das ist der Sinn aller Klimaforschung - genaue Vorhersagen über etwas zu machen, was in der Zukunft sein wird. Ohne die Daten aus dem All, etwa von ENVISAT, und ohne immer höher entwickelte Computermodelle könnte das überhaupt nicht gelingen."

Notiz an die Redakteure: Alle Bilder in Zusammenhang mit dem Thema sind unter http://www.esa.int zu finden. Dieser Bericht ist Teil einer Serie von Artikeln über das ENVISAT-Programm und dessen Anwendungen.

ENVISAT N° 3

Anhang 1

Weltweiter Klimawandel: der Hintergrund

Der Weltklimagipfel von Rio

Das Rahmenabkommen der Vereinten Nationen über den Klimawandel (UNFCCC) wurde 1992 beim Weltklimagipfel im brasilianischen Rio de Janeiro von 181 Staaten unterzeichnet - einschließlich einer überwältigenden Mehrheit der führenden Industrienationen. Artikel 2 des UNFCCC, das 1994 in Kraft getreten war, verpflichtete alle Unterzeichnenden, "den Anteil der Treibhausgase auf einem Niveau zu halten, der eine gefährliche, vom Menschen verursachte Einwirkung auf das Klima vermeidet... in einem zeitlichen Rahmen, der Ökosystemen eine natürliche Gewöhnung an den Klimawandel erlaubt, der sicherstellt, daß die Nahrungsmittelproduktion nicht beeinträchtigt wird und der eine nachhaltige wirtschaftliche Entwicklung gewährleistet." Die entwickelten Staaten - Mitglieder der OECD und des früheren Warschauer Paktes - haben sich zugleich verpflichtet, ihren Ausstoß an Treibhausgasen im Jahre 2000 auf das Maß von 1990 zu begrenzen.

Das Kyoto-Protokoll

Weitergehende Ziele zur Begrenzung der Treibhausgase wurden bei einer späteren Klimaverhandlung besiegelt, die im Dezember 1997 im japanischen Kyoto stattfand. Bislang haben 84 Länder das Protokoll unterzeichnet, die Ratifizierungen stehen jedoch aus.

Das Kyoto-Protokoll verlangte von den entwickelten Nationen, ihren jährlichen Ausstoß von Treibhausgasen bis 2008 bzw. 2012 um durchschnittlich 5,2% im Vergleich zum Jahr 1990 zu senken. Die EU verpflichtete sich freiwillig, den 1990-er Wert gar um 8% im Durchschnitt zu unterschreiten, wobei verschiedene Mitgliedsländer sogar über diesem Durchschnitt lagen.

Der Schlüssel zum Kompromiss in Kyoto war das Zugeständnis an die entwickelten Ländern, Ihre Pflichten zur Ausstoßverminderung über ihre eigenen Grenzen hinaus übertragen bzw. verlagern zu dürfen - die sogenannten "flexiblen Mechanismen".

Diese gab es in drei Formen:

Der Handel mit Emissionsrechten

Einem entwickelten Land, das eine höhere Einsparung erreicht hatte, als vereinbart worden war, war es gestattet, dieses "Plus" an ein anderes entwickeltes Land zu verkaufen, das seine Ziele nicht erreicht hatte.

Gemeinsame Erfüllung

Ein entwickeltes Land konnte Vorhaben in einem anderen entwickelten Land unterstützen, die entweder den CO2-Ausstoß direkt verringern halfen (etwa Investitionen in eine verbesserte Energieausbeute in einem Kraftwerk) oder die Rückführung des CO-2-Gases förderten (etwa Aufforstung von Brachland). Die langfristige Verringerung der Treibhausgasmengen würden dem Land zugeschlagen, das die Vorhaben finanziert hat.

Saubere Entwicklungsprojekte

Entwickelte Staaten konnten gleichfalls Projekte ins Leben rufen, die den Ausstoß an Treibhausgasen in weniger entwickelten Ländern voranbrächten.

Post-Kyoto-Prozess

Das Kyoto-Protokoll wurde als erster erfolgreicher Schritt gefeiert, um die Treibhauserwärmung der Erde zu verlangsamen. Als sich die Staats- und Regierungschefs im November 2000 im niederländischen Den Haag trafen, um die Umsetzung (Ratifizierung) des Kyoto-Protokolls zu besprechen, brachen die Verhandlungen jedoch ohne greifbare Ergebnisse ein.

Ein ähnliche Situation ereignete sich, als sich US-Präsident George W. Bush im Juni 2001 öffentlich weigerte, das Kyoto-Protokoll zu ratifizieren. Eines der Haupthindernisse war für ihn die Auslassung einiger Entwicklungsländer aus dem Vertrag, vor allem jener, die in den kommenden Jahrzehnten wahrscheinlich zu den größten Umweltverschmutzern zählen würden. Der US-Präsident rechnete vor, daß sich die CO2-Emissionen dieser Länder von 1990 bis 2010 verdoppeln würden und damit doppelt so viel betrügen, wie die gesamte Einsparung in den USA nach dem Kyoto-Vertrag. Bush meinte, daß Kyoto nicht realistisch sei, weil viele Länder ihre Verpflichtungen sowieso nicht einhalten könnten.

Treibhausgasen und Erderwärmung und letztere als solche zu beweisen.

Ohne die Ratifizierung des Kyoto-Protokolls durch die Vereinigten Staaten von Amerika, dem größten Enegrieverbraucher der Welt und einem der größten Erzeuger von Treibhausgasen, wird das Kyoto-Protokoll möglicherweise niemals in Kraft treten.

ENVISAT N° 3

Anhang 2

Weltweiter Klimawandel. Weitere Informationsquellen und Internet-Seiten:

Intergovernmental Panel on Climate Change:

http://www.ipcc.ch/index.htm

UN Framework Convention on Climate Change:

http://www.unfccc.de/

World Climate Research Programme:

http://www.wmo.ch/web/wcrp/wcrp-home.html

Pew Centre on Global Climate Change:

http://www.pewclimate.org/

World Wildlife Fund Climate Change Campaign:

http://www.panda.org/climate/

The World Bank - Global Climate Change:

http://www-esd.worldbank.org/cc/

Center for the Study of Carbon Dioxide and Global Change, CO2 Science Magazine:

http://www.co2science.org/

"Climate Change Science: An Analysis of Some Key Questions" - a Report to the Bush Administration from the National Research Council of the National Academy of Sciences:

http://www.nap.edu/catalog/10139.html?onpi_newsdoc060601

World Climate Report:

http://www.greeningearthsociety.org/climate/

UK Dept. of the Environment, Transport and the Regions:

http://www.environment.dtlr.gov.uk/ga/index.htm

Hadley Centre for Climate Prediction and Research:

http://www.met-office.gov.uk/research/hadleycentre/index.html

German Climate Research Centre:

http://www.dkrz.de/index-eng.html

Max Planck Institute for Meteorology:

http://www.mpimet.mpg.de/english/index.html

Laboratoire de Météorologie Dynamique du C.N.R.S.:

http://www.lmd.jussieu.fr/en/

The Cambridge-Conference Network (CCNet):

http://abob.libs.uga.edu/bobk/cccmenu.html

Italian Meteorology Laboratory

http://www.lamma.rete.toscana.it