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Klimaerwärmung – müssen wir skeptisch sein?

Klimaerwärmung – müssen wir skeptisch sein?
Dirk Olbers

Ja, gegenüber wissenschaftlichen Ergebnissen muss man immer skeptisch sein. Eine wissenschaftliche Erkenntnis muss dem Prinzip nach immer widerlegbar sein – sie hat nur solange Gültigkeit, wie nicht ihr Gegenteil bewiesen ist. Wie steht es aber mit der Gültigkeit der vieldiskutierten Klimaerwärmung? Die Medien bringen immer wieder Anzweiflungen von sogenannten ‚Klimaskeptikern‘. Und obwohl diese nur eine äußerst kleine Randgruppe in der Diskussion über das Klimaproblem sind, nehmen ihre Äußerungen in der Presse und im Internet viel Raum ein. In der Regel sollte man auch hier skeptisch sein, denn Klimaskeptiker sind meist nicht Klimawissenschaftler, selten überhaupt Wissenschaftler. So tummeln sich z.B. in Vahrenholt und Lüning: Die kalte Sonne (2012) viele Beiträge, die mit Halbwissen von Klimaphysik und sturem Leugnen von Grundtatsachen und anerkannten Zusammenhängen das Klimaproblem klein reden wollen. Häufig ist auch eine Nähe zur konventionellen Energieindustrie und Atomlobby nachweisbar.

der treibhauseffekt Abb. 1: Links das Klimatreibhaus, rechts das Treibhaus im Garten. Die Funktion ist sehr ähnlich, aber nicht identisch: die Glashülle im herkömmlichen Treibhaus verhindert Luftaustausch zwischen innen und außen. Das macht die Schicht aus Spurenstoffen (blau: Wasserdampf H2O, Kohlendioxid C2O, Methan CH4) nicht.


Was wird angezweifelt? Zum einen die Verursachung von Klimaänderungen durch menschliche Aktivitäten (der sogenannte anthropogene Treibhauseffekt, der durch zusätzliche Spurengase entsteht, die aus Verbrennung von Kohlenwasserstoffen und durch Landnutzung stammen), häufig auch der Treibhauseffekt als solcher. Dieser ist aber – als wissenschaftliche Erkenntnis – bisher nicht widerlegt: die Energie, die die Erde empfängt und erwärmt, stammt von der Sonne (der Beitrag aus radioaktiven Prozessen im Erdinnern ist viele Größenordnungen geringer); solare Strahlung ist kurzwellig, durchdringt die Atmosphäre unvermindert (gelb in Abb. 1) und heizt die Landmassen und den Ozean auf; letztere geben langwellige Strahlung (Wärme wie ein Heizkörper, rot im Bild) ab, die teils in der Atmosphäre (an Wasserdampf und Spurengase, hier insbesondere Kohlendioxid) absorbiert wird und teils zurück in den Weltraum geht. Wasserdampf und Spurengase (im Treibhausbild als blaue Schicht gekennzeichnet) wiederum strahlen die erhaltene Energie gleichmäßig nach oben und unten (auch rot). Das Land und der Ozean werden also ‚doppelt‘ gewärmt, einmal durch die direkte solare Einstrahlung und dann auch durch die nach unten gerichtete langwellige Wärmestrahlung der Treibhausschicht. Das Wärmegleichgewicht der Erde ist erreicht durch Abgleich der solaren Einstrahlung und der gesamten Wärmeabstrahlung am Außenrand der Atmosphäre. Und: da – wie beobachtet – der Anteil an Spurengasen und Wasserdampf durch menschliche Aktivitäten zunimmt, wird das Land und der Ozean mehr aufgeheizt. Dies ist der anthropogen (= durch menschlichen Eingriff) bedingte Treibhauseffekt. Kann man ihn leugnen? Man kann nachweisen, dass unsere Erde 33°C kälter wäre, wenn es den Treibhauseffekt nicht gäbe. Also sollten wir ihn lieber nicht leugnen – unsere Existenz auf der Erde wäre gefährdet. Der anthropogen bedingte Treibhauseffekt ist aber derselbe physikalische Mechanismus, man kann ihn also auch nicht leugnen.

Man kann natürlich behaupten (und sich damit gegen die Erkenntnisse von einigen tausend Klimaforschern stellen), dass die gemessene Klimaerwärmung (siehe weiter unten) nicht durch die zusätzlich in die Atmosphäre gebrachten Treibhausgase verursacht ist. Einige Klimaskeptiker setzen auf die Sonne: sie meinen, dass der Energiestrom von Sonne im Laufe der Zeit zugenommen hat. Gemessene Schwankungen der Sonnenaktivität sind aber zu gering (Abb. 2), um die gemessenen Erhöhung der global gemittelten Temperatur (ca. 0.8°C seit Mitte des 19. Jahrhunderts, siehe die Bilder weiter unten) erklären zu können. Einige Skeptiker setzen auf den Teilchenausstoß der Sonne (den sogenannten Sonnenwind): die elektrisch geladenen Teilchen sollen beim Einfang im Erdmagnetfeld komplizierte Auswirkungen auf die Wolkenbildung in der Atmosphäre haben und so das Klima beeinflussen. Aber auch hier sind bekannte Effekte zu gering, um den beobachtete Temperaturanstieg zu erklären.

skepsis2 Abb. 2: In der solaren Strahlung der Sonne erkennt man den 11jährigen Zyklus der Sonnenflecken. Ansonsten ist die Größe seit den 1970er Jahren mehr oder weniger konstant, und das in der Zeit, in der die globale Temperatur am deutlichsten angestiegen ist. Änderungen der Solareinstrahlung ab 1750 belaufen sich auf ca. 0.09 W/m2, mehr als einen Faktor 10 geringer als die durch Emissionen von Treibhausgasen verursachten Werte (ca. 2.6 W/m2).



Das nächste Bild (Abb. 3) zeigt die global über Land und Ozean sowie jährlich gemittelte Oberflächentemperatur (als Abweichung vom Zeitraum 1951-1980). Man sieht einen Wandel von relativ kalten Temperaturen vor etwa 1930 zu relativ warmen ab etwa 1980 – die globale Erderwärmung. Viele Skeptiker glauben dieser Kurve nicht. Natürlich ist die Datenmenge, die in diese und ähnliche Analysen (von anderen Klimainstituten) eingehen, nicht berauschend. Abgesehen von den letzten zwei bis drei Jahrzehnten, wo Messungen von Satelliten vorliegen, gibt es große Regionen auf der Erde mit nicht flächendeckenden Beobachtungen zu allen Zeiten, insbesondere
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betrifft dies den Ozean und die Südhemisphäre. Es gibt auch viele andere Fehlerquellen, z.B. durch Änderungen von Messorten und Messsystemen, dem enormen Wachstum von Städten und der damit verbundenen besonderen punktuellen Erwärmung um viele der langjährigen Messstationen. Klimaforscher haben diese Fehler untersucht und sind zu dem Schluss gekommen, dass sie so gering sind, dass der Erwärmungstrend von 0.8°C seit Beginn der industriellen Revolution signifikant ist.


skepsis3 Abb. 3: Die global und jährlich gemittelte Temperatur der Erde als Abweichung des Mittels von 1951 bis 1980. Blau sind Jahreswerte, die unterhalb dieses Mittels liegen, rote liegen drüber.


Es gibt ein einfaches Argument, das den Erwärmungstrend glaubhaft macht: eine überwältigende Menge von Einzelstationen, an denen schon lange die Temperatur gemessen wird, weist einen deutlichen Aufwärtstrend ab etwa 1940 auf. Im folgenden Bild (Abb. 4) sieht man diesen Sachverhalt an fünf europäischen Stationen, die eine langfristige Zeitabdeckung haben (drei der Kurven beginnen 1781, die Messungen in De Bilt bei Utrecht beginnen bereits 1701). Es handelt sich um jährlich gemittelte Daten. Die schwarzen Kurven spiegeln den langfristigen Trend wieder (gleitendes Mittel über 20 Jahre: für einen bestimmten Zeitpunkt sind die Werte von jeweils 10 Jahre vorher und 10 Jahre nachher gemittelt). Der Langfristtrend strebt für alle Stationen nach oben (mit Ausnahme von Stockholm; man beachte aber, dass hier die Trendberechnung schon 1991 stoppt, denn die Daten nach 2003 waren mir nicht zugänglich). Hohenpeissenberg ist das älteste Bergobservatorium der Welt, auf 1000 m Höhe 60 Kilometer südwestlich von München und sicher von einer eventuellen Stadtklimaerwärmung anderer Stationen unbeeinflusst. Die Station hat daher eine besondere Bedeutung. Änderungen auf Grund des Stadtklimas sind aber aus den anderen Stationsdaten nach bestem Wissen heraus korrigiert worden.


skepsis4 Abb. 4: Jahresmittel der Temperatur an einigen europäischen Messstationen (rote Punkte: jährlicher Mittelwert, schwarze Kurve: gleitendes Mittel über 20 Jahre, siehe Text). 




skepsis5 Abb. 5: Gemessene Oberflächentemperaturen in verschiedenen Monaten und Jahren. Man beachte, dass die Farbskala der einzelnen Bilder unterschiedlich ist. Gelb und rote Flächen haben eine Erwärmung zu verzeichnen, bläuliche Farben deuten auf eine Abkühlung hin. Die Daten stammen von http://data.giss.nasa.gov/gistemp/maps/.



Alle gezeigten Zeitserien weisen Variationen auf, sowohl von Jahr zu Jahr als auch im langfristigen Mittel. Und natürlich gibt es immer wieder Abkühlungsphasen, die bei Klimaskeptikern sehr beliebt sind, um pressewirksam darauf hinzuweisen, dass die Klimaerwärmung gestoppt habe. So z.B. in den Jahren 1998 und 2010, als tatsächlich europaweit sehr kalte Jahre auftraten. Man sieht dies in den Zeitserien (Abb. 4) von De Bilt, Berlin und Hohenpeissenberg, aber schon 1999 und 2011 (die jeweils folgenden Werte) geht es schon wieder nach oben (dann natürlich ohne Kommentar der Skeptiker). Für 2010, das global gesehen eins der wärmsten Jahre des letzten Jahrzehnts war, zeigt eine globale Analyse (Abb. 5): für den Januar 2010 erkennt man deutlich die kalten Blasen über Europa, Russland und auch den Osten der USA (die Werte sind die Abweichung vom 30jährigen Januarmittel bezüglich 1951 bis 1980). Dies ist auch im Jahresmittel 2010 in abgeschwächter Form zu sehen, für 2011 aber nur über dem Nordatlantischen Ozean. Der März 2012 zeigt eine enorme Erwärmung in USA und der Arktis.
Und in Ottersberg? Temperaturdaten in Bremen liegen für zwei Jahrhunderte vor (Abb. 6). Die ersten Daten von 1803 bis 1822 stammen von Wilhelm Olbers (1758 – 1840), einem berühmten Astronomen und Arzt in Bremen; sie sind gegen eine Verfälschung von Stadtklimaeinflüssen unkorrigiert und deshalb etwa 1°C zu warm. Ab 1829 gibt es eine gegenüber der Stadtklimaerwärmung korrigierte Zeitserie. Sie zeigt – wie die anderen Messungen – den allgemeinen Klimatrend. Wenn man den Klimaskeptikern geneigt ist, muss man annehmen, dass einige Dutzend mit den Messungen betraute Personen in Bremen über die lange Zeit systematisch auf die Klimaerwärmung hingearbeitet haben.


skepsis6 Abb. 6: Das Klima in Bremen. 

Mein Standpunkt zum Klimaproblem ist in und zwischen den Zeilen sicherlich deutlich geworden. Ich möchte nicht schließen, ohne darauf hinzuweisen, dass tatsächlich nicht alles prima ist in der Erforschung des Klimas. Es gibt immer noch Unsicherheiten in Klimamodellen, aber nicht in den hier angesprochenen Sachverhalten.