Erde im Klimawandel

Sieben Milliarden Menschen leben heute auf der Erde. Alle streben nach Wohlstand. Der westliche Lebensstil gilt dabei weithin als Leitbild. Das damit verbundene Wirtschaften hinterlässt zwangsläufig Spuren auf unserem Planeten Erde, der zwar über riesige, aber eben doch nur endliche Ressourcen verfügt. Dieser Einfluss des Menschen setzte bereits ein, als vor Jahrtausenden die Landwirtschaft nach Mitteleuropa kam: Damals wichen große Teile der von Lichtungen durchsetzten Urwälder Wiesen und Äckern. In den vom Menschen neu etablierten Forsten wuchsen zwar weiterhin Bäume. Doch den ursprünglichen Wäldern ähnelten sie kaum noch.

Regional wird global

Schon damals ging der Mensch mit seinen Ressourcen nicht gerade schonend um. Langfristig geriet dies den Menschen zum Nachteil, denn mit dem Urwald verschwand auch der Lebensraum bestimmter Tierarten, die zwischen den Bäumen und auf den Lichtungen lebten. Einer davon war der Auerochse, der einst zwischen der Iberischen Halbinsel, dem Indischen Subkontinent und der chinesischen Küste in weiten Teilen Europas, Asiens und im Norden Afrikas zu Hause war. Als um 1630 in Polen der letzte Auerochse starb, war der Verzehr des beliebten Fleisches dieser Wildrindart für immer beendet.

Noch betrafen die Auswirkungen nur bestimmte Orte oder Regionen. Das änderte sich, als in Europa und Nordamerika die Industrialisierung verstärkt einsetzte und das Leben der Menschen völlig umkrempelte: Maschinen lösten zunehmend die bisherige Handarbeit ab und dominieren seither nicht nur in der Industrie, sondern auch in unseren privaten Lebensbereichen. Wie gewohnt setzten die Menschen auch für diese „Helfer“ großzügig Ressourcen ein. Und wenn die einheimischen Vorräte knapp wurden, deckte man den Bedarf eben mit Rohstoffen aus der Ferne. Auch das ging lange gut, droht aber nun zu scheitern, da die sogenannten Schwellen- und Entwicklungsländer dieses „westliche Modell“ bereits übernommen haben oder dabei sind, es zu übernehmen, und der damit verbundene Bedarf auf ein immer knapper werdendes Angebot stößt.

Konstant ist nur die Veränderung

Das Klima ist nicht nur so komplex, dass selbst modernste Großcomputer seine Entwicklung allenfalls mit vielen Näherungen in Szenarien darstellen können. Vor allem aber ist das Klima mit so vielen Komponenten des Systems Erde eng verknüpft, dass bei Änderungen die klimatischen Folgen praktisch gar nicht exakt vorhergesagt werden können. Das Klima ist viel zu kompliziert, um es zu planen. Und es unterliegt einem steten Wandel. Stabilität gibt es in der Natur nur über bestimmte, eher kurze Zeiträume, nie aber auf Dauer. Ein langfristig stabiles System können Naturwissenschaftler der Gesellschaft und der Politik daher nicht versprechen, denn es wäre ein Versprechen, das einer wissenschaftlichen Grundlage entbehrt. Wer sich in einem solchen äußerst variablen System nicht anpasst, hat daher bereits verloren. Zur Anpassung an den Klimawandel bleibt den Menschen also keine Alternative.

Die Sonne VERÄNDERT SICH…

Der Anfang dieser ständigen Veränderung liegt bereits 4,6 Milliarden Jahre zurück. Damals ballte sich eine Wolke aus Staub und Gas zu unserem Sonnensystem zusammen. In seinem Zentrum entstand die Sonne, in der ein unvorstellbar hoher Druck und extrem hohe Temperaturen das Sonnenfeuer zündeten, das Physiker als Kernfusion bezeichnen. Entstanden ist ein recht stabiler Stern, der die freiwerdende Energie als Strahlung in den Weltraum abgibt.

Auch wenn Astrophysiker die Sonne als eher stabil charakterisieren, so ist sie doch ein aktives System. Im Laufe von Jahrmilliarden bläht sie sich immer weiter auf und leitet zunehmend Strahlung an ihre Umgebung weiter. Neben dieser langfristigen Entwicklung gibt es auch recht rasche Veränderungen. So tauchen in manchen Jahren viele Flecken mit geringerer Temperatur auf ihrer Oberfläche auf. Sonnenstürme und eine erhöhte energetische Strahlung sind die Folge. Anschließend setzt eine Ruhephase ein, bei der auch die Energieabgabe sinkt. Danach beginnt wieder ein neuer Zyklus von durchschnittlich elf Jahren Dauer mit vielen Sonnenflecken. Sowohl die Länge eines Zyklus als auch die Zahl der Sonnenflecken und die damit abgestrahlte Energie variieren. Selbst die über Jahrmilliarden so stabil scheinende Sonne verändert sich also laufend. Diese Veränderungen beeinflussen auch das Klima auf der Erde.

…EBENSO WIE Die Planeten

Auch die Planeten, die in vielen Millionen Kilometern Entfernung um die Sonne kreisen, sind keineswegs stabil. So begann die Erde ihre Existenz als glutflüssige Kugel. Erst vor 3,8 Milliarden Jahren wurde die Oberfläche langsam fest. In ihrem Inneren hat die Erde immer noch die Wärme aus ihrer Anfangszeit gespeichert. Diese Ur-Energie, die durch den kontinuierlichen Zerfall von radioaktiven Stoffen im Erdkern und Erdmantel dauerhaft aufrecht erhalten wird, verändert noch heute die Oberfläche der Erde und somit auch das Klima.

Als die Temperaturen an der Erdoberfläche kräftig gefallen waren, bildete sich nach einiger Zeit eine Atmosphäre, die anfangs noch sehr viel Wasserdampf und Kohlendioxid enthielt. Erst als die Temperaturen den Siedepunkt des Wassers unterschritten, regnete diese Feuchtigkeit auf die Erde ab, und die ersten Ozeane entstanden. In ihnen lösten sich rasch große Mengen des reichlich in der Atmosphäre vorhandenen Kohlendioxids. Zunächst entstand daraus Kohlensäure, die sich mit der Zeit in Kalkstein verwandelte und als Gestein ablagerte. Infolge dieser Prozesse war der größte Teil der wichtigen Gase Wasserdampf und Kohlendioxid aus der Luft verschwunden.

DIE WIRKUNG DER TreibhausGASE

Im Hinblick auf die Entstehung des natürlichen Treibhauseffekts ist es von großer Bedeutung, dass die natürlichen Treibhausgase Wasserdampf und Kohlendioxid die Einstrahlung kurzwelliger Strahlen von der Sonne bis zur Erdoberfläche zulassen. Diese Strahlung erwärmt die Erdoberfläche; ein Teil dieser Wärme wird in Form langwelliger Infrarotstrahlung zurückgestrahlt. In der Atmosphäre absorbieren dann Wasserdampf und Kohlendioxid die Wärmestrahlung, um sie später in alle Richtungen gleichmäßig wieder abzustrahlen. Dadurch kommt ein Teil der ursprünglich nach oben gerichteten Wärmestrahlung wieder zur Erde zurück.

So wie ein Glashaus die einmal eingefangene Sonnenwärme in seinem Inneren hält, speichern auch die Treibhausgase Sonnenenergie und erhöhen damit die Temperaturen. Als in der Atmosphäre der frühen Erde die Wasserdampf- und Kohlendioxidkonzentrationen langsam abnahmen, verringerte sich der natürliche Treibhauseffekt, und die vorher extrem hohen Temperaturen wurden kräftig abgemildert. Die Erde hatte so ihren ersten und vielleicht auch stärksten Klimawandel erlebt.

FRÜHER Klimawandel

Seither zeigt sich die Erde als sehr unruhiger Planet. So kam es vor 2,4 Milliarden Jahren zu einer extremen Abnahme der Atmosphärentemperatur. Als Folge breiteten sich auf der Erde größere Eisflächen aus. 300 Millionen Jahre dauerte diese Phase. Danach finden Geowissenschaftler für rund eine Milliarde Jahre lang keine Spuren von Eis. Erst in 950 Millionen Jahre alten Gesteinen entdecken sie die nächsten Spuren großer Gletscher, und eine weitere Eiszeit hat es vor 750 bis 620 Millionen Jahren gegeben. Einige Geoforscher vermuten sogar, damals hätten die Gletscher den gesamten Globus eingehüllt, und die Erde hätte sich wie ein gigantischer Schneeball um die Sonne bewegt.

Über lange Zeiten gab es nur wenig oder vielleicht sogar überhaupt kein Eis auf der Erde. Vor 50 Millionen Jahren lag zum Beispiel die kanadische Ellesmere-Insel genau wie heute weit nördlich des Polarkreises. Trotzdem war es damals dort so mild, dass sich wärmeliebende Krokodile nicht nur wohlfühlten, sondern auch vermehren konnten. Heute dagegen ist die Insel, die gut halb so groß ist wie Deutschland, zu rund 40 Prozent von Gletschern bedeckt. Ellesmere Island illustriert damit deutlich, dass wir zurzeit in einer verhältnismäßig kühlen Epoche der Erdgeschichte leben, mit Eiskappen an beiden Polen. Während 80 bis 90 Prozent der Erdgeschichte war es wärmer. Nicht zu vergessen ist auch, dass wir seit 11 700 Jahren in einer Warmzeit (Interglazial) innerhalb eines sogenannten Eishausklimas leben.

Weiden statt Wälder

Mit Blick auf diese enorme Klimavariabilität scheint zunächst kein Grund zur Besorgnis zu bestehen, wenn sich in den letzten 130 Jahren die globale Durchschnittstemperatur um weniger als ein Grad Celsius erhöht hat. Die Temperaturerhöhung von rund 0,8 Grad, für die es sichere naturwissenschaftliche Belege gibt, ist – jedenfalls im Vergleich zu den Klimaänderungen, die es in der erdgeschichtlichen Vergangenheit gab – als eher gering einzustufen.

Doch Geowissenschaftler weisen auf einen entscheidenden Unterschied zu früheren Zeiten hin: Damals verursachten ausschließlich natürliche Entwicklungen die Klimaänderungen. Soweit wir heute wissen, kam es bei relevanten Phasen der Erderwärmung immer zuerst zu einer Temperaturerhöhung und erst in der Folge davon, mit entsprechender zeitlicher Verzögerung, zum Anstieg der CO2-Konzentration in der Atmosphäre.

Heute aber spielen der Mensch und die moderne Zivilisation eine signifikante Rolle. So hat der Mensch vor einigen Jahrtausenden begonnen, in immer neuen Regionen Wälder zu roden und Sümpfe trockenzulegen. Wo einst Bäume wuchsen, weidet heute Vieh, die Prärie wurde vielerorts in riesige Getreide- oder Grünlandflächen überführt, und in ehemaligen Feuchtgebieten wachsen heute Gräser, Gemüsepflanzen oder Ölpalmen. Ein Wald verdunstet weit mehr Wasser als Grasland, ein Weizenacker wird durch die Sommersonne viel stärker erwärmt und kühlt in Winternächten stärker aus als der Wald, der vorher dort wuchs. Weil wir für die Biomasseproduktion große Teile der Erdoberfläche umgewandelt haben, veränderten sich zwar langsam, aber durchaus merklich, Luftfeuchtigkeit und Temperatur, kurzum: das Klima.

ZWEI Revolutionen

Neolithische Revolution nennen Wissenschaftler den Wandel, der die Jäger und Sammler der Altsteinzeit zu Viehhirten und Bauern werden und somit den Menschen zum ersten Mal einen spürbaren Einfluss auf das Klima ausüben ließ. Ein ähnliches Ereignis findet sich im 18. Jahrhundert – die Industrielle Revolution. Bauern wurden zu Arbeitern in Fabriken, viele Menschen zogen vom Land in die Städte, Handarbeit wurde durch maschinelle Produktion ersetzt. Diese Maschinen verbrauchten große Mengen an Energie. Bald konnten die bisherigen Energierohstoffe, wie Torf aus den Sumpfgebieten und Holz aus den Wäldern, den Bedarf nicht mehr decken. Daher erfolgte zunächst in der Industrie und später auch in den privaten Haushalten ein Wechsel von rasch nachwachsender Biomasse hin zu fossilen Energieträgern wie Kohle, Erdöl und Erdgas. Dabei handelt es sich zwar auch um ehemalige Biomasse, doch die hatte sich im Laufe vieler Jahrmillionen unter hohen Temperaturen und starkem Druck in der Erdkruste langsam in Kohleflöze oder Gas- und Öllagerstätten umgewandelt.

Die Bauern vor der Industriellen Revolution konnten also nur so viel Holz verfeuern, wie in den Wäldern wieder nachwuchs, weil sonst irgendwann die Wälder und damit die Energierohstoffbasis verschwunden wären – was regional tatsächlich auch der Fall war und die Entwicklung der modernen Forstwirtschaft mit dem neuen Paradigma der Nachhaltigkeit beförderte. Die Industriegesellschaft hingegen hat, vor allem seit Beginn des 20. Jahrhunderts, einen großen Teil der fossilen Brennstoffe verbraucht, die sich zuvor in Millionen von Jahren gebildet hatten. Bei der Verbrennung werden ähnliche Mengen des Treibhausgases Kohlendioxid frei, wie sie die Biomasse während der Wachstumsphase über den Prozess der Photosynthese der Atmosphäre entnommen hatte. Während also der Mensch mit seinem Holzofen nicht mehr Kohlendioxid verursachte, als der Wald „ hinter dem Haus“ in der gleichen Zeit der Atmosphäre wieder entzog, setzten Kohlekraftwerke und Dieselaggregate nun in kurzer Zeit die Treibhausgasmengen wieder frei, die über Jahrmillionen von biologischen Organismen – vor allem von Pflanzen und Algen – aus der Atmosphäre aufgenommen und umgewandelt worden waren.

Dieses zusätzliche Kohlendioxid gelangte also in die Atmosphäre zurück. Zwar wanderte ein Teil des Treibhausgases weiter, um beispielsweise vom Meer oder über das Pflanzenwachstum und die Humusbildung von den Böden wieder aufgenommen zu werden, große Mengen aber verblieben in der Atmosphäre. Geowissenschaftler können den Anteil dieses Gases tatsächlich genau bestimmen. Waren in den letzten 10 000 Jahren in einer Million Luftteilchen ziemlich konstant 280 Moleküle Kohlendioxid nachzuweisen, stieg diese Menge seit dem 19. Jahrhundert erst langsam und in den letzten Jahrzehnten und Jahren dann immer schneller auf rund 390 Kohlendioxid-Moleküle im Jahr 2011 an.

Gewinner und Verlierer

Größere Mengen des Treibhausgases Kohlendioxid in der Luft – gemeinsam mit anderen, mengenmäßig aber deutlich untergeordneten Treibhausgasen wie Methan und Lachgas – bedeuten, dass die Atmosphäre mehr Wärme zurückhält, die bei niedrigeren CO2-Konzentrationen in den Weltraum abgestrahlt worden wäre. Dieser Zusammenhang gilt inzwischen als gesicherter Stand des Wissens. Und fast alle Forscher bestätigen, dass die steigenden Kohlendioxid-Konzentrationen in der Atmosphäre auch zu dem Anstieg der globalen Durchschnittstemperaturen in den letzten 130 Jahren um rund 0,8 Grad Celsius beigetragen haben.

Das wäre allerdings immer noch kein Grund für allzu große Besorgnis. Schließlich ist die Erde ein sehr dynamischer Planet, auf dem Veränderungen eher die Regel als die Ausnahme sind. Problematisch sind die Auswirkungen dieses sich aktuell vollziehenden Klimawandels. Auch vor Jahrmillionen gab es immer Organismen, die mit steigenden Temperaturen, höheren Niederschlägen oder auch mit kälteren Bedingungen und häufigeren Dürren gut zurechtkamen oder sogar davon profitierten. Andere Organismen dagegen gehörten zu den Verlierern. In der Natur bedeutet Verlieren normalerweise nichts anderes als Tod. Diese Arten wurden daher mehr oder minder stark dezimiert, möglicherweise starben sie sogar aus.

Die Ethik des Klimawandels

Der aktuelle Klimawandel wird sich auf die verschiedenen Gesellschaften der Menschen unterschiedlich auswirken, auch hier wird es Gewinner und Verlierer geben. So kann es in bisher für die Landwirtschaft zu trockenen oder zu kalten Regionen zum Beispiel feuchter oder wärmer werden. Solche Gebiete gehören dann zu den Gewinnern. Andere Regionen, in denen häufigere Dürren die Ernten reduzieren, ein steigender Meeresspiegel die Kosten für den Küstenschutz in die Höhe treibt oder stärker und in kürzeren Abständen auftretende Stürme Probleme bereiten, gehören zu den Verlierern. Gegebenenfalls müssen diese Regionen dann vielleicht sogar als Lebens- und Wirtschaftsräume aufgegeben werden, während andere, bisher nicht bewohnbare Regionen hinzukommen.

Was unterscheidet den aktuellen Klimawandel von allen vorherigen? Waren bisher natürliche Vorgänge die treibende Kraft hinter solchen Veränderungen, hat diesmal der Mensch seine Hände mit im Spiel. Die Menschen, also wir, kennen aber eine für das Gemeinwesen sehr wichtige Maxime – die Ethik. Genau diese Ethik verlangt nichts anderes, als die Folgen des Klimawandels, den der Mensch mit verursacht, so weit wie möglich zu mildern. Das Klima ist viel zu komplex, um vom Menschen gezielt gelenkt zu werden. „ Climate engineering“ ist mithin eine Vision, die – wenn überhaupt – nur in ferner Zukunft angewandt werden kann. Also bleibt Anpassung, neben Mitigation, als die alles entscheidende Strategie im Umgang mit dem Klimawandel. ■