Gottfried Schatz
Gottfried Schatz | 23. Februar 2012

Erdfieber
Das Unbehagen der Wissenschaft bei der Klimadebatte

Reich und wundersam sind die Früchte vom Baum der Wissenschaft, doch sie nützen nur dem, der ihnen Zeit zur Reife gönnt. Wer sie unreif pflückt, erntet meist Verwirrung. Wissenschaft gedeiht deshalb am besten fernab von Zwang und Macht. Auch Demokratien fordern von uns Wissenschaftern Wissen und Konsens – wir aber beschäftigen uns meist mit Unwissen und Widerspruch. Zum Konsens haben wir ein gespaltenes Verhältnis: Wir suchen ihn – und misstrauen ihm dann. Wir sind uns bewusst, dass die wissenschaftliche Wahrheit von heute schnell der Irrtum von gestern sein kann. Und von Karl Popper wissen wir, dass es nicht die Bestätigung, sondern die Widerlegung einer Hypothese ist, die uns neue Erkenntnis beschert. Der Journalist Walter Lippmann sagte es einfacher: «Wo alle gleich denken, denkt keiner besonders viel.»

Vier Behauptungen – und eine fünfte

Wie also sollen wir Wissenschafter antworten, wenn man uns nach der Ursache der Klimaerwärmung fragt? Dürfen wir antworten «Wir sind uns ihrer noch nicht sicher» – wie wir es sollten? Oder müssen wir trotz unseren Zweifeln eine Ursache nennen – wie man es von uns erwartet? Viele von uns wählen den zweiten Weg und übertönen mit ihren apokalyptischen Prophezeiungen manchmal die Stimme der Vernunft. Ihre Argumente klingen betörend: Auf unserem Planeten wird es wärmer; Kohlendioxid reichert sich in der Lufthülle an; dieses Gas verhindert die Abstrahlung von Erdwärme in den Weltraum; die Verbrennung von fossilen Brennstoffen erzeugt jährlich 30 Milliarden Tonnen dieses Gases; also ist die Klimaerwärmung ein Werk von Menschenhand.
Die vier ersten Behauptungen sind unbestritten. Die fünfte ist es nicht, denn sie stützt sich nur auf Korrelationen. Eine Korrelation, mag sie auch noch so augenfällig sein, beweist jedoch nie ursächliche Zusammenhänge. Die Korrelation zwischen Jahreszeit und Umwelttemperatur ist uns seit Jahrtausenden bekannt, doch wir verstehen sie erst, seit wir wissen, wie die Erde um die Sonne kreist. Ähnliches gilt für das Erdklima. Treibt der Anstieg des Kohlendioxids die Erwärmung – oder diese den Anstieg des Kohlendioxids? Eine klare Antwort könnten Experimente liefern, die nur eine Komponente des Klimasystems verändern. Doch Experimente mit dem Erdklima sind entweder unmöglich oder viel zu riskant, so dass wir Wissenschafter auf unsere wirksamste Waffe verzichten müssen.

In unserer Not greifen wir zu Simulationen: Wir stellen eine Vermutung auf und errechnen deren Auswirkungen mit leistungsstarken Computern. Wie stark erwärmt sich das Klima, wenn der Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre um 30 Prozent steigt? Solche Berechnungen erfordern den Einbezug immens vieler Daten, die wir oft nur grob schätzen können oder gar nicht kennen. Stimmt das Resultat der Simulation mit den gemessenen Klimadaten überein, werten wir es als Hinweis, dass unsere Vermutung richtig war. Ein Hinweis ist jedoch kein Beweis. Die meisten der so errechneten Klimavoraussagen sind daher nicht viel mehr als das, was sie vor der Simulation waren – Vermutungen.

Das Klimasystem unseres Planeten ist so komplex, dass wir noch nicht einmal alle Faktoren kennen, die es beeinflussen. Neben den vieldiskutierten «Treibhausgasen» Kohlendioxid, Methan und Wasserdampf sind es unter anderem Schwankungen der Sonnen- und der Weltraumstrahlung, Positionsänderungen der Erdachse, Verschiebungen der Kontinente und der Meeresströmungen, wechselnde Durchsichtigkeit der Lufthülle, Änderungen der Pflanzendecke sowie die Evolution neuer Pflanzenformen. Solange wir das Wetter der nächsten Woche nicht mit Sicherheit vorhersagen können, ist es mehr als kühn, das der kommenden Jahrzehnte zu prophezeien.

Das Spektrum der Isotope

Und doch versuchen wir, diesem Ziel näherzukommen. Da uns Experimente verwehrt sind, schärfen wir die stumpfen Waffen Korrelation und Simulation, so gut wir können. Wir erforschen die Vorgänge, die das Klima unseres Planeten beeinflussen könnten, um zwischen ihnen und dem Klima Korrelationen aufzudecken und deren Bedeutung mit rechnerischen Simulationen zu prüfen. Es ist ein langer und steiniger Weg, von dem wir nicht wissen, ob er uns zum Ziel führen wird. Er hat uns jedoch vor vier Jahrhunderten die Ursache der Jahreszeiten aufgedeckt und eröffnet uns heute atemberaubende Einblicke in das Erdklima vor Tausenden, Millionen und sogar 500 Millionen Jahren.

Unsere Fernrohre für diesen Blick in die Vergangenheit sind die unterschiedlich schweren Varianten chemischer Elemente – die sogenannten «Isotope». Die verschiedenen Isotope eines Elements sind chemisch fast identisch, reagieren jedoch nicht gleich schnell und verleihen den Verbindungen, in denen sie vorkommen, leicht unterschiedliche Eigenschaften. Wasser, das aus «schweren» Isotopen von Wasserstoff und Sauerstoff besteht, verdunstet bei niedriger Temperatur langsamer und schlägt sich im Regen schneller nieder als Wasser aus den «leichten» Isotopen. In kühlen Klimaperioden steigt deshalb in den Ozeanen der Anteil der schweren im Verhältnis zu den leichten Wasserstoff- und Sauerstoffisotopen. Diese subtile Verzerrung des Isotopenspektrums spiegelt sich in den Kalkhüllen der Meerestiere wider; und da die Hüllen schliesslich zu Kalkgestein werden, ist dessen Isotopenspektrum ein Hinweis auf die Wassertemperatur, bei der die Tiere lebten.

Das Spektrum der verschiedenen Kohlenstoffisotope im Kalkgestein erlaubt zudem Rückschlüsse auf den Kohlendioxidgehalt urzeitlicher Atmosphären. Ähnliches gilt für Gasbläschen in uralten Eisproben, die Klimaforscher den arktischen Gletschern mit kilometertiefen Bohrungen entreissen und dann auf ihr Isotopenspektrum untersuchen. In den hochempfindlichen Messgeräten der Klimaforscher beginnen Gestein und Eis zu uns zu sprechen.

Was sie berichten, ist überwältigend – und verwirrend. Während der letzten 500 Millionen Jahre war unsere Lufthülle mehrmals bis zu zehnmal reicher an Kohlendioxid als heute, ohne dass sich das Klima dramatisch aufgeheizt hätte. Obwohl die Konzentration an Kohlendioxid heute um 27 Prozent höher ist als in den letzten 650 000 Jahren, ist sie immer noch fast viermal tiefer als vor 175 Millionen Jahren. Einige Messungen finden deutliche Korrelationen zwischen Kohlendioxidgehalt und Erdtemperatur, andere dagegen nicht. Und obwohl sich die Hinweise häufen, dass wir Menschen an der Klimaerwärmung nicht ganz unschuldig sind, besteht kein Zweifel, dass das Erdklima über lange Perioden beträchtlich und ohne erkennbare Ursache schwankte. Gestein und Eis erzählen das Epos eines eigenwilligen und rastlosen Planeten, der zwar schon in seiner Lebensmitte steht, aber immer noch voller Überraschungen ist. Wer dem Epos aufmerksam lauscht, wird sich bewusst, dass wir das Erdklima derzeit weder verstehen noch voraussagen können. Man erwartet von der heutigen Wissenschaft, dass sie den fiebernden Planeten heilt, doch wie ein Arzt vergangener Zeiten kann sie nur seinen Puls fühlen.

Wahnwitzige Vergeudung

Viele von uns zögern, unseren Wissensnotstand öffentlich zu bekennen, weil ihn die Mächtigen dieser Welt als Vorwand nehmen könnten, um die Ressourcen unseres Planeten unbekümmert weiter zu vergeuden. Braucht es aber wirklich Kassandrarufe von überfluteten Küstenstädten und biblischen Insektenplagen, um den Wahnwitz dieser Vergeudung einzusehen und ihm Einhalt zu gebieten? Um uns einen Liter Erdöl zu schenken, musste die Sonne einen Quadratmeter der Erdoberfläche viele Jahre lang bescheinen. Und wir verbrennen dieses kostbare Erbe verflüssigter Sonnenenergie – das noch dazu ein exquisiter Rohstoff für unzählige chemische Produkte ist –, als gäbe es kein Morgen. Wenn auch unsere Rolle bei der jetzigen Klimaveränderung unbewiesen ist, sollte schon der blosse Verdacht uns Grund genug sein, für eine verantwortungsvolle Energiepolitik zu kämpfen.
«Im Allgemeinen freilich haben die Weisen aller Zeiten immer dasselbe gesagt, und die Thoren, d. h. die unermessliche Majorität aller Zeiten, haben immer das Selbe, nämlich das Gegenteil, gethan: und so wird es denn auch ferner bleiben.» Ich hoffe, Schopenhauer war nur Pessimist – und nicht Prophet.

 

Anmerkungen der Redaktion

Weiterführende Links

Das Klimaportal der österreichischen Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik gibt einen umfassenden Überblick über den Stand des Wissens, mit sehr verständlich, aber keineswegs banal geschriebenen Erläuterungen. Die dort angebotenen Punkte Klimaforschung, -system, -vergangenheit, -zukunft oder -folgen sind alle lesenswert, und wären nur anhand des eigenen Interesses überhaupt irgendwie zu reihen. Motivation und Kompetenz werden folgendermaßen beschrieben:

»Gleich zu Beginn definiert die Abteilung für Klimaforschung der ZAMG ihre Position in der öffentlichen Klimawandeldiskussion, um den Leserinnen und Lesern eine eigenständige Beurteilung der angebotenen Inhalte zu ermöglichen: Unsicherheit wissenschaftlicher Ergebnisse verstehen wir nicht als Anlass zum Abwiegeln oder Zaudern sondern als Herausforderung für die Forschung. Vielmehr ist ein rationaler Umgang mit Unsicherheit in der öffentlichen und politischen Diskussion notwendig.«

Über den Autor

Gottfried Schatz können Sie hier etwas mehr erfahren.

Leser-Kommentare
?????? | 25. Februar 2015 02:43
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Matthias Wolf | 10. Dezember 2012 06:41
Für Sachinteressierte: eine populärwissenschaftliche, gut gemachte Einführung die Problematik des Klimas und seiner Simulation (in englischer Sprache) finden Sie hier (zu bewältigen in etwa15'):

http://preview.tinyurl.com/OU-ClimatePrediction-Basics .

Es findet sich eine umfassende (und dabei laiengerechte, aber dabei nicht unzulässig verkürzte. Wissenschaftskommunikation, wie sie eben sein soll.) Darstellung der Problematik, und viele der von so mancher Seite in den Raum gestellten Pauschalbehauptungen werden hier aufgelöst. Dahinter steht die Universität Oxford.
darwin | 10. März 2012 00:20
@werauchimmer

"Jedenfalls ist jedes Wissenswachstum in Bereichen, die von technisch-industrieller Relevanz sind, einem Wirtschaftswachstum gleichzusetzen" -

entspricht der Grundidee vom "Triangel des Wissens" (Lissabon-Strategie):

Von Grundlagenforschung zu Innovation zu wirtschaftlicher Anwendung.
werauchimmer | 06. März 2012 19:52
Es liegt im Auge des Betrachters, was als "Vergeudung der Ressourcen" zu werten ist. Meistens das, worauf man selber keinen Wert legt.

KFZs können mit Biodiesel, ja sogar mit Holzgas betrieben werden, Kunststoff kann durch Zellstoff substituiert werden - ein Forschung, die forciert wird.

Jedenfalls ist jedes Wissenswachstum in Bereichen, die von technisch-industrieller Relevanz sind, einem Wirtschaftswachstum gleichzusetzen, weil es effizienteren Umgang mit den Ressourcen mit sich bringt. Wirtschaftswachstum bemisst sich nicht einfach nach Ressourcenverbrauch ...
phaidros | 03. März 2012 11:46
Prof. Schatz stellt ungemein wichtige Fragen in den Raum, die weit mehr als nur diese eine Thematik betreffen: wie soll die Wissenschaft sich verhalten, wenn sie in einer Sache nicht sicher ist (was sie nie ist)?

Meine Antwortversuche lauten so:

»Dürfen wir antworten «Wir sind uns ihrer noch nicht sicher» – wie wir es sollten?« Ja, klar - warum denn nicht?

»Oder müssen wir trotz unseren Zweifeln eine Ursache nennen – wie man es von uns erwartet?«

Dazu würde ich sagen: wenn in der Frage das Wort »eine« betont sein sollte (was ich nicht vermute), dann wäre klipp und klar mit »nein« zu antworten. Eine so ungeheuer komplexe Materie wie diese ist niemals monokausal erklärbar.

Ist jedoch das »eine« nicht die sinnstiftend für die Frage, dann auch hier: warum denn nicht? Speziell im Zusammenhang mit »wir sind nicht ganz sicher« von oben eine ausgezeichnete Darstellung der Sachverhalte. Die Wahrheit ist den Menschen zumutbar.

Lässt man allerdings die Sensationspresse beiseite, und bemüht sich nur ein wenig, an die unmittelbaren Informationsquellen heranzukommen, so scheint mir auch genau das getan zu werden. Ich trau's mich ja schon fast nicht mehr hinzuschreiben, aber schmökern Sie doch mal die Klimaseiten des ZAMG (http://www.zamg.ac.at/klima ) durch, mit dieser These des Autors im Hinterkopf. Sie werden zum Schluss kommen, dass sich das geradezu wie eine zusammenfassende Beschreibung jener Seiten liest.

Zur »5. Behauptung« (die »menschgemachte Erwärmung« würde sich nur auf eine Korrelation stützen): hinzu kommt meines Wissens schon, dass es die einzige plausible Erklärung für die gesamte Evidenzlage ist. Alle alternativen Angebote lassen sich mit der beobachteten Faktenlage, so viel ich weiß, nicht in Einklang bringen. Das ist freilich noch immer kein schlüssiger Beweis, aber doch stärker als »In der Früh wird es hell & in der Früh beginnt der Verkehrslärm ==> Sonnenlicht ist laut.«

Zu den Modellen: ganz richtig ist, dass die Modellrechnungen nicht mehr sind als Vermutungen. Hinzu kommt, dass wir die anthropologische Entwicklung gar nicht vorhersagen können: werden wir in 50 Jahren nach wie vor 7 Milliarden Menschen sein? Oder 15? Zu welchem Teil industrialisiert, zu welchem nicht? Ein einziger Vulkanausbruch (mittelfristig völlig unvorhersagbar) kann ein Modell auf Jahrzehnte hinaus verzerren und zu Makulatur machen,

Trotzdem ist es vielleicht ein kleines Bisschen weniger kühn, das Wetter der nächsten Jahrzehnte »zu prohezeien«, als es den Anschein haben mag: wir benötigen ja keinen »Wetterbericht für den 3. März 2062« (wie es leider immer wieder - so auch hier - dargestellt wird), an dem man freilich nur scheitern kann! Sondern es wird versucht plausibel einzugrenzen, in welche Schwankungsbreiten die Wetterberichte von 2062 fallen könnten. Ein gänzlich anderes Problem, das nicht so völlig aussichtslos erscheinen muss. Insbesondere, als es bereits recht gut gelingt, aus bekannten vergangenen Situationen*) nachfolgende vergangene Situationen*) über ähnliche Zeiträume hinweg zu rechnen. Ein wenigstens qualitativ einigermaßen ordentliches Verständnis der Wetter- und Klimaantriebe scheint dafür Voraussetzung zu sein.

Des Autors Meinung, dass wir das Klima gar nicht voraussagen können, teile ich also nicht vollumfänglich: wenn verschiedene Modelle (die sich am Nachrechnen vergangener Situationen bewährt haben) zu ähnlichen Voraussagen für die Zukunft kommen, so scheint mir dadurch schon eine gewisse Plausibilität gegeben zu sein. Etwas anderes wäre es, würden die einzelnen Modelle wild variierende Ergebnisse liefern.

Aber wie dem auch sei, Prof. Schatz schließt mit einem Gedanken, den ich wiederum nur unterschreiben kann: »«Im Allgemeinen freilich haben die Weisen aller Zeiten immer dasselbe gesagt, und die Thoren, d. h. die unermessliche Majorität aller Zeiten, haben immer das Selbe, nämlich das Gegenteil, gethan: und so wird es denn auch ferner bleiben.» Ich hoffe, Schopenhauer war nur Pessimist – und nicht Prophet.« Schon im Zweifel sollten wir vorsichtig sein.

BG phaidros.vie@gmail.com

*) Wieso wir Atmosphärenzusammensetzung längst vergangener Epochen überhaupt kennen können, beschreibt Schatz großartig in den darauffolgenden Absätzen

P.S: Jetzt lasse ich einmal die Hosen runter: die Aussage, dass eine These niemals verifiziert, immer nur falsifiziert werden kann, schien mir immer schon, schon in der Mittelschule, unglaublich flach. Geradezu: »No na, was denn sonst?« Kann jemand sagen: ist das wirklich erst die Erkenntnis des Karl Popper nach 300 Jahren Aufklärung und Naturwissenschaft? D.O.
catullus | 01. März 2012 23:48
@ Marcus Aurelius | 01. März 2012 15:58

Salve Caesar et memento:

Est modus in rebus, sunt certi denique fines!
phaidros | 26. Februar 2012 14:22
Auch hier erlaube ich mir den ergänzenden Hinweis zu den Link-Empfehlungen, über den ich selbst heute gestolpert bin - und zwar einmal mehr von Reinhard Böhm: www.zamg.ac.at/histalp/downloads/abstract/Boehm-2009b-F.pdf

In dem aus 2009 stammenden Aufsatz fasst der Autor auf netto 8 Seiten die Situation und den Stand des Wissens zusammen und gibt einen auf Mitteleuropa bzw. Österreich bezogenen Ausblick - so gut es eben geht.

Wer sich für die Materie wirklich interessiert, und zwar jenseits von Heils- und Hiobsbotschaften, dem lege ich die Lektüre wärmstens ans Herz. Insbesondere am Anfang des Kapitel 4 beschreibt Böhm Verfahren, Möglichkeiten und Grenzen der Klimamodellierung in einer Klarheit, wie ich sie woanders noch nicht gelesen habe.

BG
phaidros.vie@gmail.com
Marcus Aurelius | 01. März 2012 15:58
Lieber Phaidros,
Sie sind nach wie vor leichtgläubig, naivrggrün gehirngewaschen und harmoniesüchtig.
Schade! Deshalb teilen Sie Ihr Schicksal auch mit dem BIÖ.
Herzliche Grüße.
phaidros | 02. März 2012 05:56
Lieber Marcus Aurelius,

Ihre unprovozierte, unargumentierte Schelte nehme ich demütig zur Kenntnis.

Allerdings halte ich entgegen, dass ich für »leichtgläubig« den halte, der leicht dazu zu bringen ist, etwas zu glauben.

Und dazu kann ich berichten: um der Sache auf den Grund zu gehen, habe ich mittlerweile etwa 2000 Arbeitsstunden investiert, um mir Zusammenhänge der Physik (auch der Physik von Gasen) aufzuschließen. Davon sicher an die 300 allein für Meteorologie und insbesondere Aspekte des Klimas und seiner Entwicklung.

Und Sie?

Wer von uns beiden ist also der Leichtgläubige?

BG
phaidros.vie@gmail.com

P.S. Schmunzelnd darf ich anfügen, dass Harmoniesucht zu den Dingen gehört, die mir weniger oft vorgeworfen werden (obwohl es sogar stimmt. Um der Sache Willen setze ich mich nur unverdrossen darüber hinweg)
XICY | 23. Februar 2012 18:19
Professor Schatz ist Klimaforscher? Egal, dieser Artikel ist wirklich toll!
inge schuster | 24. Februar 2012 15:18
Schatz ist ein Ausnahmewissenschafter!

Er besitzt breiteste humanistische Bildung, ist hochdekoriert für seine bahnbrechenden Forschungsergebnisse in den Naturwissenschaften, den Geisteswissenschaften und Künsten aber ebenso zugetan. Er hat als junger Mann als Geiger in Orchestern spielt und ist nun als Emeritus als Essayist und Schriftsteller tätig.

Sein breites Wissen zu Forschungs-, Wissenschafts- und Technologiefragen stammt u.a. auch aus seinen Funktionen als Generalsekretär der EMBO (European Molecular Biology Organisation) und als Präsident des Schweizerischen Wissenschafts- und Technologierats (dieser erarbeitet zuhanden des Bundesrates Gesamtkonzepte und schlägt ihm Massnahmen zu ihrer Verwirklichung vor).

Schatz kann komplexe Sachverhalte in allgemein verständlicher, für Naturwissenschafter ebenso wie für Geisteswissenschafter und die breite Öffentlichkeit geeigneter Form darstellen.