Ernst Fiala
Ernst Fiala | 13. Dezember 2012

Klimawandel: Katastrophe oder Chance?

Viele Behauptungen zur nahen Klimakatastrophe sind kurzsichtig. Wir können aber den CO2-Pegel nicht beliebig erhöhen, müssen langfristig aufhören, fossilen Kohlenstoff freizusetzen. Eine Beschleunigung des Ausstiegs aus den fossilen Brennstoffen ist schwierig, weil diese zu billig sind. Wir brauchen andere, wettbewerbsfähige Energieträger.

Ernst Fiala für den Science-Blog

Spurengase in der Atmosphäre bilden einen wärmenden Mantel um die Erde, durch den die Oberflächentemperatur um etwa 32° C höher ist, als sie ohne diesen „Mantel“ („Treibhausgase“) wäre. Wasserdampf ist für mehr als 50 % dieser Wirkung verantwortlich, Kohlendioxid (CO2) für etwa 17.5%, Methan für ca. 6.5%, Ozon für ca. 5%.

Treibhausgase, steigender CO2-Pegel und Klima

Der berühmte Physikochemiker und Nobelpreisträger Svante Arrhenius (1859-1927) hat sich unter anderem auch mit Meteorologie befasst. Bereits Ende des 19. Jahrhunderts stellte er eine Theorie zum Treibhausgaseffekt vor, in der er postulierte, dass CO2 (und auch Wasserstoff) die von der Erde abgestrahlte Wärme absorbieren und damit das Erdklima aufheizen könnte(n): Davon ausgehend hat Arrhenius damals die Menschheit beglückwünscht, dass sie wegen eines steigenden CO2-Pegels in den Genuss eines wärmeren Klimas kommen könnte.

Zwischen CO2-Pegel und Auswirkung auf das Klima gibt es einen Zusammenhang, der allerdings nicht linear ist (siehe: Abbildung 1). Verdoppelt sich etwa der CO2-Pegel, so ist seine Wirkung auf das Klima nicht für 35 % statt der heutigen 17.5 % (siehe oben) verantwortlich, sondern viel geringer. Trotzdem besteht ein Zusammenhang zwischen CO2-Pegel und Erdtemperatur – diese wird aber noch von vielen anderen Faktoren bestimmt, wie z.B. der Sonneneinstrahlung auf unterschiedliche Oberflächen.

So hat beispielsweise Wasser in seinen unterschiedlichen Erscheinungsformen verschiedene Wirkungen auf das Klima: i) als Eis reflektiert es die Sonnenstrahlung stark, ii) Als Wolke reflektiert es die Sonnenstrahlung aber auch die Wärmeabstrahlung der Erde bei Nacht, iii) als flüssiges Wasser sorgt es für Pflanzenwuchs und damit für besonders große Wärmeabsorption.

Der steigende CO2-Pegel wird hauptsächlich durch das Verbrennen fossiler Energieträger verursacht. Wir emittieren jedes Jahr etwa 8 Mrd. t Kohlenstoff aus fossilen Energieträgern. Im Vergleich zur Masse der Lufthülle ist das wenig. Aber irgendwann müssen wir aufhören, weiteren Kohlenstoff freizusetzen, weil ein zu hoher CO2-Pegel letztlich ungesund wäre.
Dies ist ein wichtiges Problem, aber glücklicherweise kein dringendes.

Der natürliche CO2-Pegel hat im Lauf der Erdgeschichte von 20% auf 0.02% (200 ppm) schwankend abgenommen. Nach der Industrialisierung ist der CO2-Pegel auf 380 ppm angestiegen und steigt weiter. Welche Probleme bei mäßigem Anstieg auftreten, ist umstritten: höhere Temperaturen für Luft und Wasser, dadurch vielleicht andere Strömungsverhältnisse (Wirbelstürme). Die Photosynthese erreicht aber erst bei 1000 ppm und 30 ° C maximale Werte, was dann wieder zu einer höheren CO2-Fixierung durch Pflanzen führt.

Abbildung 1. Temperaturänderungen (blau) in der unteren Troposphäre – von der Erdoberfläche bis in 8 km Höhe (Satellitenmessungen). Die grüne Kurve zeigt die CO2-Konzentration in der Atmosphäre gemessen am Mauna-Loa Observatorium (Hawaii).

Folgen höherer Temperatur (des „schönen Wetters“)

Am Ende der letzten Eiszeit ist es zunächst wärmer geworden (16 °C statt 11 °C), aber seit 8000 Jahren wird es wieder kälter. Nicht kontinuierlich, sondern aus astronomischen Gründen und mit der Sonnenaktivität schwankend. Wir stellen fest, dass seither die Zeiten des Wohlstands mit den höheren, die Zeiten des Niedergangs mit den niedereren Temperaturen zusammenfallen (Abbildung 2):

Vor 7000 und 5500 Jahren  entstanden die Monolithkulturen, die wir auf Malta und vielen anderen Orten, wie beispielsweise Stonehenge, bewundern können, vor 3000 Jahren begann die ägyptische Hochkultur, vor 2500 Jahren in Ägypten das „Neue Reich“, die Blüte Salomons und der Königin von Saba, vor 2000 Jahren das Augustinische Zeitalter. Vor 1200 Jahren blühte die  fränkische Kultur, die Kultur der Abessiden (Harun al Raschids Nachfolger, Avicenna, al Choresmi) und China wurde zum ersten Mal vereinigt.  Aber alle Hochkulturen verschwanden wieder: die Völkerwanderung zerstörte das römische Reich, das „finstere“ Mittelalter folgte. Alles im Einklang mit der Temperatur. Es erscheint ja logisch, dass ein Temperatureinbruch, gefolgt von Missernten und Hungersnot, zur Unruhe im Volk führt und Wanderungsbewegung auslöst.


Abbildung 2. Über einen linearen Zeitmaßstab  - von 6000 Jahren a.D. bis heute - ist der Gang der globalen Temperatur aufgetragen. Die Temperaturschwankungen stehen offenbar in einem Zusammenhang mit den kulturellen Blüten und Niedergängen.

Der CO2-Pegel war bis vor 250 Jahren fast konstant, ist aber seither von 280 auf 380 ppm gestiegen. Ursache ist eindeutig die Verbrennung fossiler Energieträger, die abgelagerten Kohlenstoff zurück in die Atmosphäre bringt.

„Klimakatastrophe“ ist dafür aber bestimmt die falsche Bezeichnung. Es könnte wärmer werden, es könnte das Eis der Arktis schmelzen, es könnte der Meerespegel weiter steigen (er ist in den letzten 12 000 Jahren um 120 m gestiegen), der CO2-Pegel könnte auf 1000 ppm steigen. Aber: alles geht so langsam vor sich, dass wir genügend Zeit haben alternative Energie-Quellen zu schaffen.

Zu alternativen Energiequellen

Meiner Meinung nach ist Biomasse die günstigste Form der nachhaltigen Energieversorgung. Die Natur hat Stärke und Fett und den dazugehörenden Kohlenstoffkreislauf als beste Energieträger gefunden. Dem können wir uns anschließen.

Wir können ausreichend große Anbaugebiete schaffen: durch Rodung (wie unsere Vorfahren) oder Bewässerung (mit unseren modernen Methoden). Dabei entstehen viele Arbeitsplätze vor Ort und für die Erzeugung der Maschinen, die gebraucht werden.  Es handelt sich um riesige Gebiete, denn wir brauchen ja viel Energie (heute 160 Billionen kWh pro Jahr, in 100 Jahren 2 bis 3 mal so viel). Auch in den sonnenreichen Ländern fallen nur 2000 kWh pro m² und Jahr auf den Boden. Dort wachsen die Pflanzen mit einem recht schlechten Wirkungsgrad. Vielleicht sind Anbaugebiete  von 0.5 bis 1 Mrd. ha erforderlich, fast so viel an Fläche, wie wir heute landwirtschaftlich nutzen. Europa hat im Vergleich zu anderen Wirtschaftsgebieten wenig Zugang zu sonnenreichen Flächen. Wir müssen das „mare nostrum“ wieder als Meer in der Mitte begreifen (wie die Römer), Nordafrika begrünen.

Der Schaden, der durch auf Sensation gerichtete Berichterstattung entsteht ist enorm. Noch größer der Schaden durch das Unterlassen des Notwendigen.

  1. Im Mittelmeerraum haben wir 25 % Arbeitslose, eine Vorstufe zu Revolution und Krieg.
  2. Wir müssen Arbeitsplätze schaffen durch den Umstieg von fossiler auf nachwachsende Energie.
  3. Wir müssen das Geld, das durch die Misswirtschaft der Staaten aus der Wirtschaft geflossen ist, aktivieren.

Wir haben die Chance die dringenden Probleme mit den langfristig notwendigen Maßnahmen zu lösen. Niemand kann verstehen, dass wir  Unsinn verbreiten statt zu handeln.

Anmerkung der Redaktion:

Eine ausführliche Darstellung zu diesem und verwandten Themata ist auf Ernst Fialas Webseite  „Mein Bild der Welt“ zu finden.

 

Der Autor

Ernst Fiala wird hier vorgestellt.