Die Medien sind voll vom Klimawandel – er wird schon fast zur Religion. Verfechter und Leugner bekämpfen sich aufs Messer und irgendwie scheint die Vernunft auf der Strecke zu bleiben. Die einen wollen Verbote, die anderen wollen auf nichts verzichten. Kompromisse scheinen jedenfalls nicht möglich.
Mit Ausnahme von wenigen Gegenstimmen, steht der anthropogene, also menschengemachte Klimawandel laut Wissenschaft außer Frage. Natürlich muss die Mehrheitsmeinung nicht immer richtig sein. Man denke nur an Galilei, der mit seinem heliozentrischen Weltbild nicht nur den Klerus, sondern auch die damalige „Wissenschaft“ gegen sich aufbrachte.
Doch stand die Naturwissenschaft im 17. Jhdt. erst am Anfang und musste zunächst einmal mithilfe von empirischen Methoden mit vielen falschen Vorstellungen aus Antike und Mittelalter aufräumen. Mittlerweile sind die wissenschaftlichen Methoden jedoch zuverlässig. Auch ist eine Revision von Theorien in der Wissenschaft naturgemäß normal, wenn ein Fehler nachgewiesen werden kann. Dies ist der große Unterschied zu Dogmen und Ideologien, die ihre „Wirklichkeit“ immer nach dem jeweiligen Dogma ausrichten – umgekehrt wäre es ja kein Dogma.
Doch zurück zum Klimawandel. Als Laien können wir die wissenschaftlichen Aussagen zum Klimawandel nur schwer überprüfen. Schließlich ist meine Lebensspanne als Mensch zu gering, um Interpretationen von Eisbohrkernen durch Erfahrungswerte zu widerlegen. Zudem fehlen mir die Mittel, um Infrarot- bzw. Wärmeabstrahlung der Erde zu messen. Letztendlich ist es Glaubenssache. Da ich der Wissenschaft vertraue, muss ich zwangsläufig an die Aussage „Der Klimawandel ist vom Menschen beschleunigt“ glauben.
Dennoch wollte ich verstehen, warum ein CO2-Volumenanteil in der Atmosphäre von nur 0,04 ppm so heftige Auswirkungen auf das Klima haben soll?
Dazu habe ich mir zuerst die spezifische Wärmekapazität von (bei konstantem Druck) Kohlendioxid angesehen, also seine Eigenschaft Wärme zu speichern. Sie beträgt 875 kJ/kg, von Sauerstoff dagegen 915 kJ/kg, von Stickstoff 1009 kJ/kg und von Luft 1000 kJ/kg. Mit einer spezifischen Wärmekapazität von 2008 kJ/kg ist Wasserdampf das stärkste Treibhausgas.
(Quelle: Wikipedia und schweizer-fn.de/stoff/wkapazitaet)
Und warum sind dann CO2-Emissionen so maßgeblich für die Temperatur auf der Erde?
Ich musste also Google erneut bemühen, um mehr Einblick in den Wirkmechanismus von CO2 auf das Klima zu gewinnen (. Ich empfehle hierzu den für die Allgemeinheit verfassten Artikel vom Max-Planck-Institut https://www.mpimet.mpg.de/kommunikation/fragen-zu-klima-faq/wie-funktioniert-der-treibhauseffekt/ sowie den englischen Blog-Artikel http://clivebest.com/blog/?p=1169, der sich mit dem Geschehen vor allem am Atmosphärenrand etwas eingehender befasst und Fragen dazu stellt.). Und dann wäre da noch https://www.weforum.org/agenda/2019/09/why-carbon-dioxide-has-such-outsized-influence-on-earths-climate/
Hier eine kurze Zusammenfassung:
Wirkmechanismus von CO2 auf das Klima
Durch die Sonnenstrahlung heizt sich die Erdoberfläche tagsüber auf, während nachts diese Wärme wieder in das All abgestrahlt wird. Unsere Atmosphäre verhindert jedoch, dass die Sonnenstrahlung vollständig auf der Erde eintrifft. Sie wirkt wie ein teildurchlässiger Spiegel, der nur bestimmte Wellenlängen und nur einen Teil der Strahlungsenergie durchlässt, während der Rest der Strahlung ins All zurück reflektiert wird (Wolken z. B. reflektieren bis zu einem Viertel der Sonnenstrahlung). Gleichzeitig verhindern Wolken und Atmosphäre, dass die aus der Einstrahlung resultierende Wärme nachts komplett ins All abgegeben wird.
Die Atmosphäre mit ihren Gasen und Wasserdampf reflektiert also einen Teil der Einstrahlung von der Sonne und hält zudem einen Teil der Wärme zurück, die von der Erdoberfläche aufsteigt. Ohne unsere Atmosphäre wäre die Erde tagsüber sehr heiß und nachts sehr kalt.
Wenn Wasserdampf eine so fundamentale Rolle im Wärmehaushalt der Erde spielt, wieso können die geringen Mengen von CO2, Methan und Konsorten die Klimaerwärmung so maßgeblich beeinflussen?
Vereinfacht gesagt: Die Sonneneinstrahlung ist vorwiegend kurzwellig (0,4 bis 3 µm) und wird auf der Erdoberfläche in Wärme umgewandelt. Erfolgt keine Wärmezufuhr mehr, also nachts, wird die Wärme wieder abgestrahlt. Diese Wärme entweicht von der Erde in Form von Infrarotstrahlung (3 bis 100 µm). Da Treibhausgase wie Wasserdampf und CO2 aufgrund ihrer Molekularstruktur diesen Wellenbereich der Wärmestrahlung verstärkt aufnehmen und weitergeben, reflektieren sie diese Wärme zum Teil auf die Erde zurück. Deren Oberflächentemperatur steigt und die untere Atmosphäre heizt sich verstärkt auf, wenn nicht genügend Wärme abgestrahlt werden kann. Steigt der Treibhausgasanteil in der Atmosphäre, wird weniger Wärme in das Weltall abgestrahlt, wodurch sich der Boden zum Ausgleich der Strahlungsbilanz erwärmt.
Hinzu kommt ein Rückkopplungseffekt in der Atmosphäre. Höhere Temperaturen durch von CO2 freigesetzter Wärme führt zu stärkerer Verdunstung und die wiederum zu mehr Wasserdampf in der Atmosphäre, der die Wärme zurück auf die Erde reflektiert. So weit, so gut …
Stickstoff und Sauerstoff bilden zusammen etwa 99% der Atmosphäre, speichern aber keine Wärme – im Gegensatz zu den langkettigen Moleküle wie Kohlendioxid, Dampf, Methan. Diese Gase sind für den Wärmespeicherungseffekt verantwortlich.
Entscheidend ist, dass die oberen Schichten der Atmosphäre kaum Wasserdampf enthalten, aber Kohlendioxid. Daher dominiert der CO2-Effekt den Wärmehaushalt der Erde (im Vergleich zu Wasserdampf). Auch abzulesen an der Erdgeschichte: während Eiszeiten war der CO2-Anteil der Luft geringer als in warmen Zeitaltern (Eiskerne!).
Zusammenfassend also Wasserdampf ist für den natürlichen Treibhauseffekt ausschlaggebend, während Kohlenstoffdioxid bei Klimaänderungen bestimmend wirkt. Treibhausgase wie Kohlendioxid oder Methan wirken demzufolge wie ein Katalysator und beschleunigen den Klimawandel.
Wir wissen anhand von Messungen auch, dass der CO2-Anteil der Atmosphäre und Temperaturen eng verknüpft sind. Ein weiteres Indiz für den Klimawandel in die Atmosphäre ist der Temperaturanstieg der letzten 100 Jahre in den letzten 40 Jahren deutlich verstärkte. Aber ist jetzt der menschengemachte CO2-Eintrag in die Atmosphäre der Grund oder der CO2-Anstieg nur Korrelation?
Ein weiterer Faktor, über den ich keinen Beitrag finden konnte: Bei Verdunstung entsteht Kälte, weshalb der Wasserkreislauf mit erhöhter Verdunstung doch dämpfend auf die Erwärmung wirken müsste. Ob diese „Verdunstungskälte“ den Erwärmungseffekt ausgleichen kann?
Sicher, aufgrund des thermodynamischen Prinzips geht die bei der Verdunstung absorbierte Energie in den Wasserdampf über, also die Wärme bleibt erhalten. Doch steigen die Wolken ja auf und verlieren diese Wärme durch Kondensation in den höheren Schichten wieder an die Atmosphäre. Dabei ist anzunehmen, dass ein Teil dieser Energie in das Weltall entweicht. Und durch verstärkte Wolkenbildung wird ja gleichzeitig die Sonneneinstrahlung auf die Erde reduziert.
Leider habe ich trotz Googeln weder auf Englisch noch Deutsch etwas Brauchbares über den zu erwartenden Dämpfungseffekt gefunden.
Und wie wirken sich z. B. Wirbelstürme aus? Wird hier nicht durch den Aufstieg von riesigen Säulen feuchter Luft bei deren Kondensation Energie freigesetzt, die zum Teil in das All abgestrahlt wird?
Fazit
Eigentlich wollte ich einen Artikel schreiben, der die Maßnahmen der Politik zur Eindämmung von CO2 beurteilt. Stattdessen beginne ich an meinem Glauben an den Erklärungen zum Klimawandel zu zweifeln und als Laie bin ich ob der Komplexität der klimatischen Abläufe ziemlich hilflos.
Mein jetziger Erkenntnisstand: Das Klima wandelt sich, wie schon immer. Inwieweit menschliche Aktivitäten dazu beitragen, ist mir angesichts des geringen anthropogenen Treibhausgasanteils (noch?) nicht klar. Hätte ich doch lieber Physik studiert!
Stattdessen weiß ich nur von Dürrejahren aus der Geschichte … und wie schon die Bibel einem bösen Pharao sieben Jahre Dürre androhte, kamen die auch gerne in Batches.
So und jetzt ein bisschen Voodoo-Klimavorhersage: Ich erwarte, dass wir noch ein, zwei oder Dürresommer bekommen werden, dass dann aber das Pendel umschlägt – aufgrund von Selbstregulierung des Klimas (die allerdings immer verspätet eintritt). Doch werden wir in Zukunft sicher mit mehr Extremwetter rechnen dürfen. Aber wird sich das nicht allmählich stabilisierend auf den Wärmehaushalt der Erde auswirken?
Schlussfolgerung
Eigentlich ist es vollkommen egal, ob der Klimawandel nun vom Menschen gemacht ist oder nicht.
Feststeht, dass sich die menschlichen Aktivitäten negativ auf die Umwelt auswirken und das kann jeder sehen, der vor die Tür auf unsere versiegelten Flächen tritt. Und eine kaputte Umwelt zerstört unsere Lebensgrundlagen genau wie der Klimawandel.
Jedes Jahr werden auf Borneo und Sumatra, aber auch in Brasilien riesige Waldflächen abgefackelt (und bis dato gebundenes CO2 freigesetzt). Kohlemeiler und Schifffahrt pusten gewaltige Mengen von Abgasen in die Luft, Industrie und Straßenverkehr tragen ihr Scherflein zur Verschmutzung bei und der Zustand der Ozeane ist bedenklich, fast eine Milliarde Rinder furzt Methan… Und den Zustand der Ozeane will ich gar nicht erst erwähnen. Die Reihe lässt sich beliebig fortsetzen.
Hier gilt es gegenzusteuern und zwar nicht mit Feigenblättern wie Emissionshandel oder Propagieren von Elektromobilität, sondern mit Maßnahmen, die eine echte Wirkung entfalten. Hier ein paar Vorschläge:
Erneuerbare Energien und Atommeiler statt Kohlekraftwerke (ja Kernkraft ist nicht 100% sicher und der Strahlenmüll ist ein Langzeitproblem, aber das haben wir schon längst).
Schifffahrt zwingen, umweltfreundlichere Diesel einzusetzen, zum Beispiel alle europäischen Häfen für Schiffe sperren, die mit Schweröl laufen. Wer will kann die Umrüstung subventionieren (schafft oder erhält Arbeitsplätze) …
Ausbau des Schienenverkehrs. Es ist einfach lächerlich, dass wir z. B. kein paneuropäisches Hochgeschwindigkeitszugnetz haben und fliegen müssen. Auch die USA usw. würden von Hochgeschwindigkeitszügen profitieren.
Auffischen des Plastikmülls aus dem Müllstrudel im Atlantik und Pazifik (warum Fischer nicht von der UN dafür bezahlen lassen? Das würde auch den Fischbeständen Zeit geben sich zu erholen). Übrigens, Plastik in den Meeren reduziert die Sonneneinstrahlung und beeinträchtigt daher die Mikroflora und -fauna (die Sauerstoff produzieren und auch beim Klima eine wichtige Rolle spielen dürfte).
Großflächige Wiederaufforstung, wo der Boden noch nicht komplett erodiert ist. Ein Vorteil: Dies würde in Entwicklungsländern neue Arbeit schaffen – durch Anpflanzen sowie durch nachhaltiges Bewirtschaften (Weide- und Waldwirtschaft lässt sich nämlich kombinieren).
Die Liste lässt sich beliebig fortsetzen. Und natürlich kann jeder dazu beitragen: Weniger Rindfleisch essen, regionale Produkte bevorzugen, nicht jeden neuen Schrott kaufen usw. Aber für die großen, wirkungsvollen Maßnahmen ist die Politik gefragt. Dies wiederum erfordert den Druck der Bürger, aber auch die Abkehr von Dogmen der grünen Jünger. Und ja, die obigen Vorschläge lassen sich wirtschaftsverträglich umsetzen.