Häufige Fragen zum Klimawandel

Klima ist der mittlere Zustand der Atmosphäre an einem bestimmten Ort oder in einem bestimmten Gebiet über einen längeren Zeitraum. Als Zeitspanne für Untersuchungen des Klimas empfiehlt die Weltorganisation für Meteorologie (WMO – World Meteorological Organization) mindestens 30 Jahre, aber auch Betrachtungen über längere Zeiträume wie Jahrhunderte und Jahrtausende sind bei der Erforschung des Klimas gebräuchlich.

Täglich reden wir über das Wetter, beinahe täglich über das Klima und etwas seltener über die Witterung. Aber welche Unterschiede machen die Meteorologen eigentlich zwischen diesen Begriffen?

Wetter ist der physikalische Zustand der Atmosphäre an einem bestimmten Ort oder in einem Gebiet zu einem bestimmten Zeitpunkt oder in einem kurzen Zeitraum von Stunden bis hin zu wenigen Tagen. Dieser Zustand wird durch meteorologische Größen beschrieben, die an den meteorologischen Beobachtungsstationen
regelmäßig gemessen und aufgezeichnet werden. Dazu zählen unter anderem Lufttemperatur, Luftdruck, Windgeschwindigkeit und Windrichtung, Luftfeuchte, Bewölkung und Niederschlag.

Als Witterung bezeichnen die Meteorologen den durchschnittlichen Charakter des Wetterablaufs an einem Ort oder in einem Gebiet über mehrere Tage bis zu mehreren Wochen.

Der Definition des Klimas hingegen liegt ein wesentlich längerer Zeitraum zugrunde: Klima ist der mittlere Zustand der Atmosphäre an einem bestimmten Ort oder in einem bestimmten Gebiet über einen längeren Zeitraum. Als Zeitspanne für Untersuchungen des Klimas empfiehlt die Weltorganisation für Meteorologie mindestens 30 Jahre, aber auch Betrachtungen über längere Zeiträume wie Jahrhunderte und Jahrtausende sind bei der Erforschung des Klimas gebräuchlich. Das Klima wird durch statistische Eigenschaften der Atmosphäre charakterisiert, wie Mittelwerte, Häufigkeiten, Andauer und Extremwerte meteorologischer Größen (Temperatur, Niederschlag und weitere).

Wir fassen zusammen, dass den Kategorien Wetter, Witterung und Klima sehr unterschiedliche Zeiträume zugrunde liegen. So kann etwa aus drei aufeinander folgenden heißen Sommern nicht auf eine Erwärmung des Klimas geschlossen werden. Auch bedeutet eine Reihe von kühlen Jahren in einem Jahrzehnt nicht unbedingt, dass sich das Klima abkühlt. Das könnte der Fall sein, wenn sich die Abkühlung über mehrere Jahrzehnte hinweg fortsetzt.

Umgekehrt können auch Klimadaten nicht als Wetter und Witterung interpretiert werden. Diese Daten werden meist nicht nur über lange Zeiträume, sondern auch sehr großräumig gemittelt, häufig über die ganze Erde. Folgende Beispiele veranschaulichen die Größenordnung globaler Temperaturmittel: Der Unterschied im globalen Temperaturmittel zwischen dem Höhepunkt der letzten Vereisung vor circa 21.000 Jahren und dem Klima der Gegenwart in vorindustrieller Zeit beträgt etwa drei bis acht Grad Celsius (IPCC 2013, Kap. 5.3.3.1). Während der letzten Vereisung waren große Teile Europas, Asiens und Nordamerikas von gewaltigen Eisschilden bedeckt. Ein auf den ersten Blick relativ gering erscheinender Anstieg der globalen Mitteltemperatur ist mit erheblich größeren regionalen Temperaturschwankungen verbunden. So könnte ein Anstieg der globalen Mitteltemperatur um zwei bis vier Grad Celsius gegenüber vorindustriellem Niveau schwerwiegende Folgen haben. Beispielsweise könnte das Grönländische Eisschild in den kommenden Jahrhunderten abschmelzen. Ein vollständiges Abschmelzen des Grönländischen Eisschildes wäre mit einem Meeresspiegelanstieg von bis zu sieben Metern und enormen Problemen in küstennahen Gebieten verbunden.

Klimaänderungen haben verschiedene Ursachen. Dazu zählen Änderungen der auf der Erde ankommenden Sonnenstrahlung, Änderungen der an der Erdoberfläche und in der Atmosphäre reflektierten Sonnenstrahlung, Änderungen der in den Weltraum abgegebenen Wärmestrahlung sowie die interne Klimavariabilität. 

Motor des Klimas der Erde ist die Strahlung der Sonne. Von der auf der Erde ankommenden Sonnenstrahlung wird ein Teil durch Wolken, Bestandteile der Luft und die Erdoberfläche reflektiert und in Richtung Weltraum zurückgestrahlt. Ein weiterer Teil wird an der Erdoberfläche und in der Atmosphäre in Wärmestrahlung umgesetzt. Ein Teil dieser Wärmestrahlung wird wiederum an den Weltraum abgegeben. Wenn dieses Verhältnis – verursacht durch bestimmte Prozesse und Faktoren – nicht mehr im Gleichgewicht ist, ändert sich das Klima so lange, bis sich ein neuer Gleichgewichtszustand einstellt und die Energiebilanz wieder ausgeglichen ist (Rahmstorf und Schellnhuber 2007).

Zu den oben genannten Prozessen und damit den wesentlichen Ursachen von Klimaänderungen gehören:

• Änderungen der ankommenden Sonnenstrahlung;
• Änderungen der reflektierten Sonnenstrahlung;
• Änderungen der in den Weltraum abgegebenen Wärmestrahlung;
• Interne Variabilität des Klimasystems.

Die Sonnenstrahlung schwankt in sehr langen und auch kürzeren Zeiträumen und beeinflusst damit das Klima auf der Erde. Die Forschung hat Zyklen gefunden, die von Dekaden bis hin zu einigen Jahrtausenden dauern. Die auf der Erde ankommende Sonnenstrahlung unterliegt zudem Schwankungen, wenn sich die Parameter der Erdbahn um die Sonne ändern (siehe dazu auch Frage 6).

Ein Teil der auf der Erde ankommenden Sonnenstrahlung wird in der Atmosphäre und an der Erdoberfläche reflektiert und in den Weltraum zurückgestrahlt. In der Atmosphäre sind es neben den Wolken besonders Aerosole (kleine schwebende Teilchen oder Tröpfchen), die Sonnenstrahlung reflektieren. Eine Quelle für Aerosole sind zum Beispiel Vulkanausbrüche. Sie verursachen zeitweise einen höheren Aerosolgehalt der Atmosphäre und führen deshalb in der Tendenz zu einer kurzzeitigen Abkühlung des Klimas. Auch die Beschaffenheit der Erdoberfläche beeinflusst das Rückstrahlvermögen gegenüber der Sonnenstrahlung. Eine nur mit Wasser oder Wald bedeckte Erde wäre um einiges wärmer und eine nur mit Eis bedeckte Erde (wegen der stärkeren Reflektion) erheblich kälter, als es gegenwärtig auf der Erde der Fall ist. Der Mensch verändert durch seine Tätigkeit – zum Beispiel durch Bebauung, Landwirtschaft, Rodung von Wäldern – die Landoberfläche und beeinflusst damit das Klima.

Die Erdatmosphäre enthält einen natürlichen Anteil an Gasen, die Wärmestrahlung absorbieren („aufnehmen“). Wir bezeichnen sie als Treibhausgase. Diese Gase lassen die Sonnenstrahlung passieren. Allerdings absorbieren sie aber Teile der Wärmestrahlung, die von der Erdoberfläche kommt. Dadurch verringern die Gase den Anteil der in den Weltraum abgegebenen Wärmestrahlung. Seit der Industrialisierung hat der Mensch die Zusammensetzung der Atmosphäre verändert und den Anteil an Treibhausgasen, besonders an Kohlendioxid, erhöht. Dadurch hat sich das Klima erwärmt.

Es gibt auch interne Klimaschwankungen, die nicht durch äußere Antriebe – wie Änderungen der Sonnenstrahlung, der Zusammensetzung der Atmosphäre oder der Beschaffenheit der Erdoberfläche – hervorgerufen werden. Die interne Klimavariabilität entsteht durch Wechselwirkungen in und zwischen den einzelnen Subsystemen des Klimasystems – zwischen Atmosphäre, Hydrosphäre (Ozeane, Seen, Flüsse), Kryosphäre (Eis und Schnee), Lithosphäre (Boden und Gesteinsschichten) und Biosphäre (Pflanzen und Tiere). Ein Beispiel dafür ist das El Niño-Phänomen im tropischen Pazifik, eine starke, kurzfristige, interne Klimaschwankung. El Niño (spanisch: das Christkind) ist ein Ereignis, bei dem (beginnend um die Weihnachtszeit) die Oberflächentemperaturen des Ozeans in einem großen Gebiet im tropischen Pazifik ungewöhnlich erhöht sind. Die Änderung der Meeresoberflächentemperaturen hat Folgen für die atmosphärische Zirkulation: In Regionen Südamerikas, in denen sonst Trockenheit herrscht, kann es zu starken Niederschlägen mit Überschwemmungen kommen, während in Indonesien und Australien Dürren auftreten, die teils verheerende Wald- und Buschbrände nach sich ziehen (siehe dazu auch Frage 15).

Im Zeitraum von 1880 bis 2012 stieg die globale Mitteltemperatur in Bodennähe um 0,85°C (IPCC 2013). 

Etwa zwei Drittel der Erwärmung fallen auf den Zeitraum seit Mitte der 1970er Jahre. Alle bisherigen Jahre des 21. Jahrhunderts (2001-2020) gehören nach NASA 2021 zu den zwanzig wärmsten seit Beginn der regelmäßigen instrumentellen Messung der Lufttemperatur in Bodennähe in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts (s. Abb. 1) und lagen jeweils mindestens um 0,4°C über der Durchschnittstemperatur des Zeitraums 1961-1990. Das Jahr 2016 war mit einer globalen Mitteltemperatur von etwa 1,1°C über dem Niveau des vorindustriellen Zeitalters das bisher wärmste Jahr seit Beginn der systematischen Temperaturaufzeichnung, dicht gefolgt vom Jahr 2020 (NOAA 2021). Die überdurchschnittliche Erwärmung im Jahre 2016 wurde dabei auch durch ein, besonders zu Jahresbeginn wirksames, starkes El-Niňo Ereignis beeinflusst, welches typischerweise mit 0,1°C–0,2°C zur Erwärmung beitragen kann (WMO 2017).

Die Dekade von 2001-2010 war global einer der wärmsten, wärmer als die neunziger Jahre und diese wiederum waren wärmer als die Dekade der achtziger Jahre (WMO 2012). In der Nordhemisphäre war die letzte 30-jährige Periode (1983-2012) wahrscheinlich die wärmste seit 1.400 Jahren (IPCC 2013).

Beträchtliche Erwärmungen wurden in den hohen Breiten der Nordhalbkugel beobachtet. So hat sich die Arktis seit Mitte des 20. Jahrhunderts besonders stark erwärmt. Die durchschnittliche jährliche Ausdehnung des arktischen Meereises ist im Zeitraum von 1979 bis 2012 um etwa 3,5 bis 4,1 % pro Jahrzehnt – in den Sommermonaten sogar um 9,4 bis 13,6 % pro Jahrzehnt – geschrumpft (IPCC 2013). Das im September gemessene jährliche Minimum der Ausbreitung arktischen Meereises wies im Jahre 2016, wie im Jahre 2007, den zweitgeringsten Wert nach 2012 auf. Die im März gemessene jährliche Maximalausdehnung des arktischen Meereises zeigte für 2016 sogar den geringsten Wert seit Beginn der satellitengestützten Messungen vor 40 Jahren (WMO 2017). Auch die Dicke des arktischen Meereises nahm in den vergangenen 35 Jahren deutlich ab. 2011 betrug das Volumen 4200 Kubikkilometer und lag damit deutlich unter dem bisherigen Minimum von 4580 Kubikkilometern (WMO 2012).

Abbildung 1: Abweichungen des globalen Mittels der bodennahen Lufttemperatur (bis 2020)

Abweichungen des globalen Mittels der bodennahen Lufttemperatur vom Mittelwert im Referenzzeitraum 1951 – 1980 (schwarze Quadrate), die durchgezogene schwarze Linie stellt die Jahresmittel, die durchgezogene rote Linie gleitende Mittelwerte und der graue Schatten stellt die Unsicherheitsabschätzung auf einem 95% Konfidenzniveau dar (x-Achse: Jahre 1880 - 2020, y-Achse: Temperaturabweichung)

Quelle: https://data.giss.nasa.gov/gistemp/graphs_v4/

Nach gegenwärtigen wissenschaftlichen Erkenntnissen wird die fortschreitende Klimaerwärmung zu Veränderungen der Stärke, der Häufigkeit, der räumlichen Ausdehnung und der Dauer von Extremwetterereignissen führen.

Ob eine Luftmasse trocken oder feucht ist, hängt davon ab, wie viel Feuchtigkeit (Wasserdampf) diese Luftmasse aus ihrer Umgebung aufgenommen hat. Es gehört zu den physikalischen Grundlagen, dass eine wärmere Atmosphäre mehr Wasserdampf aufnehmen kann als eine kältere. Die Wissenschaft geht demzufolge von einer Intensivierung des Wasserkreislaufs im Hinblick auf eine globale Erwärmung des Klimas aus. Das bedeutet unter anderem, dass in der wärmeren unteren Atmosphäre mehr Wasserdampf für Niederschläge zur Verfügung steht.

Die Beobachtungsdaten der letzten Jahrzehnte belegen klar eine globale Erwärmung des Klimas. Die dominierende (wenngleich nicht die einzige) Ursache sind die seit dem späten 20. Jahrhundert gestiegenen atmosphärischen Treibhausgaskonzentrationen (siehe dazu auch die Fragen 5 und 6). Für die Zukunft erwarten die Klimaforscherinnen und -forscher, dass sich die durch den Menschen verursachte Klimaänderung deutlich verstärkt. Die Strukturen der Klimaänderungen können dabei regional und jahreszeitlich sehr variabel sein. Auch Extremereignisse werden Veränderungen unterliegen. Extremereignisse sind Bestandteil der natürlichen Klimavariabilität. Solche Ereignisse sind Starkniederschläge und damit einhergehende Hochwasser, Trockenperioden, besonders heiße oder kalte Tage, Hitzeperioden oder auch Stürme. Wegen ihrer möglichen Auswirkungen sind sie von besonderem Interesse. Deshalb ist es überaus wichtig zu wissen, wie sich Extremereignisse in einem wärmer werdenden Klima entwickeln.

Um mögliche Tendenzen in der Entwicklung von Extremereignissen aufzudecken, untersuchen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, wie sich die Wahrscheinlichkeiten des Auftretens von diesen Extremereignissen zeitlich verändern. Daraus lässt sich dann ableiten, ob Ereignisse – wie das Auftreten von Starkniederschlägen in einem Zeitraum von beispielsweise 100 Jahren – nicht nur häufiger sondern auch wahrscheinlicher geworden sind oder nicht. Diese empirisch-statistischen Befunde lassen sich nicht ohne weiteres auf die Zukunft hochrechnen, sind jedoch zum Erkennen von Tendenzen hilfreich. Zur Einschätzung künftiger Entwicklungen von Extremereignissen verwenden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vor allem globale und regionale dynamische Klimamodelle. Daraus geht hervor, dass Extremereignisse überall auf der Welt Veränderungen unterliegen. In einigen Regionen ist es zum Beispiel wahrscheinlich, dass lang andauernde Hitzeperioden und Starkniederschläge zunehmen werden.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen (IPCC) haben die Erkenntnisse zu Extremereignissen im Sonderbericht zum „Management des Risikos von Extremereignissen und Katastrophen zur Förderung der Anpassung an den Klimawandel“ (IPCC 2012) festgehalten. Im Bericht der Arbeitsgruppe I zum Fünften Sachstandsbericht des IPCC (IPCC AR 5 WG I, 2013) wurden diese Erkenntnisse anhand fortgesetzter Forschungsergebnisse weiter vervollständigt. Diese Berichte verdeutlichen, dass viele Extreme sich seit Mitte des letzten Jahrhunderts bereits durch die anthropogene Beeinflussung verändert haben – einschließlich der zunehmenden Konzentrationen der Treibhausgase in der Atmosphäre. Beispielsweise hat die Zahl der kalten Tage und Nächte abgenommen und die der warmen Tage und Nächte global zugenommen. In großen Teilen Europas, Asiens und Australiens traten Hitzewellen häufiger auf und dauerten länger an. Auch Starkregenereignisse in Nordamerika und Europa sind häufiger und intensiver geworden. Wahrscheinlich ist ebenfalls, dass parallel zum mittleren Meeresspiegelanstieg auch extreme Wasserstände an den Küsten seit 1970 gestiegen sind.

Mit welchen Entwicklungen der Extremereignisse wir bis zum Ende des 21. Jahrhunderts rechnen müssen, hängt insbesondere von der Wirksamkeit globaler Klimaschutzmaßnahmen und der damit verbundenen Entwicklung der Emissionen ab. Zukünftige mögliche Extremereignisse einzuschätzen, ist sehr unsicher. Das liegt unter anderem in den zahlreichen Szenarien der künftigen Treibhausgasemissionen und in Modellunsicherheiten begründet.

Beispielsweise werden bis zum Ende des 21. Jahrhunderts die Temperaturextreme global mit hoher Wahrscheinlichkeit zunehmen. Sehr wahrscheinlich werden auch Hitzeperioden über den Landflächen häufiger auftreten und länger andauern. In vielen Regionen kann sich die Anzahl der heißen Tage (an denen die Tageshöchsttemperatur mindestens 30°C erreicht) unter bestimmten Emissionsszenarien verzehnfachen.

Sehr wahrscheinlich werden auch über den meisten Landflächen der mittleren Breiten und der feucht-tropischen Regionen Starkregenereignisse häufiger auftreten und in ihrer Intensität zunehmen. Wenn wir von bestimmten Emissionsszenarien ausgehen, kann sich der maximale Tagesniederschlag verändern: Niederschlagsmengen, die derzeit einmal in 20 Jahren auftreten, können bis Ende des Jahrhunderts einmal in 15 oder sogar einmal in 5 Jahren auftreten.

Es ist sehr wahrscheinlich, dass der ansteigende mittlere Meeresspiegel auch zu einer Zunahme von Extremwasserständen beiträgt und damit an bestimmten Küsten mit einer zunehmenden Erosion (durch Wasser und Wind verursachte Abtragung von Boden und verwittertem Gestein) verbunden sein wird.

Insgesamt ist erkennbar, dass der fortschreitende Klimawandel voraussichtlich zu Veränderungen der Stärke, der Häufigkeit, der räumlichen Ausdehnung und der Dauer von Extremwetterereignissen führen wird. Darüber hinaus können bislang unvorhersehbare Extremereignisse auftreten. Zu berücksichtigen ist jedoch, dass bei der Bewertung eines einzelnen Ereignisses nicht beurteilt werden kann, ob dieses konkrete Ereignis ein zufälliges Ereignis innerhalb der natürlichen Klimavariabilität darstellt, oder ob die durch den Menschen verursachte Klimaerwärmung die Ursache dafür ist.

Unterschiedliche Simulationsrechnungen ergeben übereinstimmend, dass der größte Teil der globalen Erwärmung seit Mitte des 20. Jahrhunderts durch den beobachteten Anstieg der anthropogenen Treibhausgaskonzentrationen verursacht wurde.

Das Klima hat sich in erdgeschichtlichen Zeiträumen häufig stark gewandelt. Vor etwa 100 Millionen Jahren war es auf der Erde deutlich wärmer. Die atmosphärischen CO₂-Konzentrationen lagen damals um ein Vielfaches höher als heute. Nach einer starken Abkühlung wechseln seit nunmehr 2 bis 3 Millionen Jahren Eiszeiten und Warmzeiten einander ab. Betrachten wir einen Zeitraum von hunderten bis zu tausenden von Jahren, befinden wir uns – erdgeschichtlich gesehen – seit etwa 10.000 Jahren in einer Warmzeit (Rahmstorf und Schellnhuber 2007).

Blicken wir nur auf die letzten Jahrhunderte, so stellen wir fest, dass mit Beginn der Industrialisierung die Menschen begonnen haben, das Klima auf der Erde zusätzlich spürbar zu beeinflussen. Insbesondere durch unsere Lebensweise mit hohem Energieverbrauch geben wir immer mehr Treibhausgase in die Luft ab. Die dadurch steigenden Konzentrationen der Treibhausgase in der Atmosphäre verursachen einen zusätzlichen, den so genannten anthropogenen Treibhauseffekt. Dieser ruft eine Veränderung des Klimas hervor.

Für den Zeitraum der letzten 100 Jahre liegen sowohl Messungen meteorologischer Parameter (wie der Temperatur) als auch fundierte Erkenntnisse über die Einflüsse auf das Klima vor. Diese Daten werden für die Klimamodellierung benötigt. Die Modellergebnisse verdeutlichen, dass die Temperaturentwicklung der vergangenen 100 Jahre nur dann realistisch simuliert werden kann, wenn neben den natürlichen Einflüssen auf das Klima (wie Änderungen der Sonnenstrahlung, Vulkanausbrüche) auch die anthropogenen Einflüsse (wie erhöhte Treibhausgaskonzentrationen) einbezogen werden (siehe dazu auch Frage 6). Besonders deutlich wird dies in der zweiten Hälfte des vorigen Jahrhunderts. Sowohl die Simulationsrechnungen mit dynamischen als auch statistischen Modellen ergeben übereinstimmend, dass der größte Teil der globalen Erwärmung seit Mitte des 20. Jahrhunderts sehr wahrscheinlich durch den beobachteten Anstieg der anthropogenen Treibhausgaskonzentrationen verursacht wurde (IPCC 2007). Nach den Erkenntnissen im 5. Sachstandsbericht des IPCC ist es sogar extrem wahrscheinlich (das bedeutet: mit einer Wahrscheinlichkeit von 95 bis 100 %), dass der menschliche Einfluss die dominante Ursache der beobachteten Erwärmung ist (IPCC 2013). Grieser u.a. 2000 kamen zu dem Ergebnis, dass etwa zwei Drittel der globalen Erwärmung seit Mitte des vorigen Jahrhunderts auf den anthropogenen Einfluss zurückzuführen sind. Dieser Teil der Klimaerwärmung wurde nicht durch natürliche Prozesse, sondern die Lebensweise der Menschen hervorgerufen und ist demzufolge auch durch unser Handeln in der Zukunft beeinflussbar.

Da das Klima durch verschiedene Faktoren beeinflusst wird, ist die Änderung der Sonnenstrahlung nicht immer der wesentliche Faktor bei Klimaänderungen. Der größte Teil der globalen Erwärmung im Laufe der vergangenen 50 Jahre wurde nach heutigem Stand der Wissenschaft durch die steigenden Konzentrationen von Treibhausgasen in der Atmosphäre verursacht.

Die Strahlung der Sonne ist der Energielieferant und damit der Motor des Klimas auf der Erde. Folgerichtig sind Änderungen der Sonnenstrahlung in sehr unterschiedlich langen Zeiträumen eine wichtige – allerdings nicht die einzige – Ursache von Klimaänderungen. Die Leuchtkraft der Sonne ändert sich in sehr langen, mittelfristigen und auch in sehr kurzen Zeiträumen. Im Laufe ihrer Existenz dehnt sich die Sonne aus und wird immer heißer. Deshalb nehmen die Leuchtkraft und damit der solare Energiefluss langfristig stetig zu. Abgesehen von dieser Änderung über Milliarden von Jahren schwankt die Sonnenstrahlung zudem in kürzeren Zeiträumen. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben Zyklen gefunden, die von Jahrzehnten bis hin zu einigen Jahrtausenden reichen (Clausen 2003).

Auch wenn sich die Parameter der Erdbahn um die Sonne ändern, kommt es zu Veränderungen der Sonneneinstrahlung an der Erdoberfläche. Diese Veränderungen vollziehen sich zyklisch und über lange Zeiträume. Die dominanten Perioden der Erdbahnzyklen – die sogenannten Milankovitch-Zyklen – betragen 23.000, 41.000, 100.00 und 400.000 Jahre. Sie treten in den meisten langen Klimazeitreihen deutlich hervor (Rahmstorf und Schellnhuber 2007). Die Milankovitch-Zyklen verursachten nach gegenwärtigen Erkenntnissen die periodisch wiederkehrenden Eiszeiten, die vor zwei bis drei Millionen Jahren begannen. In langen Zeiträumen können Änderungen der Leuchtkraft der Sonne demnach eine große Rolle spielen.

Zu den vergleichsweise kurzen Zyklen, in denen die Sonnenstrahlung schwankt, zählen unter anderem der 11-Jahreszyklus, der Gleissberg-Zyklus mit 80 bis 90 Jahren, der de Vries- oder Suess-Zyklus mit 208 Jahren und der Hallstatt-Zyklus mit 2.300 Jahren (Gray u.a. 2010). Lediglich für den 11-Jahreszyklus liegen direkte Messwerte der Sonnenstrahlung (oder präziser: des solaren Energieflusses) vor. Denn erst seit 1977 wird der solare Energiefluss kontinuierlich von Satelliten aus gemessen. Die Schwankungen des Energieflusses zwischen dem Maximum und dem Minimum des 11-Jahreszyklus liegen – umgerechnet auf die Erdoberfläche – bei 0,07 %. Das ist ein sehr geringer Wert. Schwankungen dieser Größenordnung können keinen maßgeblichen Einfluss auf das globale Mittel der bodennahen Lufttemperatur haben, sofern nicht bestimmte Mechanismen der Verstärkung auftreten. Das sind Prozesse in der Atmosphäre, durch die eine Verstärkung der Wirkung einer bestimmten Ursache hervorgerufen wird. Im vorliegenden Fall des 11-Jahreszyklus der Sonne müsste die geringe Änderung der globalen Mitteltemperatur infolge einer geringen Änderung des Energieflusses der Sonne durch weitere Prozesse verstärkt werden. Bisher liegen jedoch keine gesicherten Hinweise und Erkenntnisse im Hinblick auf einen derartigen Verstärkungsmechanismus vor (Gray u.a. 2010).

Betrachten wir nun den Zeitraum des letzten Jahrhunderts bis in die Gegenwart, in dem sich das Klima erwärmt hat. Denn bei der Untersuchung von Klimaänderungen analysiert die Klimaforschung den Zeitraum, in dem sich die Änderung vollzogen hat sowie alle Ursachen, die in Betracht kommen.

Unterschiedliche Simulationen mit Klimamodellen ergeben, dass der größte Teil der globalen Erwärmung in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts durch natürliche Faktoren hervorgerufen wurde. Dabei werden die Beobachtungsdaten und alle bekannten Einflüsse auf das Klima (solarer Energiefluss, Treibhausgaskonzentrationen, Vulkanausbrüche und Aerosolkonzentrationen) in den Modellen berücksichtigt. Von den natürlichen Faktoren, die in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts dominierten, hatte die Erhöhung des solaren Energieflusses den größten Anteil an der globalen Erwärmung (Gray u.a. 2010). Diese Untersuchungen verdeutlichen darüber hinaus, dass im späten 20. und dem frühen 21. Jahrhundert die steigenden atmosphärischen Treibhausgaskonzentrationen der entscheidende Faktor für die globale Erwärmung waren (Gray u.a. 2010).

In der Abbildung 2 sind die Ergebnisse von Simulationen mit Klimamodellen den Beobachtungsdaten gegenübergestellt. Die beiden linken Abbildungen zeigen jeweils die Abweichungen der globalen Mitteltemperatur vom langjährigen Mittelwert. Die dicke schwarze Linie in beiden Übersichten der Abbildung repräsentiert die Beobachtungsdaten. Die dünnen gelben und hellblauen Linien sind Ergebnisse einer Vielzahl von Simulationen mit unterschiedlichen Klimamodellen. Speziell stellen die hellblauen Linien die Ergebnisse der CMIP3-Rechnungen dar (CMIP = Coupled Modelling Intercomparison Project, Internationales Projekt zum Vergleich von Klimamodellen), die Grundlage des 4. Sachstandsberichtes des IPCC waren. Die dicke blaue Linie ist das Ensemblemittel dieser Simulationen. Die gelben Linien sind Ergebnisse weiterentwickelter Klimamodelle der CMIP5-Rechnungen, die Gegenstand des 5. Sachstandsberichtes des IPCC sind (https://pcmdi.llnl.gov/mips/cmip3/overview.html). Hier stellt die dicke rote Linie das zugehörige Ensemblemittel dar.

Bei den Modellsimulationen in der oberen linken Abbildung wurden ausschließlich natürliche Einflüsse auf das Klima zugrunde gelegt (ohne erhöhte Konzentrationen von Treibhausgasen und Aerosolen). In der Abbildung links unten dagegen erfolgten die Modellrechnungen auf der Basis sowohl natürlicher als auch anthropogener Einflüsse (IPCC 2013, IPCC 2007, Gray u.a. 2010, Stott u.a. 2006).

Auf der unteren linken Abbildung sehen wir – besonders ab den 1960er Jahren des vorigen Jahrhunderts – eine sehr gute Übereinstimmung zwischen Beobachtungsdaten und Ensemblemittel der Modellsimulationen (mit allen bekannten Einflüssen auf das Klima). Die Modellrechnungen mit natürlichen Klimaeinflüssen (wie Änderungen des solaren Energieflusses, Vulkanausbrüche) auf der oberen linken Abbildung hingegen stimmen ab den 1960er Jahren weniger gut mit den Beobachtungsdaten überein und driften etwa ab Ende der 1970er Jahre stark auseinander.

Die rechten Bilder in der Abbildung 2 zeigen den Temperaturtrend zwischen 1951 und 2010 in räumlicher Auflösung weltweit. Das obere Bild ist Ergebnis eines großen Ensembles von CMIP5-Rechnungen mit ausschließlich natürlichen Einflüssen auf das Klima, während das untere Bild die entsprechenden Modellergebnisse mit natürlichen und anthropogenen Einflüssen verdeutlicht. Der beobachtete Temperaturtrend von 1951 bis 2010 ist zum Vergleich auf dem Bild in der Mitte dargestellt. Auch hier sehen wir wieder, dass die Modellergebnisse auf ausschließlicher Basis natürlicher Einflussfaktoren die beobachtete Erwärmung seit der zweiten Hälfte des vorigen Jahrhunderts nicht wiedergeben. Darüber hinaus unterscheiden sich die räumlichen Strukturen auf den betreffenden Bildern (oben und Mitte rechts) erheblich. Nur die Modellsimulationen mit allen Einflüssen auf das Klima ergeben Temperaturtrends nahe jenen, die beobachtet wurden (IPCC 2013).

Klimamodelle enthalten den gegenwärtigen Stand des Wissens über die physikalischen und chemischen Prozesse in der Atmosphäre. Der Kenntnisstand von Physik und Chemie der Atmosphäre lässt nur folgendes Resultat zu: Zumindest seit Ende der 1970er Jahre ist die Änderung der bodennahen, globalen Mitteltemperatur mit natürlichen Einflüssen allein nicht zu erklären. Nur wenn wir alle bekannten Einflüsse auf das Klima einbeziehen, einschließlich der durch den Menschen verursachten Treibhausgase in der Atmosphäre, kann die beobachtete Klimaerwärmung von Seiten der Theorie nachgebildet werden.

Abbildung 2: Vergleich von Beobachtungsdaten der Temperatur mit Ergebnissen von Klimamodellen

Darstellung der Ergebnisse von Klimamodellen unter ausschließlicher Berücksichtigung natürlicher Einflussfaktoren (oben) und unter Zugrundelegung natürlicher und anthropogener Einflussfaktoren (unten) im Vergleich zu den Beobachtungsdaten (dicke schwarze Linie). Dargestellt sind jeweils die Abweichungen der globalen Mitteltemperatur in Bodennähe vom langjährigen Mittelwert für den Zeitraum 1860 – 2010 (x-Achse: Jahr, y-Achse: Temperaturabweichung).
Rechts: Räumlich aufgelöste Trends der bodennahen Lufttemperatur von 1951 bis 2010 (oben: CMIP5-Ergebnisse mit natürlichen Einflüssen, Mitte: Beobachtungen, unten: CMIP5-Ergebnisse mit natürlichen und anthropogenen Einflüssen)

Quelle: IPCC 2013 (Assessment Report 5; WG1; Chapter 10; Figure FAQ 10.1-1)

Bei dem in der Atmosphäre natürlich vorhandenen Treibhauseffekt spielt der Wasserdampf die wichtigste Rolle. Da der Mensch seit der Industrialisierung Treibhausgase in die Atmosphäre emittiert, kommt zum natürlichen noch ein anthropogener Treibhauseffekt hinzu. Bei diesem anthropogenen Treibhauseffekt ist das Kohlendioxid der Hauptverursacher.

Die Erdatmosphäre enthält einen natürlichen Anteil an Treibhausgasen. Dazu gehören – in der Reihenfolge ihrer Bedeutung – Wasserdampf, Kohlendioxid, Methan, Distickstoffmonoxid (Lachgas) und Ozon. Ohne diese Gase wäre die Erde völlig vereist. Anstelle einer globalen Mitteltemperatur in Bodennähe von etwa 14°C, so wie sie tatsächlich beobachtet wird, würden vielmehr etwa -19°C herrschen. Diese Wirkung der in der Atmosphäre natürlich vorhandenen Treibhausgase ist der natürliche Treibhauseffekt. Durch die massive Verbrennung fossiler Energieträger, durch großflächige Entwaldung sowie Land- und Viehwirtschaft verursacht der Mensch zusätzliche Treibhausgase in der Atmosphäre. Den dadurch hervorgerufenen – zusätzlichen – Treibhauseffekt nennen wir anthropogenen Treibhauseffekt (siehe auch Frage 5).

Beim natürlichen Treibhauseffekt ist der Wasserdampf ausschlaggebend: dieser verursacht etwa zwei Drittel des natürlichen Treibhauseffekts, der seit Jahrmillionen die Erde bewohnbar macht. Ein geringerer Teil stammt von CO2 und den restlichen Treibhausgasen.

Warum steht der Wasserdampf nicht stärker im Zentrum der Diskussionen um die anthropogene Klimaänderung? Weil der Wasserdampf zwar beim natürlichen, jedoch nicht beim anthropogenen Treibhauseffekt die Hauptrolle spielt. Denn die Atmosphäre nimmt – in Abhängigkeit von ihrer Temperatur – nur eine bestimmte Menge an Wasserdampf auf. So nimmt eine wärmere Atmosphäre mehr Wasserdampf auf als eine kalte (siehe auch Frage 4). Bei gleichbleibender Temperatur kann der atmosphärische Wasserdampfgehalt also nicht stetig steigen. Anders verhält es sich beim Kohlendioxid: Seit Beginn der Industrialisierung bis in die Gegenwart stieg der CO₂-Gehalt der Atmosphäre durch die vom Menschen verursachten – anthropogenen – Emissionen um rund 40 % (IPCC 2013) kontinuierlich an und hat mit einer Konzentration von 403,3 ppm (parts per million, das heißt 403,3 CO₂-Moleküle auf eine Million Luftmoleküle) für das Jahr 2016 einen neuen Rekordwert erreicht (WMO 2017a).

Dennoch spielt Wasserdampf auch bei der anthropogenen Erwärmung des Klimas eine wichtige Rolle, weil der atmosphärische Wasserdampfgehalt von der Temperatur abhängt. Steigt nun die Lufttemperatur, nimmt auch der atmosphärische Wasserdampfgehalt zu und die zuvor eingetretene Erwärmung wird damit verstärkt. Wasserdampf wirkt somit als Verstärker einer durch Kohlendioxid und andere anthropogene Treibhausgase verursachten Erwärmung. Umgekehrt wirkt Wasserdampf auch als Verstärker einer Abkühlung, wie das bei Vereisungen in der Vergangenheit der Fall war. Kühlt sich die Atmosphäre ab, nimmt sie weniger Wasserdampf auf. Die Folge ist ein verringerter Treibhauseffekt, der die anfängliche Abkühlung verstärkt. Dieser Prozess ist eine wichtige positive (verstärkende) Rückkopplung im Klimasystem.

Die gegenwärtigen, durch den Menschen verursachten, jährlichen CO₂-Emissionen liegen beträchtlich über dem jährlichen CO₂-Ausstoß vulkanischen Ursprungs.

Zum Zusammenhang zwischen Vulkanismus und Klima gibt es eine Vielzahl von Untersuchungen. Sie zeigen, dass vor allem explosive Vulkanausbrüche einen merklichen Einfluss auf das Klima haben. Deren Auswurfmasse kann die Stratosphäre – die im Mittel zwischen 10 und 50 km Höhe liegt – oder sogar die darüber liegende Mesosphäre erreichen (dies war wahrscheinlich beim stärksten explosiven Vulkanausbruch der letzten Jahrhunderte, dem Tambora 1815 in Indonesien, der Fall). Von Bedeutung sind dabei vor allem die Sulfatpartikel. Sie bilden sich im Verlauf einiger Monate aus den schwefelhaltigen Vulkan-Gasen. Diese Partikel streuen einen Teil der Sonnenstrahlung. Dadurch gelangt weniger Sonnenstrahlung bis zur Erdoberfläche, und es resultiert ein abkühlender Effekt.

Nach dem Ausbruch des Pinatubo 1991 auf den Philippinen erreichte der negative Strahlungsantrieb (Maß für die Größe des abkühlenden Effektes) kurzzeitig Werte von fast 4 W/m² (Watt pro Quadratmeter). Im Mittel mehrerer Jahre bleibt der negative vulkanische Strahlungsantrieb jedoch gering. Das heißt, dass die global gemittelte bodennahe Lufttemperatur nur vorübergehend durch Vulkanausbrüche beeinflusst wird. So wird dem Ausbruch des Pinatubo ein zeitweiliger Rückgang der globalen Mitteltemperatur um etwa 0,2°C zugeordnet (Schönwiese 2006). Vulkanausbrüche führen in der Tendenz zu einer Abkühlung. Diese dauert jedoch beim Ausbruch einzelner Vulkane nur wenige Jahre an.

Die atmosphärische CO₂-Konzentration ist in den letzten 10.000 Jahren in etwa konstant geblieben (ca. 280 +/- 10 ppm). Allein diese Tatsache verdeutlicht, dass der vulkanische CO2-Ausstoß gegenüber dem des Menschen unbedeutend sein muss. Tatsächlich stiegen die durch den Menschen verursachten CO2-Emissionen (zum Beispiel durch Nutzung fossiler Energieträger, Waldrodungen, Brennholznutzung, Zementproduktion) im Laufe des Industriezeitalters auf derzeit insgesamt ca. 8 Milliarden Tonnen Kohlenstoff pro Jahr (entspricht ca. 30 Milliarden Tonnen CO2 pro Jahr). Die vulkanischen CO2-Emissionen sind dagegen viel geringer. Sie betragen nach Hards 2005 etwa 300 Megatonnen pro Jahr. Das entspricht nur einem Prozent der durch den Menschen verursachten jährlichen CO₂-Emissionen.

Das Jahr 1998 war ein besonders warmes Jahr. Es handelt sich sogar um das mit Abstand wärmste Jahr im vergangenen Jahrhundert. Aus einer Zeitreihe der globalen Mitteltemperatur ein besonders warmes Jahr auszuwählen und ab diesem Zeitpunkt einen (vorhersehbar) gleichbleibenden oder abnehmenden Trend zu konstruieren, ist kein wissenschaftlich begründetes Vorgehen. Überdies erwarten die Fachleute keinen linearen Temperaturanstieg infolge der Zunahme der Treibhausgase in der Atmosphäre. Denn es gibt verschiedene Ursachen von Klimaänderungen, die gleichzeitig wirken können. Ganz abgesehen davon, gehörten sämtliche Jahre von 2001 bis 2014 zu den fünfzehn wärmsten Jahren seit Beginn der instrumentellen Beobachtungen.

Zur Untersuchung von Klimaänderungen werten die Meteorologen die weltweiten Messungen der bodennahen Lufttemperatur aus. Sie mitteln diese Daten räumlich über die ganze Erde, um ein globales Mittel der Temperatur zu erhalten sowie zeitlich über ein Jahr, zum Beispiel 2012. Nun wird die Abweichung dieses globalen Mittels (z.B. im Jahr 2012) vom Mittelwert in einem zurückliegenden, längeren Zeitraum (Referenzzeitraum – zum Beispiel 1961-1990) gebildet. Daraus wird ersichtlich, ob 2012 wärmer oder kühler als im langjährigen Durchschnitt war. Erkenntnisse über die zeitliche Änderung der Temperatur – den Trend – lassen sich aus einer Zeitreihe der globalen Mitteltemperatur ableiten, wie sie die Abbildung 3 zeigt. Es handelt sich um die Temperaturreihe der NASA (Goddard Institute for Space Studies – GISS).

Diese Temperaturreihe weist das Jahr 1998 als das mit Abstand wärmste Jahr des vergangenen Jahrhunderts und eins der fünf wärmsten Jahre im Zeitraum 1998-2014 aus (NASA 2021):
Aus der Temperaturentwicklung seit 1998 zieht manch einer die Schlussfolgerung, dass die globale Erwärmung seit dieser Zeit zum Stillstand gekommen ist. Das ist jedoch aus folgenden Gründen nicht richtig:

1. In der Klimatologie werden lange Zeitreihen (soweit vorhanden) und langfristige Trends untersucht. Auf langfristige Änderungen des Klimas müssen wir uns in besonderer Weise einstellen und Maßnahmen ergreifen. Die in Abbildung 3 dargestellten HadCRUT-Daten zeigen eine fortschreitende globale Erwärmung seit mehr als 30 Jahren. Das ist ein langfristiger Erwärmungstrend. Eine langfristige Stagnation der globalen Erwärmung hingegen ist nicht erkennbar. Überdies geht auch nach 1998 bis etwa 2003 der Temperaturtrend noch steil nach oben. Erst danach erfolgt eine Abflachung der Trendlinie (siehe auch Met Office 2013). Diese Abflachung der Trendlinie wurde durch die in den Jahren 2014-2016 gemessenen Rekordwerte der globalen Mitteltemperatur allerdings beendet (WMO 2017, NOAA 2017).
2. Die vom Menschen verursachte Zunahme der Treibhausgase in der Atmosphäre bewirkt einen langfristigen Anstieg der globalen Mitteltemperatur, keine stärkeren Schwankungen von Jahr zu Jahr oder über den Zeitraum weniger Jahre. Derartige Schwankungen haben andere Ursachen. Innerhalb einer globalen Erwärmung können durchaus einige kühlere Jahre auftreten, die am langfristigen Erwärmungstrend nichts ändern.
3. Es gibt keinen physikalisch plausiblen Grund, das Jahr 1998 als Wendepunkt der globalen Erwärmung anzunehmen. Diesen Grund gäbe es vielleicht, wenn wir in diesem Zeitraum die atmosphärischen Treibhausgaskonzentrationen auf einem bestimmten Niveau stabilisiert hätten, mehrere große Vulkane ausgebrochen wären und eine lange – über mehrere Dekaden dauernde – Phase vornehmlich inaktiver Sonne prognostiziert worden wäre. Wohlgemerkt: diese Gründe müssten schon zusammenkommen. Denn trotz Stabilisierung der Treibhausgaskonzentrationen würde die Erwärmung zunächst andauern. Welche Abkühlung ein großer Vulkanausbruch bewirkt, sehen wir in der Abbildung 2 deutlich am Beispiel des Pinatubo 1991. Und auch die Sonne kann das Ruder nicht herumreißen: Zwischen 2005 und 2010 war die Sonnenleuchtkraft im tiefsten Minimum seit Beginn der Satellitenmessungen in den 1970er Jahren (Rahmstorf 2011, NASA 2012). Trotzdem gehören alle Jahre des Zeitraumes von 2001 bis 2014 zu den fünfzehn wärmsten Jahren, die seit Beginn der instrumentellen Beobachtungen bis zu diesem Zeitpunkt gemessen wurden (NOAA 2015).
4. Die Klimaforscherinnen und -forscher kennen einen wesentlichen Grund dafür, warum das Jahr 1998 besonders warm war: 1998 fand das stärkste bis 2010 verzeichnete El Niño-Ereignis statt (Rahmstorf 2011a). El Niño (spanisch: das Christkind) ist die Warmphase einer periodisch wiederkehrenden Erwärmung und Abkühlung der Meeresoberflächentemperaturen im tropischen Pazifik. Dieses Phänomen beeinflusst in starkem Maße die atmosphärische Zirkulation und damit die Witterung weit über den tropischen Pazifik hinaus (Latif 2018). El Niño Southern Oscillation (ENSO) – wie die vollständige Bezeichnung lautet – entsteht durch die Wechselwirkung zwischen Ozean und Atmosphäre und zeigt sich in kurzfristigen Schwankungen des globalen Mittels der bodennahen Lufttemperatur (siehe auch Frage 2). Ein besonders warmes Jahr in Zusammenhang mit einem besonders starken El Niño-Ereignis – einem natürlichen, im Abstand weniger Jahre wiederkehrenden Phänomen – ist wahrlich kein Anzeichen für eine etwaige Umkehr eines langfristigen Trends.
5. Neben El Niño, der Warmphase des ENSO-Phänomens, gibt es auch eine Kaltphase: La Niña (spanisch: das Mädchen). Während La Niña-Ereignissen treten im östlichen und zentralen äquatorialen Pazifik niedrigere Wasseroberflächentemperaturen auf als unter normalen Bedingungen. La Niña – Jahre tendieren dazu, kühler zu sein als El Niño- und neutrale Jahre (in neutralen Jahren treten weder El Niño- noch La Niña-Ereignisse auf). Die Abbildung 4 zeigt eine Auswertung der amerikanischen Ozean-Atmosphärenbehörde, in der El Niño–Jahre mit roten Balken und La Niña – Jahre mit blauen Balken markiert sind (NOAA 2013). Die nähere Betrachtung dieser Abbildung führt zu einer interessanten Feststellung: Von Ende der 1990er Jahre bis zum Jahr 2012 waren alle Jahre, die etwas weniger warm ausfielen, La Niña-Jahre. Und mehr noch: Wie El Niño- und neutrale Jahre wurden auch die eher kühlen La Niña–Jahre mit der Zeit immer wärmer. 2006 und 2009 waren die wärmsten aller bisherigen La Niña-Jahre (bezogen auf den Zeitraum der ENSO-Aufzeichnungen von 1950 bis 2012), dicht gefolgt von 2012. Alle La Niña-Jahre von 2001 bis 2012 waren wärmer als die El Niño-Jahre vor 1998. Auch diese Tatsache fügt sich in das Bild der fortschreitenden globalen Erwärmung ein.

Zweifellos ist die Frage nach den Ursachen des verzögerten Anstiegs der globalen Mitteltemperatur nach dem Jahr 2000 von wissenschaftlichem Interesse. Da in der Klimaforschung Zeiträume von 10 bis 15 Jahren zu kurz sind, um zuverlässige Aussagen über Temperaturtrends und deren Ursachen zu machen, kann die Frage nicht abschließend beantwortet werden. Dennoch gibt die Klimawissenschaft erste vorläufige Antworten, die in UBA 2013 ausführlich dargestellt sind. Beobachtungen des Wärmeinhaltes der Ozeane und des Meeresspiegelanstiegs deuten darauf hin, dass ein Teil der Energie aus dem kontinuierlichen Anstieg der atmosphärischen Treibhausgaskonzentrationen zu einer weiteren Erwärmung der Meere geführt hat.

Abbildung 3: Abweichungen des globalen Mittels der bodennahen Lufttemperatur (bis 2014)

Abweichungen des globalen Mittels der bodennahen Lufttemperatur vom Mittelwert im Referenzzeitraum 1951–1980 (schwarze Quadrate), die durchgezogene schwarze Linie stellt die Jahresmittel, die durchgezogene rote Linie gleitende 5-Jahresmittel und die grünen Balken stellen Unsicherheitsabschätzungen dar (x-Achse: Jahre 1880-2014, y-Achse: Temperaturabweichung)

Quelle: NASA 2015

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Abbildung 4: Jahre mit El Niño-Ereignis und La Niña-Ereignis sowie neutrale Jahre

Abweichungen der globalen Monatsmittel der bodennahen Lufttemperatur von den Mittelwerten im Referenzzeitraum 1901 – 2000 (x-Achse: Januar 1950 bis Dezember 2020, y-Achse: Temperaturabweichung; Rote Balken kennzeichnen Monate mit El Niño-Bedingungen, blaue Balken mit La Niña-Bedingungen und Monate mit grauen Balken weisen weder El Niño- noch La Niña-Bedingungen auf.)

Quelle: https://www.ncdc.noaa.gov/monitoring-content/sotc/global/2020/dec/enso-bars.195001.202012.png

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Die Beobachtungen zeigen, dass weltweit Gletscher an Eismasse verlieren. Ein anhaltender, globaler Gletscherrückgang ist ein klares Zeichen für eine Klimaänderung.

Die übergroße Mehrheit der weltweit existierenden Gletscher befindet sich klar auf dem Rückzug. Nach neuesten Veröffentlichungen des Welt-Gletscher Beobachtungsdienstes (World Glacier Monitoring Service, WGMS 2015, 2017) haben sich die aktuellen globalen Eismasse-Verlustraten der Gletscher gegenüber den 1990iger Jahren etwa verdoppelt. Der Rekordverlust des 20. Jahrhunderts aus dem Jahre 1998 wurde in den Jahren 2003, 2006, 2011, 2013 und wahrscheinlich auch 2014, deutlich übertroffen.

Da sich die Oberflächentemperatur von Gletschern oftmals in der Nähe des Schmelzpunktes befindet, sind diese sehr sensibel gegenüber Veränderungen ihres Umgebungsklimas. Diese Eigenschaft macht die Veränderung von Gletschern zu einem wichtigen Indikator eines globalen Klimawandels.

Generell passen Gletscher sich langfristig und dynamisch an die Veränderungen des globalen Klimas an. Auf Temperaturanstieg und Niederschlagsrückgang reagieren sie mit Masseverlust. Dieser Masseverlust dauert solange an, bis der Gletscher sich mit seinem Umgebungsklima im Gleichgewicht befindet. Die Geschwindigkeit des Masseverlusts hängt von bestimmten Gletschereigenschaften wie z.B. Hangneigung, Oberflächengröße und -helligkeit sowie geographischer Ausrichtung ab. Die fortgesetzte globale Klimaerwärmung wird deshalb zu einem weiteren großräumigen Verlust an Gletschermasse bis hin zum Verschwinden vieler Gletscher führen. Da in Gebirgsregionen Gletscher wichtige Wasserlieferanten sind, kann dies wiederum gravierende Folgen wie zum Beispiel eine langfristig verringerte Wasserverfügbarkeit in verschiedenen Regionen der Erde haben. Mehr als ein Sechstel der Weltbevölkerung lebt in Gebieten, die auf Schmelzwasser aus großen Gebirgen angewiesen sind (Bates u.a. 2008).

Ein anhaltender, globaler Gletscherrückgang ist damit ein klares Zeichen für eine Klimaänderung.

Messungen der Lufttemperatur erfolgen nicht nur in Städten, sondern auch in ländlichen Regionen, in Gebirgen oder auf Inseln. Auch die Beobachtungen an diesen Stationen zeigen häufig Erwärmungen. Die städtischen Wärmeinsel-Effekte sind lokal begrenzt und haben einen geringen Einfluss auf die globale Mitteltemperatur.

Es ist zwar richtig, dass es in Städten meist etwas wärmer als im Umland ist und dieser "Wärmeinseleffekt" mit dem Wachstum von Städten intensiver wird. Verursacht wird der Effekt durch erhöhtes Wärmespeichervermögen, geringere Verdunstung und Heiztätigkeit in Städten. Die städtischen Wärmeinsel-Effekte sind jedoch lokal begrenzt und haben einen geringen Einfluss auf die globale Mitteltemperatur. Sie betragen laut 4. Sachstandsbericht des IPCC weniger als 0,006°C über Land und Null über dem Ozean (IPCC 2007). Im Vergleich dazu stieg im Zeitraum von 1880 bis 2012 die globale Mitteltemperatur in Bodennähe um 0,85°C. Auch im 5. Sachstandsbericht ist festgehalten, dass Wärmeinseleffekte einen langjährigen Temperaturtrend nur in geringem Maße beeinflussen können (IPCC 2013, Kapitel 2.4.1.3).

Neben vielen Beobachtungsstationen außerhalb der Städte – wie Berg- und Inselstationen, die ebenfalls sehr häufig Erwärmungen zeigen, gibt es eine Reihe von indirekten Indikatoren für eine Erwärmung auch außerhalb der Städte. Dazu zählen beispielsweise der Rückzug von vielen Gebirgsgletschern (z.B. in den Alpen) und der Rückgang der arktischen Meereisbedeckung. Wärmeliebende Pflanzen und Insekten breiten sich auf der Nordhalbkugel weiter nach Norden (und auf der Südhalbkugel weiter nach Süden) aus. Auch das Zugvogelverhalten spiegelt die klimatischen Veränderungen wider.

Schließlich ist die Änderung des globalen Mittels der bodennahen Lufttemperatur zwar ein sehr anschaulicher Indikator für eine globale Erwärmung, es gibt jedoch eine Vielzahl weiterer Indikatoren. Diese müssten im Falle der gegenwärtigen – durch den Menschen verursachten – Klimaerwärmung Änderungen anzeigen. Laut theoretischer Berechnungen müsste sich die Stratosphäre (Schicht der Atmosphäre zwischen etwa 12 und 50 km Höhe) abkühlen, wenn die atmosphärischen Treibhausgaskonzentrationen – insbesondere die CO₂-Konzentrationen – steigen. Und genau diese Abkühlung wird tatsächlich beobachtet (IPCC 2013, Kapitel 2.4.4).

Zunehmende atmosphärische Treibhausgase bewirken Veränderungen der Strahlungsbilanz der Erde, die sich in Veränderungen des Wärmeinhaltes der Ozeane widerspiegeln müssten (Bernhardt 2012). Auch diese Veränderungen sind eingetreten: Die Beobachtungen zeigen, dass seit der zweiten Hälfte des vergangenen Jahrhunderts die durchschnittliche Temperatur des Weltozeans bis in Tiefen von 2.000 Metern angestiegen ist und der Ozean zwischen 1971 und 2010 mehr als 90 % der dem Klimasystem zugeführten Wärme aufgenommen hat (IPCC 2013, Kapitel 3.2).

Die 15 µm-Bande ist im Zentralbereich – das ist der Wellenlängenbereich in der Mitte der Bande um 15 µm herum – weitgehend gesättigt. Dies gilt aber nicht für die Flanken- oder Randbereiche der 15 µm – Bande. In diesen Bereichen absorbiert zusätzlich in die Atmosphäre gelangendes Kohlendioxid langwellige Strahlung und bewirkt damit eine weitere Erwärmung.

Kohlendioxid absorbiert („schluckt“) langwellige elektromagnetische Strahlung bestimmter Wellenlängen. Genauer gesagt, absorbiert das Gas die Strahlung in zusammenhängenden Wellenlängenintervallen, den sogenannten Absorptionsbanden. Es gibt zwei relevante CO₂-Absorptionsbanden in einem Wellenlängenbereich um 4,3 µm (Mikrometer) herum und um 15µm. In diesen Wellenlängenbereichen absorbiert Kohlendioxid von der Erdoberfläche und aus der Atmosphäre kommende langwellige elektromagnetische Strahlung.

Die 15 µm-Bande ist im Zentralbereich – das ist der Wellenlängenbereich in der Mitte der Bande um 15 µm herum – tatsächlich schon weitgehend gesättigt. Das bedeutet, dass zusätzlich in die Atmosphäre gelangendes Kohlendioxid auf die Absorption in diesem Teilbereich der Bande keinen Einfluss hat, weil das in der Atmosphäre befindliche Kohlendioxid die Wellenlängen in dem Teilbereich bereits vollständig absorbiert (siehe Hoffmann 2009, Bilder 4 und 5).

Dies gilt aber nicht für die Flanken- oder Randbereiche der 15 µm – Bande, also für die Wellenlängen an den Rändern der Bande. In diesen Bereichen absorbiert zusätzlich in die Atmosphäre gelangendes Kohlendioxid langwellige Strahlung. Deshalb bedeutet eine atmosphärische CO2-Zunahme auch eine höhere Absorption elektromagnetischer Strahlung (DMG 1999, Hoffmann 2009). Zur Untersuchung der Absorptionseigenschaften von Kohlendioxid sind allerdings äußerst genaue Messungen notwendig. Diese können nur von entsprechend eingerichteten Instituten mit der erforderlichen Präzision durchgeführt werden.

Ein Vergleich mit der Venusatmosphäre zeigt, wie viel Spielraum der durch den Menschen verursachte Treibhauseffekt prinzipiell noch zulässt. Ihr CO₂-Gehalt liegt bei 96,5 % (Erdatmosphäre 0,037 %). Auf der Venus herrscht ein gigantischer Treibhauseffekt. Obwohl 95 % des einfallenden Sonnenlichtes durch die dichten Wolken reflektiert werden, reichen die restlichen 5 % aus, um unseren Nachbarplaneten aufzuheizen. An der Venusoberfläche herrscht eine mittlere Temperatur von 468 °C (ESA 2012).

Wettervorhersagen und Klimasimulationen sind in unterschiedlicher Weise begrenzt. Die Wettervorhersage ist auf einige Tage im Voraus beschränkt. Bei der Klimamodellierung hängt das Ergebnis wesentlich von den Randbedingungen im Simulationszeitraum (z.B. der zeitlichen Änderung der Solarstrahlung) ab. Wenn diese Randbedingungen realitätsnah vorgegeben werden können, besteht auch die Möglichkeit, das Klima realitätsnah zu simulieren.

Zum besseren Verständnis dieser Thematik gehen wir auf einen wesentlichen Unterschied zwischen Wettervorhersage und Klimamodellierung ein:

Bei der modellgestützten Wettervorhersage wird von einem Anfangszustand mit Hilfe eines physikalischen Gleichungssystems schrittweise in die Zukunft gerechnet. Dabei müssen die meteorologischen Größen (wie beispielsweise Druck, Wind und Temperatur) zum Anfangszeitpunkt der Simulation sehr genau bestimmt werden. Denn bereits kleine Änderungen in diesem Anfangszustand der Atmosphäre können große Änderungen in der Vorhersage bewirken. Je länger der Vorhersagezeitraum ist, desto größer werden diese Änderungen. Die Meteorologinnen und Meteorologen können den Anfangszustand aber nie mit 100 %iger Genauigkeit ermitteln. Das hängt in erster Linie damit zusammen, dass keine flächendeckenden Beobachtungen / Messungen der meteorologischen Größen vorhanden sind. Denn die meteorologischen Beobachtungsstationen haben größere Abstände voneinander und sind Teil eines Beobachtungsnetzes. Um die Wettervorhersage wesentlich präziser zu gestalten, bräuchten die Fachleute ein dichteres Beobachtungsnetz mit geringeren Abständen zwischen den Stationen. Deshalb ist die modellgestützte Wettervorhersage in ihrer Güte durch das Netz an Beobachtungsstationen eingegrenzt. Darüber hinaus sind die Messwerte meteorologischer Größen fehlerbehaftet. Sie enthalten zufällige und unter Umständen systematische Fehler. Diese Fehler wirken sich gleichfalls auf die Vorhersage aus.

Bei der Klimamodellierung ist die Herangehensweise anders: Das Ergebnis von Klimasimulationen hängt weniger vom Anfangszustand der Atmosphäre, sondern vielmehr von den Randbedingungen im Simulationszeitraum ab. Zu den Randbedingungen zählen die zeitliche Entwicklung der atmosphärischen Konzentrationen von Treibhausgasen, die zeitliche Änderung der Solarstrahlung, die zeitliche Änderung der Beschaffenheit der Erdoberfläche und weiteren Faktoren. Diese Einflussfaktoren sind für die Zukunft meist nicht genau bekannt, aber sie können im Rahmen von Szenarien vorgegeben werden. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nutzen derartige Szenarien und rechnen dann mit den Klimamodellen verschiedene Fälle durch. Zum Beispiel: Welche Klimaänderungen resultieren, wenn sich die atmosphärischen Treibhausgaskonzentrationen künftig in unterschiedlichem Maße ändern? Oder: Mit welcher Klimaänderung müssen wir rechnen, wenn große Teile des tropischen Regenwaldes vernichtet werden? Was passiert, wenn die Sonnenstrahlung über mehrere Dekaden gering bleibt?

Wettervorhersagen und Klimasimulationen sind demnach in unterschiedlicher Weise begrenzt. Die Wettervorhersage ist auf einige Tage im Voraus beschränkt. Wir können zwar mit einem Modell das Wetter für einige Wochen im Voraus berechnen, aber das Ergebnis ist nutzlos, weil Vorhersage und Wirklichkeit mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit nicht übereinstimmen werden. Bei der Klimamodellierung hängt das Ergebnis wesentlich von den oben genannten Randbedingungen im Simulationszeitraum ab. Wenn diese Randbedingungen realitätsnah vorgegeben werden können, besteht auch die Möglichkeit, das Klima realitätsnah zu simulieren.

Weil die Randbedingungen bei Simulationen des zukünftigen Klimas (wie die künftige Entwicklung der Treibhausgaskonzentrationen) jedoch nicht genau bekannt sind und in Form von Szenarien vorgegeben werden müssen, bezeichnen viele Fachleute die Ergebnisse von Klimamodellen auch treffender als Klimaprojektionen und nicht als Vorhersagen. Damit verdeutlichen sie, dass je nach Vorgabe der Randbedingungen verschiedene Pfade der künftigen Entwicklung des Klimas möglich sind.

Das Vertrauen in Klimamodelle basiert auf deren physikalischen Grundlagen und der Fähigkeit, das beobachtete Klima sowie Klimaänderungen der Vergangenheit abzubilden.

Klimamodelle basieren auf anerkannten physikalischen Gesetzen, wie der Erhaltung von Masse, Energie und Impuls. Sie sind in der Lage, grundlegende Züge des aktuellen Klimas wiederzugeben. Das belegen Vergleiche mit Beobachtungsdaten. In den vergangenen Jahren fand im Rahmen organisierter Multi-Modell-Vergleiche eine äußerst umfangreiche Prüfung und Bewertung von Klimamodellen statt. Die Modelle zeigen beachtliche Erfolge bei der Darstellung wichtiger Eigenschaften des Klimas. Dazu gehören die großflächige Verteilung der Lufttemperatur, des Niederschlags, der Strahlung und des Windes sowie der Meerestemperaturen, der Meeresströmungen und der Meereisbedeckung. Darüber hinaus geben Modelle wesentliche Aspekte der Klimavariabilität wieder. Beispiele hierfür sind der Vorstoß und der Rückzug der großen Monsunsysteme oder saisonale Verschiebungen der Temperatur, der Zugbahnen der Stürme und der Regengürtel. Diese Fähigkeit von Klimamodellen steigert unser Vertrauen darin, dass sie die grundlegenden physikalischen Prozesse abbilden, die für die Simulation zukünftiger Klimaänderungen wichtig sind.

Ein weiterer Grund für das Vertrauen in Klimamodelle beruht auf der Fähigkeit der Modelle, vergangene Klimaänderungen zu reproduzieren. Die Modelle wurden zur Simulation historischer Klimazustände eingesetzt, z.B. des warmen Mittelholozäns vor 6.000 Jahren oder des letzten glazialen Maximums (Höhepunkt der letzten Vereisung) vor 21.000 Jahren. Sie können viele Merkmale wie das Ausmaß und das großräumige Muster der Abkühlung der Ozeane während der letzten Eiszeit reproduzieren (im Rahmen der Unsicherheiten bei der Rekonstruktion vergangener Klimazustände).

Auch der globale Temperaturtrend des vergangenen Jahrhunderts, für das Beobachtungsdaten vorliegen, wird von den Modellen gut nachgebildet. Es gelingt, sowohl die stärkere Erwärmung der Arktis, als auch die kurzfristige, weltweite Abkühlung nach großen Vulkanausbrüchen zu simulieren.
Die Klimamodelle werden dahingehend ausgebaut, dass sie immer mehr physikalische Prozesse und Wechselwirkungen innerhalb des Klimasystems abbilden. Beispielsweise hat die Wissenschaft unlängst die Reaktion von Pflanzen, die biologischen und chemischen Wechselwirkungen im Ozean und die Dynamik von Eisschilden in globale Klimamodelle mit einbezogen. Durch die ständige Weiterentwicklung der Rechentechnik und zunehmende Rechenleistungen von Großrechnern kann die räumliche Auflösung der Modelle weiter erhöht werden. Dadurch werden auch kleinräumigere Prozesse wie extreme Wetterereignisse besser darstellbar.

Fazit: Das Vertrauen in Klimamodelle basiert auf deren physikalischen Grundlagen und der Fähigkeit, das beobachtete Klima sowie Klimaänderungen der Vergangenheit abzubilden. Defizite bestehen zweifellos. Jedoch lieferten Klimamodelle über mehrere Jahrzehnte der Modellentwicklung durchgängig ein robustes und eindeutiges Bild einer signifikanten Klimaerwärmung als Reaktion auf zunehmende Treibhausgaskonzentrationen (IPCC 2007, S. 600 - 601).

Die gegenwärtige Erwärmung des Klimas geht sehr schnell vonstatten. Deshalb besteht die Gefahr, dass sich die menschliche Gesellschaft, die Tier- und Pflanzenwelt nicht schnell genug an die neuen Verhältnisse anpassen können. Das Leben der Menschen sowie vieler Tier- und Pflanzenarten wäre dann bedroht.

Ein wärmeres Klima ist möglicherweise für bestimmte Gebiete und die dort lebenden Menschen, für bestimmte Pflanzen und Tierarten von Vorteil. Die Nachteile hingegen wiegen weit schwerer als diese möglichen Vorteile. Die größte Gefahr besteht in der Geschwindigkeit, mit der die gegenwärtige Klimaerwärmung vonstattengeht und laut Projektionen auch fortschreiten wird. Diese schnelle Änderung des Klimas ist sehr wahrscheinlich einmalig in der Geschichte der Menschheit. Die menschliche Gesellschaft ist mit ihrer Infrastruktur an das gegenwärtige Klima angepasst. Das gilt auch für Ökosysteme bzw. die Pflanzen- und Tierwelt. Eine schnelle Klimaänderung könnte nicht genug Zeit zur Anpassung an die neuen Verhältnisse lassen. Das Leben der Menschen sowie vieler Tier- und Pflanzenarten wäre dann bedroht.

Es gibt Erkenntnisse darüber, dass es in der Erdgeschichte offenbar mehrfach zu einem Massenaussterben von Arten gekommen ist. Das größte Ereignis dieser Art fand vor etwa 250 Millionen Jahren statt. Das war etwa an der Grenze der beiden Erdzeitalter Perm und Trias. Damals gelangten nach gegenwärtigem Kenntnisstand gewaltige Mengen an Kohlendioxid und giftigem Chlorwasserstoff durch Gas- und Vulkanausbrüche in die Atmosphäre. Das Klima erwärmte sich außerordentlich stark. Durch das Zusammenspiel von giftigen Gasen, Klimaerwärmung und enormer Versauerung der Meere starb in der Folge etwa 90 % des Lebens auf der Erde aus (Sobolev u.a. 2011). Das Beispiel verdeutlicht die kolossalen Auswirkungen, die mit Klimaänderungen in geologischer Vorzeit verbunden waren.

Hunderte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus der ganzen Welt erarbeiten die IPCC-Berichte. Sie führen keine gezielten Forschungsarbeiten zum Verfassen der Berichte durch, sondern werten die bis dahin weltweit erschienene Fachliteratur auf dem Gebiet der Klimaforschung aus. Die Berichte durchlaufen in ihrer Erarbeitungsphase einen umfassenden und transparenten Begutachtungsprozess durch Fachleute sowie Regierungsvertreterinnen und -vertreter, an dem alle Mitgliedsländer beteiligt sind.

Der Zwischenstaatliche Ausschuss für Klimaänderungen – IPCC – wurde 1988 von der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) und dem Umweltprogramm der Vereinten Nationen (UNEP) gegründet. Aufgabe des IPCC ist es, die besten verfügbaren wissenschaftlichen, technischen und sozioökonomischen Erkenntnisse zu Klimaänderungen weltweit umfassend und transparent zu bewerten.

Zu folgenden Themengebieten richtete der IPCC Arbeitsgruppen ein:

• Arbeitsgruppe 1 beschreibt die physikalischen Grundlagen des Klimas;
• Arbeitsgruppe 2 beschäftigt sich mit den Auswirkungen der Klimaänderungen auf Ökosysteme und Gesellschaften, der Verwundbarkeit und der Anpassung an den Klimawandel;
• Arbeitsgruppe 3 befasst sich mit dem Thema der Minderung von Treibhausgasen.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Arbeitsgruppen legen in ihren jeweiligen Berichten eine umfassende Bewertung des aktuellen Kenntnisstandes der Klimawissenschaft vor. Grundlage dieser Bewertung ist die weltweit veröffentlichte und geprüfte Fachliteratur. Seit 1990 veröffentlichte der IPCC in Abständen von fünf bis sechs Jahren insgesamt fünf umfangreiche Sachstandsberichte. Neben diesen Berichten werden zusätzlich je nach Bedarf Sonderberichte zu ausgewählten Themen sowie Methodikberichte erarbeitet.

Das Regelwerk des IPCC legt klar definierte Abläufe für die Erarbeitung der Berichte fest. Im Zeitraum von 2010 bis 2012 führte der IPCC einen umfassenden Reformprozess durch. Dieser optimiert unter anderem auch die Regeln zur Ausarbeitung der Berichte und gestaltet den gesamten Prozess der Berichtserarbeitung noch transparenter. Darüber hinaus erfolgten in den Bereichen des Managements, der Kommunikation und der Interessenskonflikte deutliche Verbesserungen. Damit optimiert der IPCC die Prozesse seiner weiteren Arbeit, sorgt für zusätzliche Transparenz und für ein gestärktes Vertrauen in die Ergebnisse.

Weltweit erarbeiten hunderte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Berichte. Sie führen nicht extra gezielte Forschungsarbeiten zum Verfassen der IPCC-Berichte durch, wie fälschlicherweise oft vermutet wird. Ihre Aufgabe besteht vielmehr darin, die bis dahin weltweit erschienene Fachliteratur auf dem Gebiet der Klimaforschung zu sichten. Darüber hinaus tragen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des IPCC den neuesten Kenntnisstand zum Thema zusammen und stellen die vorhandenen Erkenntnisse objektiv und ausgewogen im Bericht dar. Die Berichte durchlaufen in ihrer Erstellungsphase einen umfassenden und transparenten Begutachtungsprozess (Review) durch Fachleute sowie Regierungsvertreterinnen und -vertreter, an dem alle Mitgliedsländer weltweit beteiligt sind.

Aus den Regeln des IPCC geht klar hervor, dass die in den Berichten dargelegten Erkenntnisse für die Politik relevant sein sollen. Allerdings sollen sie der Politik aber keine Handlungen auferlegen (Formulierung in Englisch: „policy relevant but not policy prescriptive“). Die in mehr als 20 Jahren veröffentlichten zahlreichen Berichte des IPCC wurden zu Standardwerken. Sie werden von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, politischen Entscheidungstragenden und weiteren Fachleuten intensiv genutzt.

Es gibt weder überzeugende Argumente noch Belege dafür, dass weltweit die Fachleute einer ganzen Wissenschaftsdisziplin übertreiben, um an mehr Gelder für die Forschung heranzukommen. Im Gegenteil: Wenn Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Thesen vertreten, die sich später als unhaltbar erweisen oder wenn sie unzutreffende Darstellungen verbreiten, ist ihr wissenschaftliches Ansehen – unter Umständen für ihre gesamte wissenschaftliche Laufbahn – beschädigt.

Dass Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler übertreiben oder sogar Sachverhalte falsch darstellen, um Forschungsmittel zu bekommen, ist ein verbreiteter Vorwurf. Nicht zuletzt ist der Vorwurf deshalb verbreitet, weil das Gegenteil schwer zu beweisen ist. Zumal hat es in Einzelfällen derartige Vorkommnisse in der Wissenschaft schon gegeben. Im Falle der Klimaforschung wäre jedoch ein ganzer Wissenschaftszweig betroffen. Wer diesen Vorwurf näher betrachtet, kommt zwangsläufig zu folgenden Schlüssen:

Das Ansehen in der Wissenschaft hängt in starkem Maße von der wissenschaftlichen Reputation ab. Wenn Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Thesen vertreten, die sich später als unhaltbar erweisen oder wenn sie unzutreffende Darstellungen verbreiten, ist ihr wissenschaftliches Ansehen – unter Umständen für ihre gesamte wissenschaftliche Laufbahn – beschädigt. Daher machen sie in der Regel sehr bedachte Äußerungen. Es ist ihnen daran gelegen, keine voreiligen oder ungesicherten Behauptungen aufzustellen. Aus diesen Gründen ist es äußerst unwahrscheinlich, dass Klimaforschende aus vielen verschiedenen Ländern ihre Arbeitsergebnisse unzutreffend darstellen, nur um an Forschungsmittel heranzukommen.

Im Hinblick auf Übertreibungen sollte zudem bedacht werden, dass auch der Journalismus und die Medien eine wichtige Rolle spielen. Die meisten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bemühen sich in Gesprächen mit Journalistinnen und Journalisten um eine möglichst ausgewogene und genaue Darstellung, die Risiken weder übertreibt noch herunterspielt. In den Medien jedoch sind kurze, klare Aussagen und nicht selten auch zugkräftige Schlagzeilen gefragt. So ist es schon vorgekommen, dass dieselben Aussagen von einem Journalisten als Beleg für Entwarnung, von einem anderen für einen sehr dramatisierenden Artikel genutzt wurden. Hinsichtlich der Klimawissenschaft geschieht es mitunter, dass Außenseitermeinungen in den Medien als allgemein akzeptierte Erkenntnis dargestellt werden. Scheinbar gern zitieren manche Medien auch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler völlig anderer Fachrichtungen mit Aussagen zur Klimaforschung. Immer wieder müssen Klimaforschende falsche oder unzureichende Darstellungen richtigstellen.

Der Klimawandel manifestiert sich sowohl in langfristigen Klimaänderungen wie steigenden Durchschnittstemperaturen oder einem höheren Meeresspiegel, als auch in einer veränderten Klimavariabilität, also stärkeren kurzfristigen Klimaschwankungen und häufigeren Extremwetterereignissen wie Starkregen, Dürren oder Hitzesommern.

Die Klimafolgen sind vielfältig und haben Einfluss auf unser tägliches Leben. Dabei sind ganz unterschiedliche Bereiche betroffen. Beispiele hierfür sind:

• Gesundheit: Hitzewellen belasten Menschen, Tiere und Pflanzen. Sie können vor allem bei älteren und kranken Menschen schwerwiegende gesundheitliche Folgen haben.
• Landwirtschaft: Eine Verschiebung der Vegetationsperioden – jener Zeiträume, in denen Pflanzen wachsen, blühen und Früchte tragen – hat Einfluss auf die landwirtschaftliche Produktion. Extreme Hitze und Trockenheit können zu Ernteausfällen führen.
• Verkehr: Straßen und Schienen werden in Folge von Starkregen überflutet oder unterspült, Binnenwasserstraßen leiden unter Hoch- oder Niedrigwasser und hohe Temperaturen können zu Schäden an Straßenbelägen und Schienen führen.
• Energieproduktion: Viele Kraftwerke entnehmen Kühlwasser aus nahen Flüssen und speisen es erwärmt wieder ein. Durch Flusswasser, das bei der Entnahme bereits zu warm ist, oder durch sommerliches Niedrigwasser kann es künftig an ausreichendem Kühlwasser mangeln. Das kann im Extremfall dazu führen, dass Kraftwerke abgeschaltet werden müssen. Außerdem gefährdet zu warmes Wasser die Tier- und Pflanzenwelt der Flüsse.

Doch auch weitere Sektoren sind von den Folgen des Klimawandels betroffen. Gleichzeitig ergeben sich für die verschiedenen Regionen Deutschlands unterschiedliche Betroffenheiten. Im Rahmen der Deutschen Anpassungsstrategie an den Klimawandel (DAS) wird der Monitoringbericht veröffentlicht. Anhand von durch Expertinnen und Experten ausgewählten Indikatoren und gemessenen Daten zeigt der Bericht auf, welche Veränderungen sich durch den Klimawandel heute schon in Deutschland feststellen lassen und welche Gegenmaßnahmen bereits greifen. Mit der Klimawirkungs- und Vulnerabilitätsanalyse 2021 werden zudem die Klimawirkungen und die Anpassungskapazität und Vulnerabilität Deutschlands bewertet. Bereits mit der Vulnerabilitätsanalyse 2015 wurden Regionen und Systeme identifiziert, die besonders durch die Veränderung des Klimas gefährdet sind.

Auch wenn uns der Klimawandel häufig erst durch sintflutartige Regenfälle, ausgeprägte Dürren oder heftige Stürme ins Bewusstsein rückt: Es sind vor allem schleichende Veränderungen, die auf lange Sicht das Leben in unserem Land nachhaltig verändern werden. Die Treibhausgase, die sich bereits in unserer Atmosphäre befinden, werden noch viele Jahrzehnte oder Jahrhunderte lang wirken und unser Klima beeinflussen. Selbst wenn wir erfolgreich Klimaschutz betreiben, bleibt ein Teil des bereits angestoßenen Klimawandels unvermeidbar. Seine Folgen sind vielfältig und haben Einfluss auf unser Wohnen, Arbeiten und unsere Gesundheit.
Die gute Nachricht ist: Wir können etwas tun. Wir können mit den bereits zu beobachtenden Folgen der Klimaänderungen umgehen und uns effektiv auf Kommendes vorbereiten. Doch dafür müssen wir jetzt handeln. Denn rechtzeitige und aktive Anpassung an den Klimawandel kann Schäden mindern – oder sogar vermeiden. Anpassung kann auch heißen, durch den Klimawandel entstehende Chancen zu nutzen.
Unterschiedlichen Handlungsfeldern zugeordnet werden die Auswirkungen des Klimawandels und die möglichen Anpassungsmaßnahmen im Rahmen der Deutschen Anpassungsstrategie an den Klimawandel (DAS) beobachtet, aufgezeigt und umgesetzt.

Obwohl wir viele Möglichkeiten haben, mit dem Klimawandel umzugehen, dürfen wir den Klimaschutz nicht vernachlässigen. Beim Klima handelt es sich um ein komplexes System und wir können nicht genau vorhersagen, was passiert, wenn wir immer mehr Treibhausgase in die Atmosphäre emittieren. Vor allem das Überschreiten sogenannter Kipp-Punkte im Klimasystem kann irreversible Folgen haben und weitere Reaktionen des Klimasystems hervorrufen. Außerdem ist Klimaschutz auch eine Frage der Wirtschaftlichkeit. Denn je stärker der Klimawandel ausfällt, desto teurer werden auch die Maßnahmen zur Anpassung an seine Folgen. Deshalb hat die Anpassung an den Klimawandel auch Grenzen – ökologische, technische und ökonomische.

Besonders positiv zu bewerten sind Maßnahmen für den Klimaschutz, die gleichzeitig auch die Klimaanpassung fördern. Gedämmte Häuser senken zum Beispiel nicht nur den Energieverbrauch von Gebäuden, sie mindern auch die durch den Klimawandel steigende Hitzebelastung im Sommer. Andere Maßnahmen, wie zum Beispiel der Einbau von Klimaanlagen in Wohn- und Bürogebäuden, können jedoch auch zu Konflikten zwischen Anpassung und Klimaschutz führen. Während Klimaanlagen das Wohlbefinden bei Hitze steigern und damit eine effektive Anpassungsmaßnahme darstellen, wirkt sich der erhöhte Stromverbrauch negativ auf das Klima aus. Es ist deshalb wichtig, Synergien und Konflikte bei der Planung von Klimaschutz- und Anpassungsmaßnahmen zu berücksichtigen.

Was kann jede und jeder Einzelne im Alltag gegen den Klimawandel tun? Und wo liegen die wichtigsten Stellschrauben? Hier unsere Verbrauchertipps und unser Erklärfilm.

Bates, B.C., Kundzewicz, Z.W., Wu, S., Palutikof, J.P. (Herausgeber), 2008: Climate Change and Water. Technical Paper of the Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC Secretariat, Geneva, 210 S.
https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/03/climate-change-water-en.pdf

Bernhardt, K-H., 2012: Klima im Wandel. LIFIS ONLINE [01.02.12]. URL:
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