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- Herausgeber: tredition
- Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
- Sprache: Deutsch
Klimaleugnerin oder Klimagläubiger? Faktenverweigerer oder Klimahysterikerin? In der Klimaforschung spielen solche Schlagworte keine Rolle, in der Klimadiskussion sind sie allgegenwärtig. Viele Bücher zum Thema greifen auf den Stand der Klimawissenschaft vor 10 Jahren zurück, obwohl fast täglich neue Forschungsergebnisse publiziert werden. Rund 400 Publikationen, überwiegend aus den Jahren 2016 bis 2020, wurden als Grundlage dieses Buches ausgewertet und der aktuelle Stand der Wissenschaft in einer auch für Laien verständlichen Form zusammengefasst.
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Seitenzahl: 131
Veröffentlichungsjahr: 2020
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Impressum
Juni 2020
Herausgeber:
Dipl.-Biol. Univ. Dietmar Schäffer
Grafik und Layout: Peter Hülsberg | 3pix.de
Verlag & Herstellung: tredition GmbH, Halenreie 40-44, 22359 Hamburg
ISBN 978-3-347-09627-1
©2020 Dipl.-Biol. Univ. Dietmar Schäffer
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Zehn Kernaussagen
3 Politik lebt von Mehrheiten, Wissenschaft von Fakten
4 Klima – was ist das?
5 Weiße Weihnachten waren früher häufiger!
6 Klimageschichte
6.1 Warum Klimageschichte?
6.2 Methoden der Klimarekonstruktion
6.2.1 Klimaproxys – Archive der Klimageschichte
6.2.2 Klimarekonstruktion mit Biostratigraphie
6.2.3 Klimarekonstruktion mit Sauerstoff-Isotopen
6.2.4 Klimarekonstruktion mit Dendrochronologie
6.3 Paläöklima rekonstruiert
6.3.1 Allgemeines
6.3.2 Erdatmosphäre und Klima im Präkambrium
6.3.3 Temperaturen im Paläozoikum und Mesozoikum
6.3.4 Temperaturen im Paläozän, Eozän, Oligozän und Miozän
6.3.5 Temperaturen im Pliozän und frühen Pleistozän
6.3.6 Temperaturen im späten Pleistozän
6.3.7 Temperaturen im Holozän
6.3.8 Zusammenfassung
7 Die Global Player
7.1 Allgemeines
7.2 Plattentektonik
7.3 Vulkanismus
7.4 Änderungen von Erdbahn und Erddrehung
7.5 Änderung der Sonnenaktivität
7.6 Kosmische Strahlung
7.7 Natürliche Treibhausgase
7.8 Zusammenfassung
8 Strahlungsbilanz der Erde
8.1 Solarkonstante, Wärmestrahlung und Reflexion der Erde
8.2 Atmosphäre und Strahlungsbilanz – Der Treibhauseffekt
8.3 Strahlungsfluss und Sonnenzyklen
8.4 Treibhausgase und Strahlungsantrieb
8.5 Strahlungsantrieb von CO2
9 Historisches Klima
9.1 Rückblick
9.2 Das vorindustrielle Klima
10 Neoklima – moderner Klimawandel
10.1 Die aufwändige Berechnung der globalen Durchschnittstemperatur
10.2 Klimaerwärmung, Klimaabkühlung – regionale Unterschiede
10.3 Zusammenfassung
11 Klimakiller CO2?
11.1 Wissenschaftlicher Konsens in der Klimaforschung – wie weit geht er?
11.2 Der Kohlenstoffkreislauf
11.2.1 Kohlenstoffreservoirs
11.2.2 Kohlenstoffsenke Hydrosphäre
11.2.3 Kohlenstoffsenke Biospähre
11.2.4 Kohlenstoffsenke Pedosphäre
11.2.5 Globale Kohlenstoffbilanz
11.2.6 Mit Diagrammen Meinung machen
11.2.7 CO2 und Temperaturanomalie
12 Andere Klimakiller?
12.1 Aerosole
12.2 Sonnenaktivität und kosmische Strahlung
12.3 Ozeanzyklen
12.4 Landnutzung
13 Klimawandelfolgen – droht die Klimakatastrophe?
13.1 Allgemein
13.2 Es war noch nie nach der Eiszeit so warm wie heute
13.3 Die Temperatur hat sich noch nie so schnell erhöht wie heute
13.4 Frühere Wärmeperioden waren nicht global ausgeprägt
13.5 Die aktuelle Erwärmung ist global ausgeprägt
13.6 Der Meeresspiegel steigt und überflutet tiefliegende Küstengebiete
13.7 Kleine Inselstaaten werden wegen des steigenden Meeresspiegels untergehen
13.8 Durch Extremwetter-Ereignisse verursachte Schäden nehmen zu
13.9 Extremwetter-Ereignisse nehmen immer mehr zu
13.10 Das Meereis um den Nordpol verschwindet komplett
13.11 Das Eis der Antarktis schmilzt und lässt den Meeresspiegel drastisch steigen
13.12 Der Grönländische Eisschild schmilzt ab und lässt den Meeresspiegel steigen
13.13 Gletscherrückgang
13.14 Ozeanversauerung zerstört Korallenriffe
13.15 Ozeanerwärmung zerstört Korallenriffe
13.16 Permafrost
13.17 Kippelemente und Kipppunkte im Klimasystem
14 CO2 – wie groß ist der Handlungsbedarf?
14.1 Wissenschaftliche Ausgangslage
14.2 Zuverlässigkeit von Klimamodellen
14.3 CO2-Quellen nach Ländern und Sektoren
14.4 Politisches Ziel klimaneutrales Deutschland
15 Energiewende in Deutschland
15.1 Stromerzeugung in Deutschland 2019
15.2 Installierte Kraftwerksleistung und tatsächliche Stromerzeugung
15.3 Stromexport, Stromimport und Phantomstrom
15.4 Stromgestehungskosten
15.5 Stromspeicher
15.5.1 Speicherkapazität
15.5.2 Batterien als Stromspeicher
15.5.3 Pumpspeicherwerke
15.5.4 Power to Gas
15.5.5 Thermospeicher
15.5.6 Energiewende gleich Stromwende – und der Rest?
15.6 Energiewende in anderen Ländern
16 Zehn Forderungen zum Klimaschutz und zur Energiewende
Quellenverzeichnis
1 Einleitung
Klimawandel – derzeit das wichtigste Umweltthema in Deutschland. Verfolgt man die Diskussion und die Berichterstattung in den Medien über die letzten Jahre hinweg, muss man feststellen, dass die Thematik teilweise schon den Charakter eines Glaubenskrieges angenommen hat. Es ist immer häufiger die Rede von „Klimaleugnern“ und von „Klimagläubigen“, wissenschaftliche Erkenntnisse spielen in der öffentlichen Auseinandersetzung, zumindest gefühlt, nur noch eine Nebenrolle. Heute, am Tag, an dem wir mit unserem Buch begonnen haben, wurde das Wort „Klimahysterie“ zum Unwort des Jahres 2019 erklärt. Dabei wird kaum jemand bestreiten, dass man Klima weder leugnen kann, noch an das Klima glauben kann – es ist schlicht und einfach ein existierendes natürliches Phänomen und keine Frage des Glaubens oder Verleugnens und das gilt auch für Klimaänderungen.
Wir möchten mit unserem Buch versuchen, etwas mehr Sachlichkeit in die Diskussion zu bringen und den aktuellen Stand der Wissenschaft in einer auch für Laien verständlichen Form zu präsentieren. Bei unseren Recherchen zum Thema haben wir knapp 400 wissenschaftliche Publikationen in renommierten Fachzeitschriften ausgewertet, die vor ihrer Veröffentlichung gemäß dem wissenschaftlichen Peer Review Verfahren von unabhängigen Wissenschaftlern geprüft wurden, die nicht an der Veröffentlichung beteiligt sind. Soweit möglich und sinnvoll, haben wir bevorzugt aktuelle Studien aus dem Zeitraum 2016 bis 2020 ausgewertet. Auf die Verwendung von Quellen wie Internetseiten, deren Inhalte nicht nach wissenschaftlichem Standard geprüft sind, haben wir bis auf wenige Ausnahmen verzichtet.
Die Coronakrise hat in den letzten Monaten deutlich gezeigt, dass Wissenschaft ein kontinuierlicher Prozess ist. Wiederholt wurden aktuelle Forschungsergebnisse präsentiert und nur wenige Wochen später zum Erstaunen der Öffentlichkeit komplett revidiert. Inzwischen scheint ein großer Teil der Bevölkerung verinnerlicht zu haben, dass es in der Coronaforschung normal ist, wenn scheinbar feststehende Erkenntnisse durch neue Forschungsergebnisse ersetzt werden.
Bleibt die Hoffnung, dass es auch beim Thema Klimawandel wieder zur Normalität wird, neue Ergebnisse von Wissenschaftlern zu akzeptieren, auch wenn sie der bisherigen „Lehrmeinung“ widersprechen. Eines ist jedenfalls sicher – Klima und Klimawandel sind noch lange nicht abschließend erforscht und viele Fragen sind noch völlig offen.
2 Zehn Kernaussagen
1. Eine Erderwärmung (Klimaerwärmung) in den letzten Jahrzehnten ist eindeutig belegt.
2. CO2 trägt als klimawirksames Spurengas zum Treibhauseffekt bei.
3. Es herrscht kein Konsens unter Naturwissenschaftlern über den Anteil von CO2 an der aktuellen Klimaänderung.
4. Die Aktivität der Sonne hat auch in geologisch kurzen Zeiträumen Einfluss auf das Erdklima.
5. Zu vielen Fragen des Klimawandels und seiner Ursachen besteht noch enormer Forschungsbedarf.
6. Klimamodelle und deren Projektionen stimmen teilweise nicht mit tatsächlich beobachteten Daten überein.
7. Es besteht eine ungute Abhängigkeit zwischen politischen Entscheidern, die auch über die Finanzierung der Wissenschaft mit entscheiden, und Wissenschaftlern, die politische Entscheider beraten.
8. Viele Katastrophenszenarien aus Projektionen im Zusammenhang mit dem Klimawandel stimmen nicht mit Beobachtungen in der Realität überein.
9. Die politische Entscheidung zur Energiewende und zum Kohleausstieg wird die Gesellschaft in Deutschland weiter spalten.
10. Die Stromversorgung aus regenerativen Energiequellen in Deutschland kann ohne einen umfangreichen Ausbau von Speichermöglichkeiten nicht funktionieren.
3 Politik lebt von Mehrheiten, Wissenschaft von Fakten
Wetter – bis vor einigen Jahren immer ein unverfängliches und alltägliches Gesprächsthema. Früher harmlose Aussagen werden aber heute in der aufgeheizten und von den Akteuren befeuerten Diskussion schon als Statement zum Klimawandel gedeutet. Die Verbindungen und Abhängigkeiten zwischen Politik und Wissenschaft sind vielfältig und in der Öffentlichkeit entsteht dadurch nicht selten der Eindruck, Wissenschaft und Politik wären sich beim Thema Klimawandel einig – ein Trugschluss!
In der Wissenschaft gilt im Gegensatz zur Politik nicht das Mehrheitsprinzip. Wenn eine Mehrheit von Wissenschaftlern eine bestimmte und meist auch gut begründete Meinung vertritt und alle Anhänger der Lehrmeinung sich weigern würden, alternative Theorien auch nur zur Kenntnis zu nehmen, geschweige denn, sie einer kritischen Prüfung zu unterziehen und mit wissenschaftlichen Methoden zu widerlegen oder zu bestätigen, würden wir heute noch im finsteren Mittelalter leben.
· Im Mittelalter war die Mehrheit der Gelehrten der Meinung, die Erde sei eine Scheibe. In Klimamodellen wird die Erde aus Gründen der Vereinfachung übrigens noch heute als Scheibe angesehen.
· Vor Charles Darwin war die Mehrheit der Wissenschaftler der Meinung, der Mensch sei von Gott geschaffen und die Krone der Schöpfung.
· Im Jahr 1874 wurde Max Planck, dem Begründer der Quantenphysik, von einem Physiker davon abgeraten, Physik zu studieren, da es nichts Wesentliches mehr zu erforschen gäbe.
· Anfang des 20. Jahrhunderts war die Mehrheit der Geologen der Meinung, Gebirge seien durch Schrumpfung der Erde entstanden und lehnten 1912 Alfred Wegeners Theorie der Kontinentaldrift strikt ab.
· Als Albert Einstein hörte, dass hundert Wissenschaftler seine Theorie ablehnten sagte er: „Ein einziger, der mir meinen Fehler zeigt, würde genügen.“
Nur einige Beispiele aus der Wissenschaft, in der Lehrmeinungen von einer Minderheit widerlegt wurden. Albert Einstein hat das Prinzip der Wissenschaft in brillanter Weise auf den Punkt gebracht.
Auch unter Klimawissenschaftlern gibt es eine Mehrheitsmeinung hinsichtlich der Hauptursachen des Klimawandels, aber die meisten Forscher verschließen sich neuen Erkenntnissen und alternativen Theorien nicht, sondern sie werden, wie es in guter wissenschaftlicher Tradition üblich ist, überprüft und entweder bestätigt oder widerlegt – ganz im Sinne Einsteins. Das große Problem – die Politik muss für weitreichende Entscheidungen irgendwann einmal auf den Stand der Wissenschaft zurückgreifen und dann entscheiden. Würde auch die Politik sämtliche neuen wissenschaftlichen Erkenntnisse immer sofort einbeziehen, wären keine längerfristigen politischen Entscheidungen mehr möglich. Wenn die Lehrmeinung dann auch noch zur persönlichen politischen Überzeugung passt, besteht die Gefahr, dass eine einmal getroffene Grundsatzentscheidung nicht mehr revidiert wird, auch wenn vielleicht nach einer gewissen Zeit neue wissenschaftliche Erkenntnisse eine Änderung rein sachlich und zum Wohle der Gesellschaft nahelegen würden. Hinzu kommt dann die Angst von Politikern, die notwendige Änderung könnte von potenziellen Wählern als Folge einer früheren Fehlentscheidung gedeutet werden und zu einem Verlust des persönlichen Mandats oder der Mehrheitsverhältnisse führen.
4 Klima – was ist das?
Eine einfache Definition von Klima findet sich auf der Homepage des Umweltbundesamtes1, sie ist angelehnt an die Empfehlung der World Meteorological Organization (WMO). Demnach ist Klima der mittlere Zustand der unteren Atmosphäre (ca. 10 bis 50 km Höhe)2 an einem bestimmten Ort oder in einem bestimmten Gebiet über eine längere Zeitspanne. Als Zeitspanne empfiehlt die WMO mindestens 30 Jahre. Mit dem „mittleren Zustand“ sind also über 30 Jahre gemittelte Werte der verschiedenen Faktoren gemeint, die das Klima eines Ortes oder eines Gebietes definieren. Diese Faktoren werden als Klimaelemente bezeichnet und zu ihnen gehören z.B.:
· Lufttemperatur
· Luftfeuchtigkeit (Taupunkt)
· Luftdruck
· Windgeschwindigkeit und Windrichtung
· Niederschlagsart
· Niederschlagsmenge
· Sonnenscheindauer
· Bewölkung
Die Klimaelemente können mit entsprechenden Messeinrichtungen erfasst werden. Aus dem über eine Periode von 30 Jahren ermittelten Durchschnitt der Messwerte ergibt sich das Klima eines Ortes oder einer Region.
Aus dem Vergleich der Durchschnittswerte zweier Perioden kann man Aussagen über Änderungen des Klimas treffen. Platt ausgedrückt: ein heißer Sommer macht noch keine Warmzeit und ein kalter Winter macht noch keine Kaltzeit – es zeugt also nicht von einem seriösen Beitrag zur Klimadiskussion, wenn ein besonders kalter Winter oder ein besonders heißer Sommer als Beleg für den Klimawandel dargestellt wird. Dies gilt auch für die Einordnung von Extremwetter-Ereignissen als Folge des Klimawandels. Für die objektive Betrachtung des Klimawandels muss man die Zeitspanne von 30 Jahren immer im Hinterkopf haben und das ist für die Meisten von uns nicht ganz einfach.
Ein weiterer wichtiger Punkt in der ganzen Thematik ist auch die Frage, auf welchen Vergleichszeitraum sich Aussagen zum aktuellen Klimawandel beziehen oder anders ausgedrückt, für welchen Zeitraum das Klima als „normal“ angenommen wird. Gegenwärtig ist die Referenzperiode von 1961 bis 1990 noch der gebräuchliche Vergleichszeitraum. Angaben zu Temperaturanomalien beziehen sich in der Regel auf diesen Vergleichszeitraum, obwohl die WMO den Zeitraum 1981 bis 2010 empfiehlt3. Ab 2021 wird der Zeitraum von 1991 bis 2020 zur neuen WMO Normalperiode und Aussagen zu Temperaturanomalien sollten sich zukünftig auf das Klima dieses Zeitraumes beziehen.
Abbildung 1: Temperaturanomalie bezogen auf verschiedene Referenzperioden (Eigene Grafik, Datenquelle: NASA).
Den Unterschied zeigt Abbildung 1. Während bei Verwendung des bisherigen Referenzzeitraumes 1961 bis 1990 die Temperaturanomalien schon ab den 1980er Jahren deutlich in den positiven Bereich fallen (braune Kurve), sind sie bei Verwendung des neuen Referenzzeitraumes 1991 bis 2020 erst nach Beginn des neuen Jahrtausends im positiven Bereich (violette Kurve). Für Katastrophenmeldungen ist die violette Kurve denkbar ungeeignet, denn vor dem Jahrtausendwechsel war es nach dieser Kurve im Vergleich zum Normalzustand zu kalt.
Wir haben hier auch gleich ein Beispiel dafür kennengelernt, wie man durch Auswahl und Präsentation von Daten Meinungsmache betreiben kann – in beide Richtungen.
5 Weiße Weihnachten waren früher häufiger!
Früher gab es viel häufiger Weiße Weihnachten, das ist ein eindeutiger Hinweis auf die Erderwärmung. Zumindest den ersten Teil dieser Aussage würden vermutlich viele Menschen in Deutschland sofort unterschreiben. Doch Vorsicht – es geht um einen langen Zeitraum und deshalb ist es für den Durchschnittsmenschen schwierig, sich an die Realität zu erinnern – die Erinnerung trügt!
Hanna Zobel vom Spiegel-Jugendmagazin Bento führte 2017 ein Interview mit Andreas Friedrich, Meteorologe beim Deutschen Wetterdienst (DWD)4. Dabei ging es zunächst einmal um die grundsätzliche Frage, wie man eigentlich „Weiße Weihnachten“ definiert. Der DWD spricht von „Weißen Weihnachten“, wenn sowohl an Heiligabend, als auch an den Weihnachtsfeiertagen um 7 Uhr am Morgen mindestens ein Zentimeter Schnee auf dem Boden liegt. Auf dieser Definition basiert auch die Statistik des DWD. Andere Statistiken, z.B. auf der Homepage des Meteorologen Jörg Kachelmann5, basieren auf anderen Definitionen.
Der DWD hat für einen Zeitraum von 60 Jahren untersucht, wie oft es Weiße Weihnachten gab und konnte keine generelle Abnahme oder Zunahme in Deutschland feststellen. Flächendeckend Weiße Weihnachten waren schon immer ein vergleichsweise seltenes Ereignis und nur in 10% der 60 Jahre gab es tatsächlich Weiße Weihnachten. Der Spiegel berichtete auf seiner Homepage im Dezember 2019 erneut über eine entsprechende Statistik des DWD6.
Eine ganz konkrete Betrachtung für 10 Großstädte in Deutschland zeigt Tabelle a. Es sei noch darauf hingewiesen, dass es insgesamt über 1.000 phänologische Beobachtungsstationen des DWD gibt. Aus den wenigen Beispielen der Tabelle kann keine statistische Aussage und kein Trend abgeleitet werden.
Generell haben Langzeitbeobachtungen seit 1966 einen leichten aber nicht signifikanten Trend zu einer größeren im Winter schneebedeckten Fläche auf der Nordhalbkugel ergeben, während die Ausdehnung der schneebedeckten Flächen im Frühjahr und Sommer kleiner geworden ist7.
Ort
1951 - 1980
1981 - 2010
Abweichung
München
16
12
-4
Berlin
13
10
-3
Hamburg
10
8
-2
Köln
2
4
+2
Frankfurt
6
9
+3
Leipzig
10
11
+1
Konstanz
11
10
-1
Nürnberg
10
10
0
Hannover
9
9
0
Dortmund
2
4
+ 2
Tabelle a: Zahl Weißer Weihnachten in den Zeiträumen 1951 bis 1980 und 1981 bis 2010 sowie die Abweichung im Vergleich beider Zeiträume (Quelle8).
6 Klimageschichte
6.1 Warum Klimageschichte?
Viele Kritiker der Theorie, der aktuelle Klimawandel sei zum größten Teil vom Menschen verursacht, verweisen darauf, dass sich das Klima auf der Erde schon immer geändert hat. Daran besteht kein Zweifel. Deshalb ist es für die Klimaforschung auch von großem Interesse, warum sich das Klima in früheren Zeiten ohne menschlichen Einfluss geändert hat. Klimaänderungen der Vergangenheit liefern wichtige Daten für die Optimierung von Klimamodellen, mit deren Hilfe Projektionen der künftigen Klimaentwicklung erstellt werden.
Eine Tatsache muss man dabei im Blick haben – global flächendeckende Messungen der wesentlichen Klimaelemente gibt es frühestens seit Inbetriebnahme von Wettersatelliten im Jahr 1966. Als zuverlässig gelten die Satellitendaten ab 1979, ältere Satellitendaten werden heute praktisch nicht zur Analyse des Klimawandels herangezogen.
Werfen wir also zunächst einen Blick auf die Klimageschichte der Erde (Paläoklima), die wichtigsten Methoden, mit deren Hilfe sie rekonstruiert wird und auf die Faktoren, die das Klima während der Erdgeschichte ohne menschliches Zutun beeinflusst haben.
6.2 Methoden der Klimarekonstruktion
6.2.1 Klimaproxys – Archive der Klimageschichte
Die Klimaelemente der erdgeschichtlichen Vergangenheit sind direkten Messungen nicht zugänglich. Man greift deshalb bei der Rekonstruktion des Klimas auf natürliche Archive, sogenannte Proxys, zurück. Da die Methoden zur Rekonstruktion des Klimas aus den Proxydaten relativ aufwändig sind und keine flächendeckenden, sondern nur punktuelle Rekonstruktionen zulassen, liefern sie natürlich nur Anhaltspunkte für frühere klimatische Verhältnisse. Die Genauigkeit ist wesentlich geringer, als bei heutigen direkten Messungen.
6.2.2 Klimarekonstruktion mit Biostratigraphie
Die von Blütenpflanzen gebildeten Pollen sowie die Sporen von Farnen, Bärlappgewächsen, Moosen und Pilzen haben mehrere Dinge gemeinsam. Sie werden nicht nur in riesiger Zahl gebildet, sondern haben eine artspezifische Form (Abbildung 2) und außerdem sehr stabile Wände, die aus Sporopollenin bestehen. Dank der äußerst widerstandsfähigen Wände können Pollen und Sporen sogar fossil überliefert werden. Mit Hilfe in uralten Sedimentgesteinen gefundener und gut erhaltener fossiler Pollen und Sporen ist es möglich, die Pflanzen- und Pilzarten zu bestimmen, die zur Entstehungszeit der Sedimente in der Umgebung gewachsen sind. Daraus können Rückschlüsse auf die klimatischen Verhältnisse zu dieser Zeit gezogen werden9 10
