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Die Kapazität der Meere für CO2 ist begrenzt

Müllkippe und Speisekammer, Rohstoffquelle und Naturgewalt – die Ozeane der Erde haben viele Gesichter. Jedes Kind weiß heute, daß über zwei Drittel der Erdoberfläche von Wasser bedeckt sind. Wie wichtig die Erforschung jener 361 Millionen Quadratkilometer ist, wurde auch auf der internationalen Konferenz „Ozeane, Klima und Menschen“ der San Paolo-Stiftung deutlich, die gestern in Turin zu Ende ging. Denn die Meere der Welt sind derzeit noch die größte Unbekannte im Klimageschehen der Erde.

3800 Meter beträgt deren durchschnittliche Tiefe; im pazifischen Marianengraben geht es sogar 11 521 Meter hinab. Diese unvorstellbare Wassermenge nimmt den weitaus größten Teil der Sonnenenergie auf, speichert diese in Form von Wärme und kann sie später wieder abgeben. Das Wechselspiel zwischen Meer und Atmosphäre ist die treibende Kraft für Wetterentwicklung und Klima, das sich als Mittelwert des Wetters über einen längeren Zeitraum definieren läßt.

Obwohl Wasser rund 800-mal schwerer als Luft und wesentlich zähflüssiger ist, zeigen die Luftmassen der Atmosphäre und das Wasser der Ozeane in mancher Hinsicht ähnliches Verhalten. Ein Zyklon, der einen Durchmesser von etwa 1000 Kilometern hat, läßt sich durchaus mit einem ozeanischen Wirbel von rund 20 Kilometern vergleichen. Ebenso haben marine Wirbel zwar nur ein Fünfzigstel der Größe ihrer atmosphärischen Verwandten, sind dafür aber auch über Monate hinweg stabil.

Ein weiteres Beispiel für den Energietransfer zwischen Meer und Atmosphäre ist das Phänomen El Niño, eine warme Strömung, die für die Fischer der peruanischen Küstenregion einen wichtigen Wirtschaftsfaktor darstellt. Das Christkind – so die deutsche Übersetzung von El Niño – taucht etwa alle drei bis vier Jahre zur Weihnachtszeit vor der Westküste Südamerikas auf und unterbricht dabei die Zufuhr kalter und nährstoffreicher Wassermassen an die Oberfläche. Für die Fischer Perus bedeutet das einen drastischen Rückgang ihrer Fänge, der sich durch einen Temperaturanstieg des Oberflächenwassers ankündigt.

El Niño wandert dann weiter in Richtung Australien und Asien, was regelmäßig zu Sturmfluten und Dürrekatastrophen führt, die 1982/83 besonders verheerend waren. Während Ozeanographen und Klimatologen El Niño früher als isoliertes Phänomen ansahen, ist Dr. David Anderson von der Universität Oxford heute der Meinung, daß die Meeresströmung eine periodische Schwankung in einem zusammenhängenden System aus Ozean und Atmosphäre darstellt. So ließe sich auch ein Zusammenhang mit dem zeitweiligen Ausbleiben des indischen Monsuns erklären. Das Gesamtphänomen El Niño und die als „südliche Oszillation“ bekannte Luftdruckschwankung werden daher neuerdings als „Enso“ bezeichnet, ein Kunstwort für die beiden Aspekte der gleichen Klimaerscheinung.

„In unserer Computersimulation deutet alles darauf hin, daß Enso 1991/92 wieder besonders stark sein wird“, warnt Anderson. Ein anderes Problem brennt allerdings noch dringender auf den Nägeln – die Frage nach der Rolle, welche die Weltmeere bei der kaum noch bestrittenen globalen Erwärmung spielen.

Dr. Philip Jones vom Labor für Klimaforschung der Universität East Anglia im britischen Norwich darf sich rühmen, den Datendschungel besonders gründlich durchforstet zu haben. Rund 80 Millionen Temperaturmessungen aus den Ozeanen unseres Planeten sichtete der Klimaforscher in zehnjähriger Kleinarbeit und korrigierte dabei die teilweise erheblichen Fehler, die sich über 140 Jahre hinweg in die Datenbank eingeschlichen hatten. Denn die Meßmethoden waren in diesem Zeitraum alles andere als einheitlich.

Während man vor dem Zweiten Weltkrieg beispielsweise das Wasser noch mit einem Eimer an Bord holte und dort nach wenigen Minuten die Temperatur von einem Quecksilberthermometer ablas, sind die Sensoren heute meist in das Ansaugrohr für das Kühlwasser integriert. Dort aber – so ergab der direkte Vergleich – sind die Meßwerte zwischen 0,3 und 0,7 Grad höher als die im Eimer bestimmten.

Auch ist Eimer nicht gleich Eimer. Seitdem nämlich 1853 in Brüssel die „Internationale Vereinbarung über Messung, Sammlung und Austausch maritim meteorologischer Beobachtungen“ unterzeichnet wurde, holte man das Wasser mal mit Säcken aus Segeltuch, dann mit Holz- oder Metalleimern und seit dem Zweiten Weltkrieg endlich auch mit Plastikeimern an Bord. Da diese Behältnisse jeweils unterschiedlich gute Isolatoren sind und die genaue Meßmethode erst seit 1970 registriert ist, war Jones gezwungen, die meisten Meßwerte zu korrigieren und nicht wenige völlig außer Acht zu lassen. Dennoch ist das Ergebnis der Detektivarbeit eindeutig: „Die Durchschnittstemperatur der Erde ist in den letzten 100 Jahren um 0,5 Grad gestiegen“, sagt Jones.

Die Erwärmung – auch darin lind sich die Experten einig – ist auf die Freisetzung großer Mengen von Treibhausgasen durch den Menschen zurückzuführen. Zwar gibt es einen geradezu lebenswichtigen, natürlichen Treibhauseffekt, verursacht durch Wasserdampf md Kohlendioxid, ohne den die Erde ein kalter und unbewohnbarer Planet wäre. „Aber der Mensch bringt derzeit jährlich durch die Verbrennung fossiler Rohstoffe und die Abholzung von Wäldern etwa 7,5 Milliarden Tonnen Kohlendioxid zusätzlich in dieses fein balancierte System“, betont Georges Woodwell, Direktor des Woodshole Research Center im amerikanischen Bundesstaat Massachusetts. Das entspricht umgerechnet rund fünf Milliarden Tonnen Kohlenstoff.

In dieser Rechnung sind die Weltmeere die große Unbekannte. Sie bilden den bei weitem größten Kohlendioxidspeicher, doch fallt es schwer, abzuschätzen, was angesichts zunehmender Temperaturen langfristig geschehen wird. 40.000 Milliarden Tonnen Kohlenstoff werden allein in den tieferen, austauscharmen Schichten vermutet. An der Grenzschicht zur Atmosphäre befinden sich nochmals rund 800 Milliarden Tonnen. Hier findet auch ein reger Austausch mit der Luft statt. Ein Drittel bis zur Hälfte des durch menschliche Aktivitäten freigesetzten CO2 werden so entsorgt, doch funktioniert diese Pufferfunktion nur über begrenzte Zeit.

Eine Möglichkeit, das Gas zu entfernen, wird von den fotosynthetischen Meeresorganismen demonstriert: Ein Sammelsurium meist winziger Organismen, das Phytoplankton, produziert aus Licht und CO2 ständig neue Nährstoffe. Der Kohlenstoff wandert in die Schalen und Gehäuse der Mikroorganismen und fallt nach deren Tod auf den Meeresgrund. Doch die dazu erforderlichen gewaltigen Zeiträume stehen der Menschheit nicht mehr zur Verfügung, um die drohende Klimakatastrophe abzuwenden.

(erschienen in „DIE WELT“ am 18. April 1991)

Schutz für den Tropenwald

Einen Rodungsstopp für alle Tropenwälder fordert Professor Gundolf Kohlmaier vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Frankfurt. Der Klimaforscher weiß, wovon er redet, denn der 57jährige hat in einem aufwendigen Computerprogramm den Einfluß der Pflanzenwelt auf das Weltklima simuliert. Ergebnis der Studie: Die ständig steigende Produktion des Treibhausgases Kohlendioxid (CO2) durch den Menschen kann kaum noch durch vermehrten Pflanzenwuchs aufgefangen werden.

Laborversuche hatten zuvor ergeben, daß der vermehrte CO2-Gehalt der Atmosphäre das Pflanzenwachsturn begünstigt. Bei der Photosynthese entziehen nämlich die grünen Pflanzen und Algen ihrer Umgebung das Kohlendioxid. Innerhalb gewisser Grenzen wirkt das Treibhausgas wie ein Dünger, so daß manche Forscher argumentierten, dieser Effekt könnte das überschüssige Treibhausgas „wegfangen“ und die schleichende Erwärmung der Atmosphäre verhindern.

Leider aber deutet Kohlmaiers Modell darauf hin, daß die 5,6 Milliarden Tonnen Kohlenstoff, die jährlich bei Verbrennungsprozessen aus den Schornsteinen von Kraftwerken, Industriebetrieben und Privathaushalten entweichen, von der Vegetation nicht mehr bewältigt werden können, wenn die zunehmende Vernichtung der Tropenwälder nicht gestoppt wird. Derzeit schrumpfen diese Regionen jährlich um 140.000 Quadratkilometer.

Kohlmaier, der sein Fachwissen auch in die Enquete-Kommission des Bundestages zum Schutz der Erdatmosphäre einbringt, fürchtet eine weitere Verschärfung des Treibhauseffekts. Wenn die Prognosen der Klimaforscher zutreffen, wird sich die globale Durchschnittstemperatur innerhalb von 50 Jahren um drei Grad erhöhen. Dann, so warnt Kohlmaier, setzt der Boden als einer der größten CO2-Speicher weitere 300 Milliarden Tonnen Kohlenstoff frei – fünfzig Mal so viel, wie jährlich durch die Verbrennung von Öl, Kohle und Gas entsteht.

(erschienen in „DIE WELT“ am 5. April 1991, anlässlich der Verleihung des Philip-Morris Forschungspreis an Prof. Kohlmaier)

Was wurde daraus? Die Welternährungsorganisation FAO hat errechnet, dass alleine in Amazonien zwischen 1990 und 2010 annähernd 600.000 Quadratkilometer Regenwald verschwunden sind – dies entspricht fast der doppelten Fläche Deutschlands. Zwischen 2000 und 2005 schrumpften die bewaldeten Flächen in den meisten wichtigen Ländern aber nur noch um weniger als 1 Prozent, wie ich der Wikipedia entnehme. Eine noch verlässigere Datenquelle dürfte Our World in Data sein, wo man Zahlen der Welternährungsorganisation aufbereitet hat. Dort ist zu sehen, dass in den Jahrzenten zwischen 1990 und 2009 die jährlichen Verluste in Afrika mit etwa 0,5 % und in Amerika mit 0,25 %  zwar noch immer beträchtlich waren, dass aber im gleichen Zeitraum in Asien jeweils 0,25 % neuer Waldflächen wuchsen, und in Europa sogar 0,37 %. Das ist zwar noch immer kein Grund zum Jubeln, scheint mir aber weniger ausgeprägt als der gefühlte bzw. von den Medien transportierte Schwund.

Warnung: Das Weltklima ist in Gefahr

In Genf diskutieren derzeit Wissenschaftler und Politiker – weitgehend getrennt – über die möglichen Folgen des menschgemachten Treibhauseffektes. Grundlage der Diskussion bilden die Ergebnisse des IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), eines Expertengremiums von 170 führenden Klimaforschern aus 25 Ländern. Auftraggeber der in ihrem Umfang bisher einmaligen Studie waren das Entwicklungsprogramm der Vereinten Nationen und die „World Meteorological Organisation„.

Geballter Sachverstand: Die Wissenschaftler des IPCC arbeiteten jahrzehntelang ehrenamtlich zu den Ursachen und Folgen von Klimawandel und globaler Erwärung (Von unbekannt – Vektordaten & Logo von ipcc.ch via Wikipedia)

Nach den Worten von John Houghton, der maßgeblich an der Studie beteiligt war, stellen die Resultate des IPCC die derzeit maßgebliche Meinung der wissenschaftlichen Gemeinde dar und dienen damit als Wissensbasis für die Politiker, die sich jetzt Gedanken machen müssen über die erforderlichen Maßnahmen zur Kontrolle des Treibhauseffektes.

Dieser Effekt ist die Grundlage dafür, dass Leben auf der Erde überhaupt möglich ist. Kurzweilige Strahlung von der Sonne durchdringt die Atmosphäre relativ ungehindert. Landmassen und Ozeane nehmen diese Form der Energie auf und geben sie teilweise wieder ab, allerdings in Form langweiliger Infrarotstrahlung, welche die Atmosphäre nicht mehr ungehindert durchdringen kann.

Eine Reihe natürlicher Spurengase wie Wasserdampf, Kohlendioxid, Methan, Stickoxide und Ozon „versperren“ den Weg der Strahlung in den Weltraum und sorgen so dafür, dass die Erde um 33 Grad wärmer ist, als ohne diese Spurengase – ein „Treibhaus“ also, das Wärme speichert.

Problematisch wird dieser natürliche Prozess erst dadurch, dass eine Vermehrung der Treibhausgase zu einem drastischen Anstieg der globalen Temperaturen führen kann. Die Zunahme dieser Gase seit dem Beginn des industriellen Zeitalters ist verhältnismäßig leicht zu messen und wird nicht in Frage gestellt.

Kohlendioxid, das den größten Anteil an den treibhausrelevanten Gasen ausmacht, wurde vor 1800 noch in Konzentrationen von 280 ppm („parts per million“, also millionstel Teile) gemessen. Heute beträgt die Konzentration 353 ppm und wächst jährlich um weitere zwei Prozent. Jährlich setzt die Menschheit 20 Milliarden Tonnen Kohlendioxid frei und verbrennt dabei so viel Öl, Kohle und Gas, wie die Natur in einer Million Jahren geschaffen hat. Auch die Menge an Methan hat sich seit Ende des 19 Jahrhunderts mehr als verdoppelt.

Die zu erwartende globale Erwärmung der Erde wird nicht mehr angezweifelt. Doch welche Wege führen aus dieser Gefahr?

Die Experten des IPCC haben diese und eine Vielzahl anderer Zahlen für Modellrechnungen benutzt, um möglichst zuverlässige Aussagen über das Klima der Zukunft treffen zu können. Die gesamte Studie beschäftigt sich mit drei Fragestellungen: Arbeitsgruppe I, hat die vorliegenden Informationen zu Klimaänderungen zusammengetragen und ausgewertet. Eine zweite Arbeitsgruppe sollte aus diesen Daten Vorhersagen ableiten über die Auswirkungen der erwarteten Klimaänderungen auf Umwelt, Landwirtschaft und die Erdbevölkerung im Ganzen. Die dritte Arbeitsgruppe schließlich hatte die Aufgabe, den politischen Entscheidungsträgern Maßnahmen aufzuzeigen, mit denen die drohende Klimaänderung am sinnvollsten zu verhindern wäre.

Die Wissenschaftler sind sich darin einig, dass die Temperatur auf unserem Planeten während der nächsten Jahrzehnte ständig weiter ansteigen wird, und zwar unabhängig davon, ob die Freisetzung von Treibhausgasen jetzt drastisch reduziert wird, oder nicht. Diese scheinbar paradoxe Situation erklärt sich aus der Tatsache, dass die meisten Gase, die zum Treibhauseffekt beitragen, jahrzehntelang in der Atmosphäre verbleiben. Reduktionen, die jetzt erfolgen, werden also erst im nächsten Jahrtausend spürbare Auswirkungen haben.

Auch wenn die Prognosen der Wissenschaftler noch mit vielen Fragezeichen versehen sind, wird die globale Erwärmung auf 0,3 Grad Celsius pro Jahrzehnt geschätzt. Dieser Vorgang wird über hundert Jahre anhalten, wenn jetzt keine drastischen Maßnahmen ergriffen werden. Die Erwärmung der Erde wird dann größer sein als alles, was in den letzten 10.000 Jahren beobachtet wurde.

Schon während der letzten hundert Jahre hat sich Erde um 0,3 bis 0,6 Grad erwärmt. Die fünf wärmsten Jahre seit Beginn einer globalen Wetterbeobachtung lagen alle zwischen 1980 und 1990. Die beobachtete Erwärmung stimmt mit den Klimamodellen gut überein, bewegt sich aber noch in derselben Größenordnung wie die natürlichen Schwankungen des Klimas.

Das „Signal“, also das Ansteigen der Temperaturen in Bereiche, die außerhalb der natürlichen Schwankungsbreite liegen, wurde bisher noch nicht beobachtet. Nach Meinung der Wissenschaftler ist dies allerdings nur noch eine Frage der Zeit: „Wahrscheinlich wird das Signal in den nächsten zehn Jahren noch nicht beobachtet werden“, heißt es in der Zusammenfassung der Ergebnisse. „Dann aber werden die zu erwartenden Klimaänderungen noch stärker sein als heute“, betonen die Klimatologen.

Die Klimatologen haben sich aber nicht nur mit düsteren Prophezeiungen zufriedengegeben, die beschreiben, was passiert, wenn weiterhin gigantische Mengen an Treibhausgasen in die Atmosphäre geschleudert werden, wenn Tropenwälder abgeholzt werden und die Bevölkerung um das Jahr 2050 die Zehn-Milliarden-Marke überschreitet. Zwei Szenarien werden beschrieben, mit denen ein Ausweg möglich erscheint. Sollten diese Szenarien umgesetzt werden, wird der beobachtete Trend gegen Mitte des 21. Jahrhunderts abbrechen. Spät, aber vielleicht nicht zu spät.

(erscheinen in der WELT am 31. Oktober 1990. Letzte Aktualisierung am 29. April 2017)

Was ist daraus geworden? Leider ist das Thema „Globale Erwärmung“ zu einem traurigen Lehrstück geworden, wie Lobbyisten erfolgreich Zweifel sähen, um wissenschaftliche Erkenntnisse zu diskreditieren und handfeste Empfehlungen an die Politik zu unterlaufen. Nach 27 Jahren sind sämtliche Vorhersagen der Klimaforscher eingetroffen. Im gleichen Zeitraum wurde die meisten Gegenmaßnahmen sabotiert oder sind im Sand verlaufen sind, weil sich die größten Umweltverschmutzer vor ihrer Verantwortung drücken. Die Rechnung werden die nächsten Generationen zahlen – vor allem in den armen Ländern.