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Klimastudien in der Polarnacht

Nach langer, unfreiwilliger Unterbrechung unterhält Deutschland jetzt wieder eine Forschungsstation in der Arktis. Die in Ny-Ålesund auf der norwegischen Insel Spitzbergen gelegene, nach dem Pionier der deutschen Polarforschung, Carl Koldewey, benannte Station wurde am vergangenen Samstag offiziell eröffnet.

Deutsche Forschungsstation in der Arktis eröffnet

Ny-Ålesund befindet sich auf 79 Grad nördlicher Breite und war bis vor wenigen Jahren die nördlichste Bergwerkssiedlung der Welt. Heute sind in die alten Gebäude vorwiegend norwegische, britische, japanische und deutsche Wissenschaftler eingezogen. Sie nutzen die günstige Lage- der Nordpol ist nur runde 1500 Kilometer entfernt – für eine Reihe von Untersuchungen, die von der Erforschung der Lufthülle und dem Verhalten der Gletscher bis zu Studien an der einheimischen Tier- und Pflanzenwelt reichen.

Die Carl-Koldewey-Station, die vom Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven (AWI) unterhalten wird, besteht aus einem zweigeschossigen Stationsgebäude, dem „Blauen Haus“ mit vier Wohn-, drei Arbeitsräumen und einem Tagungsraum. Angegliedert sind ferner Laborräume für chemische und geophysikalische Untersuchungen sowie mehrere Laborcontainer für das Ozonerforschungsprogramm des AWI.

Die Arktis sei der Schlüssel zum Verständnis der globalen Umweltveränderungen, betonte der Parlamentarische Staatsseketär im Bundesministerium für Forschung und Technologie, Bernd Neumann, anläßlich der Eröffnungszeremonie. „Modellrechnungen zeigen, daß der Temperaturanstieg aufgrund des Treibhauseffektes in der Arktis zwei- bis dreimal höher ist als in Mitteleuropa. Die Schädigung der Ozonschicht ist außerdem in den Polarregionen am stärksten ausgeprägt.“

Professor Gotthilf Hempel, Direktor des AWI, bezeichnete die Eröffnung der Station als einen „Meilenstein in der Geschichte der deutschen Arktisforschung“. Zwar hatten sich bereits 1881 im Rahmen des Ersten Polarjahres die ersten deutschen Forscher in die Arktis gewagt und auch die von Alfred Wegener 1930 in Grönland errichtete „Eismitte-Station“ hatte für einiges Aufsehen gesorgt. An die Aktivitäten des „anderen Deutschland“ erinnern noch heute die Überreste einer Forschungsstation, die 1958 anläßlich des Ersten Geophysikalischen Jahres in der Nähe von Ny-Ålesund errichtet wurde.

Erstmals existiert jetzt aber eine Basis, von der aus kontinuierliche Untersuchungen deutscher Wissenschaftler möglich sind. De facto allerdings ist die Carl-Koldewey-Station schon seit Oktober 1990 in Betrieb; damals hatten die beiden ersten deutschen Überwinterer des AWI, Dr. Wolfgang Breitschuh und Detlef Kittler, ihre Arbeit aufgenommen und während der mehrmonatigen Finsternis der Polarnacht die ersten meteorologischen und luftchemischen Messungen angestellt.

Seit dem 1. Juli dieses Jahres werden von Dr. Roland Neuber und Thorsten Schmitt tägliche Ballonaufstiege meteorologischer Sonden durchgeführt, die Druck, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Windgeschwindigkeit messen. Die Daten werden an den norwegischen Meteorologischen Dienst weitergeleitet und von dort in das Welt-Wetternetz eingespeist. Für die unteren Luftschichten, in denen die Ballonsonden keine guten Meßwerte der Windgeschwindigkeit erreichen, wurden bis zum November letzten Jahres Untersuchungen mit einem akustischen Meßsystem angestellt, das aus drei schwenkbaren Schalltrichtern besteht.

Dieses Sodar (Sonar Detection and Ranging) erlaubt es, kurze Schallsignale stark gebündelt in die Atmosphäre zu entsenden. Der aus Höhen bis zu 500 Metern reflektierte Schall wird dann mit empfindlichen Mikrophonen gemessen. Aus den empfangenen Signalen können Windgeschwindigkeit und Windrichtung, aber auch Turbulenzen vom Boden aus bestimmt werden. Zum Leidwesen der Wissenschaftler ist die Anlage seit November 1990 wegen eines technischen Defektes außer Betrieb.

Mehr Glück hatten die Forscher mit der Luftchemie; wie Neuber erklärte, füllen vor allem die Ozonmessungen mit einem gepulsten Laser (Lidar) eine Lücke im weltweiten Meßnetz. Anders als die Messungen der benachbarten norwegischen Forschungsstation, ergibt sich mit dem Lidar ein recht genaues Bild der Ozonverteilung in verschiedenen Luftschichten von 15 bis 40 Kilometern Höhe.

In diesen Regionen spielt sich auch die Entstehung des arktischen Ozon1ochs ab, das erst im letzten Jahr nachgewiesen wurde. Durch eine technische Finesse des Geräts ist Neuber in der Lage, Messungen auch am Tage durchzuführen, was unter der Mitternachtssonne einen unschätzbaren Vorteil gegenüber „gewöhnlichen“ Lidars darstellt.

In wenigen Tagen werden in der neuen Forschungsstation auch die ersten Biologen eintreffen. Sie wollen die Makroalgen des Königsfjordes untersuchen und der Frage nachgehen, in welchem Umfang die Pflanzen Bromverbindungen in die Atmosphäre abgeben.

(erschienen in „DIE WELT“ am 14. August 1991)

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.

Kommentar: Klare Sprache

Der Wille, Andere anzuhören, ist Grundlage für gerechte Entscheidungen – nicht nur in der Politik. Offensichtlich war die Mehrheit der politisch Verantwortlichen in Genf aber nicht bereit, den Ratschlägen der weltbesten Klimaforscher die gebotene Aufmerksamkeit zu schenken.

Über die Klimapolitik habe ich mich damals schon geärgert, aber das Vertrauen des Chefredakteurs Manfred Schell hat mich sehr gefreut: Mein erster Kommentar bei der WELT nach nur zwei Monaten als Redakteur im Wissenschaftsressort.

Namentlich die Hauptproduzenten des Treibhausgases Kohlendioxid – die Vereinigten Staaten und die Sowjetunion – wollen sich aus der Verantwortung stehlen und ziehen sich auf angebliche Unsicherheiten in den Prognosen der Wissenschaftler zurück. Andere, wie die britische Premierministerin Margaret Thatcher, formulieren wohlklingende Erklärungen, um ihre Bremserrolle auf dem Gebiet des Umweltschutzes zu kaschieren. Da nützt es wenig, wenn Deutschland, Frankreich oder die kleine Schweiz drastische Maßnahmen beschließen, um ihrer Verantwortung für das Weltklima gerecht zu werden.

Seit Mai dieses Jahres liegt die Bilanz der führenden Klimaexperten vor. 170 Fachleute aus 25 Ländern haben eine Zusammenfassung des heutigen Standes der Klimaforschung vorgelegt, kondensiert auf 25 Seiten, geschrieben in verständlicher und klarer Sprache. Niemand behauptet, alle Fragen beantworten zu können, doch sind die Empfehlungen eindeutig:

Gehandelt werden muss jetzt, denn die 20 Milliarden Tonnen Kohlendioxid, welche jährlich buchstäblich verheizt werden, haben im Zusammenspiel mit FCKW, Methan und anderen Gasen die Zusammensetzung der Erdatmosphäre schon stärker verändert, als jemals zuvor in der Geschichte der Menschheit.

In Genf saßen Wissenschaft und Politik zwar am gleichen Tisch – aber nicht zur gleichen Zeit. Wenn dieses Beispiel Schule macht, sollte man auf derartige Konferenzen lieber verzichten: Durch die reduzierte Reisetätigkeit tausender Politiker, Forscher und Medienvertreter würde weniger CO2 produziert, man hätte dann einen konkreten Schritt gegen die globale Erwärmung getan.

(Erschienen in der WELT am 8. November 1990)

Berichte der Enquete-Kommission Erdatmosphäre

Drei Drucksachen des Deutschen Bundestages sind die Grundlage für die Darstellung der drängendsten Umweltprobleme unserer Zeit. In insgesamt vier Bänden werden die Ergebnisse der Enquete-Kommission „Vorsorge zum Schutz der Erdatmosphäre“ dargelegt. Von der Zerstörung der Ozonschicht über den Schutz der Tropenländer bis zu globalen Klimaveränderungen reicht die Thematik. Zahlreiche Abbildungen begleiten den klar und verständlich gehaltenen Text, dem eine weite Verbreitung auch in öffentlichen Bibliotheken zu wünschen wäre.

Schutz der Erdatmosphäre“, 640 S., 48 Mark; „Schutz der Tropenwälder“, 983 S.,58 Mark; „Schutz der Erde“ (zwei Bände, ab Januar im Handel), ca, 1600 S., 98 Mark. Economica Verlag/Verlag C. F. Müller.

(erschienen in der WELT  am 8. November 1990. Aktualisiert am 7. Mai 2017)

P.S.: Habe leider nur zwei der drei Drucksachen zum Download gefunden: Schutz der Erdatmosphäre, und Schutz der Erde