Klima (eBook)

Mojib Latif (Autor)

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2015 | 1. Auflage
130 Seiten
S. Fischer Verlag GmbH
978-3-10-560412-0 (ISBN)

Infos

FISCHER KOMPAKT. Verlässliches Wissen kompetent, übersichtlich und bündig dargestellt. Eine fundierte Darlegung der wissenschaftlichen Grundlagen der Klimaforschung und der Prognosen für die Entwicklung des Klimas im 21. Jahrhundert. (Dieser Text bezieht sich auf eine frühere Ausgabe.)

Mojib Latif, Professor am Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, ist einer der bekanntesten Meteorologen und Klimaexperten Deutschlands. Er hat zahlreiche Studien zum Klimawandel veröffentlicht und ist ein gefragter Interviewpartner im Fernsehen und Radio. Für seine Fähigkeit, komplizierte Forschungsergebnisse verständlich zu erklären, wurde er u.a. mit dem Max-Planck-Preis für öffentliche Wissenschaft ausgezeichnet.

Textauszug

Grundriss

Wissenschaftliche Grundlagen

Was ist der Unterschied zwischen Wetter und Klima?

Als Klimaforscher wird man oft gefragt, wie das Wetter am folgenden Tag werden wird. Der Laie unterscheidet offenbar nicht zwischen Wetter und Klima. Die Wetterforschung befasst sich mit der Entstehung, Verlagerung und der Vorhersage einzelner Wetterelemente, etwa eines bestimmten Tiefdruckgebietes oder eines Hurrikans, während die Klimaforschung an der Gesamtheit der Tiefs und Hurrikane interessiert ist und sich beispielsweise der Frage widmet, wie viele Tiefs oder Hurrikane es nächstes Jahr geben wird oder ob sie sich infolge der globalen Erwärmung intensivieren werden. Die Weltorganisation für Meteorologie (WMO) definiert das Klima als die Statistik des Wetters über einen Zeitraum, der lang genug ist, um diese statistischen Eigenschaften auch bestimmen zu können. Während das Wetter den physikalischen Zustand der Atmosphäre zu einem bestimmten Zeitpunkt an einem bestimmten Ort beschreibt, ist Klima erst dann vollständig beschrieben, wenn auch die Wahrscheinlichkeit für Abweichungen vom Mittelwert angegeben werden kann, also auch die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von extremen Wetterereignissen, wie beispielsweise der Elbeflut des Jahres 2002 oder der Dürre in Deutschland im Jahr darauf. Zur Beschreibung des Klimas wird in der Regel eine Zeitspanne von 30 Jahren als Bezugszeitraum herangezogen.

Der Begriff »Klima« ist von klinein, dem griechischen Wort für »neigen«, abgeleitet, denn Sommer und Winter sind Folge der Neigung der Erdachse relativ zur Bahnebene der Erde um die Sonne, der so genannten Ekliptik. Gegenwärtig beträgt die Neigung 23,5 Grad, wodurch während des Nordsommers die Nordhalbkugel und während des Südsommers die Südhalbkugel stärker von der Sonne bestrahlt wird. Die übliche geographische Einteilung in Klimazonen folgt überwiegend dem daraus resultierenden Jahresgang meteorologischer Größen wie etwa der Temperatur und des Niederschlags. Die Neigung der Erdachse wie auch andere Erdbahnparameter schwanken im Laufe der Jahrtausende und sind mit dafür verantwortlich, dass es in der Erdgeschichte immer wieder starke Klimaumschwünge gegeben hat.

Die im Jahresgang und im Mittel unterschiedliche Einstrahlung der Sonne am Äquator und am Pol sorgt für starke räumliche Unterschiede in der Oberflächentemperatur der Erde. Die daraus resultierenden horizontalen Temperaturunterschiede in der unteren Atmosphäre führen zu Luftdruckunterschieden. Unter dem Einfluss der Schwerkraft und der Rotation der Erde entstehen schließlich die Winde. Die mittleren dreidimensionalen Windverhältnisse bezeichnet man als »allgemeine Zirkulation« der Atmosphäre. Die Atmosphäre ist aber kein isoliertes System, sondern steht mit anderen Komponenten des Erdsystems in Wechselwirkung, der Hydrosphäre (Ozeane und Wasserkreislauf auf Kontinenten und in der Atmosphäre), der Kryosphäre (Eis und Schnee), der Biosphäre (Tiere und Pflanzen), der Pedosphäre (Boden) und der Lithosphäre (Gestein). Diese Bestandteile definieren das Klimasystem (siehe Abbildung 1) und sie bewegen sich mit völlig unterschiedlichen Geschwindigkeiten und haben drastisch unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten und Wärmekapazitäten. Die Dynamik des Klimasystems und die daraus folgende Statistik des Klimas wird daher durch die stark unterschiedlichen Zeitskalen der individuellen Komponenten geprägt. Die untere Atmosphäre passt sich in Stunden den Bedingungen an der Oberfläche an, die Tiefenzirkulation der Ozeane reagiert erst in Jahrhunderten voll auf eine veränderte Zusammensetzung der Atmosphäre, und ein großes Inlandeisgebiet wie die Antarktis braucht dazu viele Jahrtausende. Klimaveränderungen können einerseits aus Wechselwirkungen zwischen den individuellen Komponenten, beispielsweise zwischen Ozean und Atmosphäre, resultieren oder extern angeregt werden, beispielsweise durch eine Veränderung der solaren Einstrahlung, durch Vulkanausbrüche oder durch eine Veränderung der Zusammensetzung der Erdatmosphäre. In den letzten hundert Jahren gewinnt aber auch der Mensch immer mehr Bedeutung für das Klima, indem er klimarelevante Spurengase in die Atmosphäre emittiert, dadurch die Strahlungsbilanz der Atmosphäre verändert und so zu einer globalen Erwärmung der Erde beiträgt.

Abbildung 1: Schematische Darstellung des Klimasystems der Erde

Die Zusammensetzung der Atmosphäre

Die optimalen Lebensbedingungen auf der Erde verdanken wir u.a. der chemischen Zusammensetzung der Erdatmosphäre, die sich von der anderer Planeten im Sonnensystem deutlich unterscheidet. Die Hauptbestandteile der Erdatmosphäre sind Stickstoff (N2) mit 78 % und Sauerstoff (O2) mit 21 %, die zusammen also einen Anteil von etwa 99 % haben. Unser lebensfreundliches Klima auf der Erde haben wir aber einigen wenigen anderen Gasen zu verdanken, die zwar nur in winzigen Spuren vorkommen (daher der Name Spurengase), jedoch einen starken Einfluss auf das Klima der Erde ausüben, indem sie den Strahlungshaushalt der Erde beeinflussen. Hierzu zählen vor allem der Wasserdampf (H2O), das Kohlendioxid (CO2) und Ozon (O3). So hat beispielsweise das Kohlendioxid z. Zt. nur einen Anteil von etwa 0.037 % (370 ppm, ppm = parts per million), es ist aber für unser derzeitiges und künftiges Klima von großer Bedeutung.

Abbildung 2: Die Zusammensetzung der Atmosphäre

Abbildung 3: Zeitliche Entwicklungen der drei Spurengase Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4) und Distickstoffoxid (Lachgas, N2O) in den letzten 1000 Jahren. Ebenfalls angegeben sind die entsprechenden Strahlungsantriebe. Man erkennt deutlich den Anstieg der Konzentrationen seit Beginn der Industrialisierung (nach IPCC 2001a).

Messungen belegen zweifelsfrei, dass der Mensch durch seine vielfältigen Aktivitäten die Zusammensetzung der Atmosphäre verändert und dabei insbesondere die Konzentration der langlebigen klimarelevanten Spurengase erhöht (Abbildung 3, Tabelle 1). Dies ist der Kern des Klimaproblems. So stieg die Konzentration von Kohlendioxid (CO2) um etwa 30 %, die des Methans (CH4) um ca. 150 % und die des Distickstoffoxids (Lachgas, N2O) um etwa 17 % gegenüber ihren vorindustriellen Werten an. Die Gründe sind vielfältig. Sie liegen im starken Anstieg der Verbrennung fossiler Energieträger ebenso wie in der Ausweitung der industriellen Produktion, in Änderungen bei der Landnutzung oder bei der Ausweitung der Viehwirtschaft. Zum Teil gelangen völlig neue Stoffe wie die Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) in die Atmosphäre, die in der Natur praktisch nicht vorkommen, sondern ausschließlich durch den Menschen erzeugt werden.

Alle diese Stoffe und Gase, zu denen auch Wasserdampf und Ozon gehören, haben eine besondere Eigenschaft. Sie lassen die von der Sonne (vor allem im sichtbaren, kurzwelligen Bereich) auf die Erde einfallende, energiereiche Strahlung nahezu ungehindert passieren, absorbieren teilweise aber die im Gegenzug von der erwärmten Erde ausgehende langwellige Strahlung. Dies ist, vereinfacht gesagt, die Natur des »Treibhauseffekts«. Die dabei beteiligten Gase werden allgemein als »Treibhausgase« bezeichnet.

Die vom Menschen in die Atmosphäre emittierten Treibhausgase haben relativ lange Lebensdauern. Beim Kohlendioxid schwankt die Lebensdauer stark in Abhängigkeit vom betrachteten Entfernungsprozess, sie beträgt im Mittel aber etwa hundert Jahre. Darüber hinaus schwanken die Raten der Konzentrationsänderungen auch innerhalb bestimmter Grenzen, die in der Tabelle angegebenen Zahlen sind daher als Mittelwerte über die 1990er zu verstehen. Die Spurengase verteilen sich wegen ihrer langen Lebensdauer über den Erdball und sind daher global wirksam, unabhängig vom Ort ihres Ausstoßes. Da die Senken nicht ausreichen, um die durch den Menschen in die Atmosphäre eingebrachten Treibhausgase komplett zu entfernen, steigen ihre Konzentrationen an. Dabei verhält es sich so ähnlich wie mit der Staatsverschuldung bei uns in Deutschland, die durch laufende Neuverschuldung immer weiter in die Höhe getrieben wird. Selbst ein Zurückfahren der Neuverschuldung, sagen wir auf die Hälfte des Vorjahres, würde die Schuldenlast ansteigen lassen. Ein geringfügiges Zurückfahren des Ausstoßes der Treibhausgase durch den Menschen hätte einen entsprechenden Effekt, die Konzentrationen der meisten Treibhausgase würden trotzdem weiter ansteigen.

Tabelle 1: Die wichtigsten anthropogenen Spurengase und einige ihrer Charakteristika (nach IPCC 2001). Die Einheiten ppm, ppb und ppt sind aus dem Englischen übernommen und bedeuten parts per million, parts per billion und parts per trillion.

Der natürliche Treibhauseffekt

Wenn über das Klimaproblem gesprochen wird, fällt oft das Stichwort Treibhauseffekt, eine natürliche Eigenschaft der Erdatmosphäre. Es ist dieses Phänomen, das uns die optimalen Lebensbedingungen auf der Erde garantiert. Wegen der Analogie mit den Vorgängen in einem Treibhaus,...

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 15.5.2015
• Verlagsort: Frankfurt am Main
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Schulbuch / Wörterbuch ► Lexikon / Chroniken
• Themenwelt: Technik
• Schlagworte: Alpen • Antarktis • El Niño • Erderwärmung • Erwärmung • Fischer Kompakt • Golfstrom • Heißzeit • Inlandeis • Inlandeisschild • Klimaänderung • Klimamodell • Klimamodellierung • Klimasystem • Kondensstreifen • Kryosphäre • Meereis • Meeresspiegel • Nordatlantik • Oszillation • Ozon • Pazifik • Sachbuch • Schelfeis • Starkregen • Strahlung • Stratosphäre • Vegetation • Vulkaneruption
• ISBN-10: 3-10-560412-X / 310560412X
• ISBN-13: 978-3-10-560412-0 / 9783105604120