Starkregen in Wiesbaden

Folgen des Treibhauseffekts

Auswirkungen einer zusätzlichen Treibhauserwärmung von ein bis einigen Grad Celsius er­scheinen angesichts der natürlichen Temperaturschwankungen zwischen Tag und Nacht von etwa zehn Grad, zwischen Sommer und Winter von etwa dreißig Grad, rein gefühlsmäßig wenig sig­ni­fikant zu sein. Der Blick in die geschichtliche Vergangenheit belehrt uns schnell eines Besse­ren.

Vor etwa 2000 Jahren wurden die ehemals fruchtbaren Kornkammern Roms in Nord­afri­ka nicht zuletzt durch einen regionalen Anstieg der mittleren Temperaturen um nur einem Grad Celsius zu Trockenwüsten. Ein Temperaturrückgang um nur ein halbes Grad, wie vor einigen hundert Jahren, trug in Mit­teleuropa wesentlich zu Hungersnöten wegen der rückläufigen Ernteerträge und da­durch bedingten Auswanderung vieler Menschen nach Amerika bei.

Hinsichtlich möglicher Auswirkungen einer steigenden Erwärmung im Treibhaus Erde um eini­ge wenige Grad Celsius sind zu unterscheiden zwischen mehr oder minder absehbaren Folgewirkungen und nicht absehbaren Risiken möglicher Folgewirkungen

Absehbare Folgewirkungen

Verschiebung von Klimazonen: In den feuchten Tropen werden sich die Niederschläge erhöhen. Dagegen werden sich die subtropischen Trockenzonen ausweiten, im wesentlichen polwärts – um etwa 200 bis 300 Kilometer pro Grad Temperaturanstieg. Das hat große Auswirkungen auf die heute fruchtbaren Kornkammern in Südeuropa, USA, China, Südamerika und Australien. Zudem ist mit einer Ausbreitung von Tropenkrankheiten in heute gemäßigte Klimazonen zu rechnen.

Überflutete Straße, Feuerwehrleute beim Abpumpen
Starkregen nehmen durch Klimawandel zu

Höhere Windgeschwindigkeiten, mehr Stürme, mehr Stark-Niederschläge: Eine steigende Treibhauserwärmung bedingt notwendigerweise eine steile  Zu­nah­me der Wasserverdunstung vor allem über den tropischen Meeren. Bei der nachfolgenden Kon­densation dieses Wasserdampfes in der Troposphäre in Hö­hen von etwa fünf bis zehn Kilometern bewirkt die als potentielle Energie freigesetzte Kon­den­sationswärme eine Ver­stär­kung des Luftdruckgefälles – beispielsweise zwischen den sub­tropischen Hochdruckgebieten und den subpolaren Tiefdruckgebieten. Windströmungen werden dadurch intensiver.

Der bis zum Jahr 2000 in den letz­ten Jahrzehnten beobachtete Tem­peraturanstieg, im globalen Mittel um etwa 0,8 Grad Celsius, über den tropischen Meeren von etwa einem Grad Celsius, ist korreliert mit dem beobachteten Anstieg des Was­ser­dampfgehaltes der Luft über den tropischen Meeren um etwa zehn bis zwanzig Prozent. Parallel kommt es zu einer Erhöhung des Luftdruckgefälles zum Beispiel zwischen Azoren-Hoch und Island-Tief um etwa sechs Hektopascal (hPa) beziehungsweise dreißig Prozent und weltweit mit einer entsprechenden Er­höhung der Windgeschwindigkeiten um etwa fünf bis zehn Prozent beziehungsweise der Wind­energie um zehn bis zwanzig Prozent. Dies führt zu erhöhten Sturmschäden, vor allem durch Wirbelstürme in den tro­pischen Zonen. Innerhalb der letzten drei Jahr­zehn­te hat die Zahl von Stür­men und Sturmfluten mit katastrophalen Schäden be­reits gravierend zugenommen. Die erhöhte Wasserverdunstung vor allem über den tropischen Meeren führt des weiteren auch regional zu ent­spre­chend erhöhten (Stark-)Niederschlägen.

Existentielle Bedrohung der Wälder in gemäßigten und nördlichen Breiten: Eine Temperaturerhöhung um mehrere Grad Celsius innerhalb dieses Jahr­hun­derts würde aller Voraussicht nach katastrophale Aus­wirkungen auf die weltweiten Waldbestände haben:  In den Tro­pen findet bereits heute die groß­flä­chi­ge Waldvernichtung vornehmlich zur Deckung des steigenden Landbedarfs für land­wirtschaftliche Nutzung statt. Zusätzlich  würde der skizzierte Temperaturanstieg die Wäl­der in den gemäßigten und nördlichen Kli­ma­zonen rasch durch steigenden Kli­ma­streß und vermehrte Wind­ein­wir­kun­gen, noch gefördert durch Schad­stoffbelastungen und Schädigung durch er­höh­te UV-Einstrahlung – bedingt durch die Abnahme des Ozongehaltes der Luft in der Stratosphäre – großflächig in ihrer Existenz bedrohen und zu­neh­mend vernichten. Eine Wiederaufforstung mit an das geänderte Klima an­ge­pass­ten Baumarten hätte nur Aussicht auf Erfolg, wenn der Temperaturanstieg die maxi­male Anpassungsgeschwindigkeit  natürlicher Wälder von maximal einem Grad Celsius Tem­peraturveränderung pro Jahrhundert nicht merklich über­stei­gen würde.

Zunahme von Wetter-Extrema: Die Variabilität des Wetters wird zunehmen, dabei werden regional Wetter-Extrema, wie zum Beispiel Starkniederschläge (unter anderem Elbehochwasser 2002) und Dürreperioden, Hitze wie in Europa im Sommer 2003 und Kälteperioden hin­sicht­lich Ausmaß, Dau­er und Häufigkeit zunehmen.

Nichtabsehbare Risiken möglicher Folgewirkungen

Änderungen der Intensität von Meeresströmungen (zum Beispiel Golfstrom): Der Golfstrom bringt mit einem Fluss von etwa hundert Millionen Kubikmeter (m³) Wasser pro Sekunde jähr­lich eine Wärmemenge von etwa 150.000 Exajoule (EJ). Das entspricht knapp drei Prozent der jähr­lichen Sonnenlichteinstrahlung beziehungsweise fast 400-mal mehr als die weltweit jährlich ein­ge­setzte Menge technischer Energie. Die wärmende Strömung verläuft aus äquatorialen Breiten im Westen des Atlantik in nordöstliche Bereiche des Atlantik.

Infografik. Weltkugel mit einer Ozeanzirkulation, die durch verzweigte Linien dargestellt ist. Im nördlichen Nordatlantik und bei der Antarktis zwei Markierungen mit der Beschriftung, dass dort das Wasser absinkt.
Schematische Darstellung der Thermohalinen Zirkulation

Eine wesentliche Pumpe, die den Golfstrom antreibt, ist das Ausfrieren des schließlich ab­gekühlten Wassers an der Unterseite der schwimmenden polaren Eiskappe. Mit dem so erhöhten Salzgehalt des verbliebenen Wassers wird dieses schwerer als das dar­unter befindliche Wasser. Es sinkt deshalb in die Tiefe der Meere ab. Bereits durch eine ge­ringfügige Abnahme des Salz­ge­halts des Meerwassers durch erhöhten Eintrag von Schmelz­wasser aus Glet­schern und Meereseis, zum anderen durch ein bei steigender Tem­peratur im Treib­haus Erde mehr oder minder weitgehendes Abschmelzen der schwim­men­den nordpolaren Eisdecke,  kann diese Pumpe ihren Dienst mehr oder minder ver­sa­gen.

Erste Anzeichen davon sind bereits erkennbar. So nahm die mittlere Dicke dieser Eisdecke um etwa vierzig Prozent auf der­zeit 1,8 Meter innerhalb der letzten zwei Jahrzehnte ab. Die dazu be­nö­tigte Schmelz­wär­me entspricht der durch den bisher beobachteten Tem­pe­ra­tur­anstieg er­höh­ten Wär­me­ein­strahlung. Damit kann die Stär­ke des Golf­stroms relativ plötzlich, innerhalb von Jahren bis Jahr­zehn­ten, drastisch abneh­men. In einem solchen Fall würde die mittlere Temperatur in West-, Mittel- und  Nordeuropa um  mehrere Grad Celsius sinken und damit unter anderem die  land­wirt­schaft­­lichen Ernte­erträge drastisch zurückgehen lassen.

Abschmelzen des Westantarktischen Eisschildes und Anstieg der Meeres­spie­gel um etwa fünf Meter: Während das nordpolare, im Wasser schwimmende Eis bei steigenden Tem­pe­ra­turen rasch abschmelzen kann, ohne die Höhe des Meeresspiegels dabei stark zu ver­än­dern, könnte das südpolare, auf dem Festland der Antarktis auf­lie­gende Eis nur in extrem langen Zeiträumen merklich abschmelzen. Vor­über­ge­hend könnte ein Tem­pe­ra­turanstieg in der Antarktis zu erhöhten Schneenie­der­schlägen führen und damit den An­stieg des Meeresspiegels mildern. Bedrohlich sind aber die westantarktischen Schelf­eise zusammen mit den an sie an­gren­zen­den marinen Eisschilde. Diese könnten sich bei einer Erhö­hung von Was­sertemperatur und Auftrieb durch erhöhten Meeresspiegel vom Boden lö­­sen, ins Meer gleiten und dann schmelzen. Genau dies ist in der Warm­zeit vor 120.000 Jah­ren geschehen, als die Temperatur auf der Erde im globalen Mittel nur um etwa ein bis zwei Grad höher war als heute. Eine weitere Folge. Der Mee­res­spie­­gel würde um weitere fünf bis sechs Meter steigen. Dabei wurden für einige 10.000 Jahre weltweit Kü­sten­ge­bie­te überflutet, von welchen derzeit insgesamt bis zu fünfzig Prozent der Erd­be­völ­kerung ab­hängig sind. Sei es, weil sie dort leben, sei es, weil sie aus die­sen Ge­bie­ten Nahrung be­ziehen.

Derzeit kann man noch nicht absehen, ob ein solches Abschmelzen der west­ant­ark­ti­schen Schelfeise und der marinen Eisschilde bei zunehmender Tem­pe­ra­tur und stei­gen­dem Meeresspiegel wiederum und gegebenenfalls wann ein­tre­ten könnte. Ein sol­cher Prozeß würde sich über einige Jahrhunderte hin­zie­hen. Im Laufe der nächsten hundert Jahre ist ein solches Geschehen (noch) nicht zu erwarten. Wir wissen allerdings nicht, ob wir durch die jetzt und in na­her Zukunft verursachten Spurengasemissionen und den dadurch bewirkten Temperaturanstieg bereits die Lunte für die Auslösung des obigen Prozesses zünden. Ebenso könnte eine steigende Temperatur auch Teile des Fest­land­eises auf Grönland abschmelzen, wie dies in der Warmzeit vor 120.000 Jah­ren  geschehen ist und dadurch der Meersspiegel um ein bis zwei Meter gestiegen ist.

Umkippen des erst seit 10.000 Jahren temperaturstabilen Klimas in einen Klima­zu­stand mit rapiden Temperaturfluktuationen: Das vielleicht bedrohlichste Risiko einer raschen Aufheizung der unteren  At­mo­sphä­re um mehrere Grad Celsius ist ein Übergang des Klimas aus seinem  re­la­tiv tem­pe­ra­tur­sta­bilen Zustand, wie er erst seit etwa 11.000 Jahren seit Beginn der heutigen Warmzeit be­­steht, in einen temperaturinstabilen Zustand mit starken und raschen Tem­pe­ra­tur­fluk­tua­tionen. Ein solcher Zustand war typisch nicht nur in der der heutigen Warmzeit vor­an­gegangenen Eiszeit, sondern wahr­scheinlich auch in der vorigen Warmzeit vor etwa 115.000 bis 125.000 Jahren. In dieser Zeit lag das globale Temperaturmittel über Zeit­räume von Jahr­hunderten gemittelt nur etwa ein bis zwei Grad Celsius über dem Tem­pe­ra­tur­mit­tel der heutigen Warmzeit. Bei einem solchermaßen instabilen Klima wäre eine dau­er­haft ergiebige Landwirtschaft zur Sicherung der Ernährung einer Welt­be­völ­ke­rung von sechs oder künftig noch mehr Milliarden Menschen nicht möglich.