Die grossen Risiken des Klimawandels bei Erwärmung über 2 Grad

01.Februar 2010

Warum gerade zwei Grad, wenn es etwas mehr ist, ist es halt wärmer und erfordert mehr Adaption, zukünftige Generationen können es immer noch korrigieren, wenn es zu viel sein sollte – so ähnlich ist wohl die Einschätzung vieler in der Klimadiskussion. Die Klimaforscher haben bis jetzt hauptsächlich die kurzfristigen Folgen für die  nächsten 100 Jahre in verschiedenen Szenarien kommuniziert. Kaum die längerfristigen Folgen, wie gross diese sein könnten, wann sie eintreten könnten und ob sie irreversibel sein könnten. Eine gewisse Scheu, des Alarmismus bezichtigt zu werden, spielt dabei möglicherweise mit – die langfristigen Bedrohungen sind tatsächlich, auch wenn man sie noch so sachlich und nüchtern betrachtet, von einer die Alltagsvorstellung sprengenden Dimension. Vielleicht spielt auch die grössere Unsicherheit der Datenlage eine Rolle, was die längerfristige Perspektive betrifft.

Gerade in diesem Punkt hat die Forschung jedoch in letzter Zeit spektakuläre Fortschritte erzielt. Vor allem mittels Sedimentuntersuchungen ist eine erstaunlich genaue Rekonstruktion der Erdgeschichte der letzten 65 Millionen Jahre  (Känozoikum oder englisch Cenozoic) möglich geworden (siehe auch unseren früheren Beitrag dazu). In diesem Zeitraum gab es viel grössere Temperaturunterschiede als während der jüngeren Eiszeitphasen. Was führte zu diesen grossen Temperaturschwankungen? Das Verständnis der Mechanismen ermöglicht es die Gefahr von Extrementwicklungen durch unseren CO2 Ausstoss abzuschätzen.

Die folgende kurze Zusammenfassung der wichtigsten Resultate beruht auf der folgenden sehr lesenswerten wissenschaftlichen Publikation:  Target Atmospheric CO2: Where should humanity aim? Open Atmospheric Sciences Journal 2008 Hansen und Mitarbeiter. Erwähnt sei auch das Buch von Hansen “Storms of my Grandchildren” auf das wir im letzten Beirag schon hingewiesen hatten. Ein weiteres Beispiel einer ganz aktuellen Arbeit dazu ist: Earth system sensitivity inferred from Pliocene modelling and data, Nature Geoscience 3, 60–64 (1 January 2010);

Das Bild (aus der Arbeit “Target Atmospheric CO2…”) zeigt die Rekonstruktion der Temperatur der letzten 65 Millionen Jahre mit einigen wichtigen erdgeschichtlichen Ereignissen. Vor allem die Bildung des antarktischen Eisschilds vor 34 Millionen Jahren und das sog. PETM (Paleocene-Eocene Thermal Maximum) erlauben wichtige Rückschlüsse auf die genannten Fragen.

Die linke Hälfte des Bildes (rote Kurve) ist eine Phase hoher Temperaturen, die Erde ist eisfrei (die Gründe dafür sind ein weiteres spannendes Kapitel der Erdgeschichte). Dann beginnt sich infolge der Reduktion des CO2 (Reaktion von CO2 mit dem Gestein: Karbonatbildung) und der daraus folgenden Abkühlung zwischen 50-30 Millionen Jahren etwa vor 34 Millionen Jahren der antarktische Eisschild zu bilden. Für die Klimadynamik ist das ein entscheidender Einschnitt. Die Bildung der antarktischen und grönländischen Eisschilde führt zu einer die Abkühlung verstärkenden Rückkopplung (Albedoeffekt: Sonnenlichtreflexion der Eisfläche), diese wirkt allerdings erst mit einer grösseren Verzögerung, da sich die riesigen Eismassen nur sehr langsam aufbauen. Die Wirkung dieser langsamen Rückkopplung (neben den Eisschilden gibt es noch weitere langsame Rückkopplungen) ist zahlenmässig etwa gleich gross wie die der kurzfristigen Rückkopplungen (Wasserdampf, Meereis, CO2 Löslichkeit). Entsprechendes gilt bei einer Erwärmungsphase wie jetzt infolge des CO2 Anstiegs.  Die langfristige Klimasensitivität verdoppelt sich bei Einbezug der Eisschilde auf 6 Grad für eine CO2 Verdopplung!

Für die Klimaentwicklung entscheidend ist deshalb die Frage, unter welchen Bedingungen sich die Eisschilde bilden bzw. wieder auflösen. Die Eisbildung vor 34 Millionen Jahren erfolgte bei einem CO2 Gehalt von 450 ppm plus minus 100 ppm. Der Prozess ist reversibel, deshalb ist das auch der Wert, bei dem sich die jetzt vorhandenen Eisschilde in Grönland und der Antarktis auflösen. Deshalb muss CO2 auf unter 450 ppm (und damit deutlich unter 2 Grad) begrenzt werden. Hansen fasst es so zusammen: wenn wir die präindustriellen CO2 Werte verdoppeln oder verdreifachen führt das mit Sicherheit zu einer eisfreien Welt mit einem Meeresspiegelanstieg von 75 m. Die Erhaltung von den Bedingungen, unter denen sich die Menschheit entwickeln konnte, erfordert eine Reduktion der jetzigen CO2 Konzentration von 385 ppm auf höchstens 350 ppm. Wenn das jetzige Überschreiten dieses Werts nicht kurz gehalten werden kann, besteht die Gefahr eines Ingangsetzens eines irreversiblen Prozesses mit katastrophalen Auswirkungen.  Noch ist nicht sehr klar, wie schnell die Prozesse der Eisbildung und des Eisabbaus erfolgen. Die interglazialen Prozesse, für die eine viel präzisere Auflösung der Messungen der Eisbohrkerne existiert, zeigen aber, dass die Auflösung des Eises wesentlich schneller verläuft als die Neubildung. Einmal in Gang gesetztes Schmelzen ist ein instabiler Prozess, der nicht mehr aufzuhalten ist.

Weitere wichtige Erkenntnisse  wurden aus dem Studium des PETM gewonnen. Dieses Grossereignis führte zu einem enormen Temperaturanstieg. Aus Isotopenmessungen von Kohlenstoff konnte man rekonstruieren, dass ein gewaltiger Ausbruch von Kohlenstoff (3000 Gigatonnen, etwa die Grössenordnung der gesamten Öl, Gas und Kohlevorkommen) dafür verantwortlich war. Als Quelle kommt nur die Freisetzung von Methanhydraten in Frage. Warum wurden diese freigesetzt? Dafür wurden verschiedene Hypothesen untersucht, bis gezeigt werden konnte, dass auch das PETM wie die Eiszeit-Zyklen durch die kleinen Störungen der Erdumlaufbahn getriggert wurde. Die dadurch ausgelöste Erwärmung um 2 oder drei Grad führte zu einer Veränderung der Meeresströmungen: warmes Wasser konnte in tieferliegende Bereiche vordringen und die dort lagernden Methanhydrate freigesetzen. Voraussetzung für diesen Ablauf ist, dass grosse Mengen Methanhydrate im Meer und auf dem Land gelagert sind, was vor dem PETM der Fall war, danach lange Zeit nicht mehr (deshalb wiederholte sich das Ereignis nicht mehr). Heute sind die Methanhydratlager wieder voll.

Hansen fasst das Ergebnis so zusammen: die Verstärkung der Wirkung der Treibhausgase ist moderat, wenn die Erwärmung im Bereich der jüngsten interglazialen Perioden bleibt, eine grössere Erwärmung führt zum Risiko der Freisetzung grosser Mengen von Methan und CO2 aus den Ozeanen und der Tundra.

Zwar sind diese Ergebnisse über mögliche Langzeitwirkungen noch mit diversen Unsicherheiten behaftet (wie immer in seriöser Wissenschaft geben die Autoren wo möglich Fehlerbalken an). Einige der noch offenen Fragen – wie die Schnelligkeit des Schmelzens der Eisschilde wurden bisher eher unterschätzt. Es ist zu hoffen, dass die Diskussion sich in aller Nüchternheit den existentiellen Gefährdungen und dem absolut zu Vermeidenden zuwendet statt immer noch längst gesicherte Erkenntnisse (wie die kurzfristige Klimasensitivität von 3 Grad) anzuzweifeln.

Autor: Klaus Ragaller

Artikel gespeichert unter: Klima

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