Was sind die Ursachen und Auswirkungen des Klimawandels?

Das Klima kann sich aus einer Vielzahl von Gründen verändern. Die natürlichen Faktoren, die den Klimawandel beeinflussen, wirken über Zehntausende von Jahren. Heute erleben wir einen raschen Klimawandel, der durch menschliche Aktivitäten verursacht wird, die die Menge der Treibhausgase in der Atmosphäre erhöhen, was zu steigenden Temperaturen, schmelzendem Eis, steigenden Meeresspiegeln und extremen Wetterereignissen führt. Dies wirkt sich sowohl auf die menschliche Bevölkerung als auch auf ganze Ökosysteme aus und hat auch erhebliche Auswirkungen auf die Wirtschaft. Barbara Scherrer und Thomas Eldridge, zwei unserer Meteorologen, geben in diesem Interview weitere Einblicke in den Klimawandel.

Was ist das Klima und wie verändert es sich? Was hat den Klimawandel in der Vergangenheit verursacht, und warum verändert sich das Klima heute?

Meteorologen definieren das Klima als den langfristigen Durchschnitt des Wetters; umgekehrt wird das Wetter als die kurzfristigen Schwankungen der mittleren atmosphärischen Bedingungen definiert.

Das Klima ist so, wie es ist, aufgrund der Position der Erde im Sonnensystem, der Zusammensetzung der Erdatmosphäre und der Erdoberfläche sowie der Verteilung von Landmassen und Gebirgen. Diese Faktoren beeinflussen die im Klimasystem der Erde gespeicherte Energiemenge und die Art und Weise, wie diese Energie vom Äquator auf den Rest des Planeten verteilt wird, was im Wesentlichen das gesamte Wetter bestimmt. Wäre der Planet vollkommen symmetrisch und die eintreffende Strahlung vollkommen konstant, dann wäre ein stabiler Zustand erreicht, und es gäbe kein Wetter.

Das Klima kann sich ändern, wenn sich einer dieser Faktoren ändert. In der fernen Vergangenheit war die Erde mal näher und mal weiter von der Sonne entfernt und mal mehr oder weniger geneigt gegenüber ihrer Bahnebene. Diese Schwankungen - die so genannten "Milankovitch-Zyklen" - waren in der Vergangenheit für Eiszeiten verantwortlich, die sich jedoch über Zehn-, wenn nicht Hunderttausende von Jahren hinziehen. Weitere natürliche Faktoren sind Schwankungen in der Sonnenaktivität und Veränderungen in der Konzentration von "Treibhausgasen".

Was sind Treibhausgase und woher kommen sie?

Ja, Sie haben richtig gelesen - der Treibhauseffekt ist ein natürlicher Effekt! So nennen wir einen physikalischen Prozess, bei dem die Atmosphäre bevorzugt Strahlung von ausserhalb der Erde an die Oberfläche durchlässt, während sie die Strahlung, die die Oberfläche verlässt, nicht entweichen lässt. Zu den Treibhausgasen gehören CO2, Methan, Distickstoffoxid und Wasserdampf. Diese Gase sind seit Milliarden von Jahren in unserer Atmosphäre vorhanden und unterliegen natürlichen Schwankungen, die auf die Atmung der Pflanzen, die Zersetzung und die Freisetzung aus dem Meer zurückzuführen sind.

Durch menschliche Aktivitäten seit Beginn der industriellen Revolution hat sich jedoch der Anteil der Treibhausgase in unserer Atmosphäre rapide erhöht. Bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen wie Kohle, Erdöl und Erdgas zur Energieerzeugung und zum Heizen in industriellen Prozessen wird Kohlendioxid freigesetzt.

Die Landwirtschaft ist auch eine wichtige Quelle für Methan- und Lachgasemissionen, die hauptsächlich auf die Verdauung von Wiederkäuern und Düngemitteln zurückzuführen sind.

All dies führt dazu, dass mehr Wärme im Klimasystem der Erde eingeschlossen wird, was zu einer Intensivierung der allgemeinen Zirkulation der Atmosphäre und der Ozeane und folglich zu heftigerem Wetter führt.

Wie speichern Treibhausgase die Wärme?

Wie der Treibhauseffekt im Einzelnen funktioniert, ist ziemlich technisch. Alle Objekte im Universum - auch Sie und ich - geben Strahlung ab. Es ist nur nicht immer offensichtlich, weil die meisten Objekte nicht heiss genug sind, um sichtbares Licht zu emittieren. Man bekommt ein intuitives Gefühl dafür, wenn man sich vorstellt, die Welt durch eine Wärmebildkamera zu betrachten (ein Gerät, das Infrarotstrahlung wahrnehmen kann und dieses Signal in sichtbare Farben umwandelt).

Alle Objekte absorbieren auch Strahlung. Um im "thermischen Gleichgewicht" zu sein (sich weder zu erwärmen noch abzukühlen), muss ein Objekt die gleiche Menge an Strahlung abgeben, die es absorbiert. Im Allgemeinen strahlt ein Objekt diese Strahlung jedoch nicht bei der gleichen Temperatur ab, so dass es eine andere Art von Strahlung aussenden wird. Die Sonne hat eine Temperatur von ca. 5600 K, was heiss genug ist, um sichtbares Licht zu emittieren; die Erde absorbiert diese Strahlung, hat aber eine Temperatur von 290 K, was dem Infrarot entspricht. (Beachten Sie, dass Reflexion nicht dasselbe ist wie Absorption und Re-Emission - die Erde reflektiert zwar einen Teil der einfallenden Sonnenstrahlung, weshalb wir bei Tageslicht etwas sehen können, aber diese Energie wird nicht von der Erde erzeugt).

Jetzt kommt der komplizierte Teil.

Anders als die Erdoberfläche ist die Atmosphäre nicht fest. Das bedeutet, dass es für die Strahlung leichter ist, sie zu durchdringen, ohne absorbiert zu werden. Die Gase absorbieren jedoch bevorzugt Strahlung bestimmter Wellenlängen. (Der Grund dafür liegt in der Energie, die in verschiedenen "Freiheitsgraden" innerhalb der gebundenen Moleküle gespeichert werden kann: Festkörper, die in kristallinen Gittern existieren, haben sehr viele Möglichkeiten, Energie zu absorbieren; Gase haben nur einige wenige - wir können sehen, welche, wenn wir die "Spektrallinien" betrachten, die fehlen, wenn wir die Strahlung untersuchen, die eine Gasprobe durchlaufen hat). Bei Treibhausgasen handelt es sich um Gase mit zwei besonderen Eigenschaften: Erstens lassen sie die einfallende Sonnenstrahlung relativ ungehindert passieren, und zweitens absorbieren sie selbst die Strahlung, wenn die Erde diese Strahlung absorbiert und im thermischen Infrarotbereich wieder abgibt. Man kann sich die Treibhausgase als eine Art Einwegspiegel für Wärme vorstellen.

Was sind die ökologischen Auswirkungen des Klimawandels?

Die Geschwindigkeit, mit der dies geschieht, gibt Anlass zu grosser Sorge. Ja, das Klima hat sich in der Vergangenheit verändert, aber soweit wir aus den Fossilienaufzeichnungen ersehen können, hat dies immer zu Massenaussterben geführt, und die Geschwindigkeit des heutigen Klimawandels ist viel schneller als die natürlichen Schwankungen, die wir aus der Naturgeschichte kennen. Um zu überleben, während sich das Klima ändert, müssen sich die Tiere weiterentwickeln und wandern, um sich an die neuen Bedingungen anzupassen, und diese Prozesse dauern Jahrtausende. Heute besteht die Sorge, dass viele Arten sich nicht anpassen können und aussterben werden, was zu einem totalen ökologischen Zusammenbruch führen wird. Das Ökosystem des Planeten befand sich schon immer in einem empfindlichen Gleichgewicht - kleine Störungen können kompensiert werden, aber so grosse Auswirkungen wie die, die wir heute erleben, werden katastrophal sein.

Wie kann man den Klimawandel messen?

Um die Ursachen des Klimawandels zu ermitteln, messen wir die Konzentration der Treibhausgase in der Atmosphäre. Wir tun dies mit Hilfe der Spektroskopie: Wir fangen Stichproben der Atmosphäre ein, strahlen Licht durch die Probe und beobachten die spektrale Absorption der Probe. Wir können dies mit der Atmosphäre aus der Vergangenheit vergleichen, da Proben der damaligen Atmosphäre in Luftblasen in altem Eis aufgefangen wurden. Wenn wir tiefe Löcher in grosse Eisschichten bohren, wie sie in Grönland und der Antarktis zu finden sind, können wir sehen, wie sich die Treibhausgaskonzentrationen über einen Zeitraum von fast einer Million Jahren verändert haben.

Was die Auswirkungen betrifft, so ist die unmittelbarste Folge des Klimawandels der Anstieg der globalen Temperatur. Natürlich lässt sich die Temperatur leicht mit einem Thermometer messen, aber man darf nicht vergessen, dass überall mit lokalen, wetterbedingten Schwankungen zu rechnen ist. Um das Klima zu messen, müssen wir die Temperatur auf dem gesamten Planeten messen. Dies kann in gut verteilten bodengestützten Observatorien geschehen, aber zusätzlich können wir heute die Temperatur der Erde vom Weltraum aus mit Hilfe von Satelliten messen.

Die durch den Klimawandel verursachten Auswirkungen auf das Klimasystem der Erde sind auch um uns herum sichtbar. Gletscher ziehen sich zurück, Eiskappen schmelzen, ehemals landwirtschaftlich genutzte Flächen verwandeln sich in Wüsten, der Meeresspiegel steigt und extreme Wetterereignisse werden immer häufiger. Die Zusammenhänge zwischen der globalen Temperatur und dem lokalen Klima sind jedoch kompliziert, so dass wir zwar Vorhersagen darüber machen können, was auf regionaler Ebene passieren könnte, und diese Ergebnisse messen können, aber wir nutzen sie nur selten, um die Geschwindigkeit des Klimawandels explizit zu messen.

Was sind die gefährlichsten Auswirkungen des Klimawandels?

Langfristig wird die gefährlichste Folge der ökologische Zusammenbruch sein, der wahrscheinlich eintreten wird, wenn immer mehr Arten sich nicht mehr anpassen können und aus dem Ökosystem verschwinden. Obwohl der Mensch aufgrund seiner Fähigkeit, Technologien zu entwickeln, die die von der Natur hinterlassenen Lücken füllen, eine Zeit lang davon verschont bleiben wird, wird irgendwann sogar unsere Nahrungskette unterbrochen werden. Dann gibt es einfach nicht mehr genug zu essen, und grosse Teile der Bevölkerung werden verhungern.

Auf kürzere Sicht jedoch richtet die zunehmende Häufigkeit extremer Wetterereignisse bereits jetzt auf der ganzen Welt Verwüstungen an. Die Häufigkeit und Intensität von Starkniederschlägen hat zugenommen, da die wärmere Luft mehr Wasserdampf aufnehmen kann. Waldbrände - selbst ein wichtiges Naturereignis - sind heute schwer zu kontrollieren und brennen weiter und länger als früher. Und aus komplexen (wenn auch gut verstandenen) Gründen, die mit der globalen Zirkulation zusammenhängen, treten intensive Wirbelstürme, einschliesslich Hurrikane, immer häufiger auf.

Da der Mensch anpassungsfähiger ist als andere Tiere (zumindest auf kürzeren Zeitskalen), haben auch wir den grössten Teil unserer Infrastruktur in dem stillschweigenden Verständnis entwickelt, dass das Klima etwas ist, auf das wir uns verlassen können.

Wie wirkt sich der Klimawandel auf Unternehmen aus?

So wie unsere Infrastruktur seit jeher davon ausgeht, dass das Klima eine Konstante ist, haben dies auch kleine und grosse Unternehmen getan. Das Wetter der Zukunft wird anders sein als das Wetter von heute, und wenn Ihr Unternehmen vom Wetter betroffen ist, können Sie damit rechnen, dass der normale Geschäftsbetrieb in unterschiedlichem Masse gestört wird.

Das Verbraucherverhalten ändert sich mit dem Wetter - bei schlechtem Wetter bleiben mehr Menschen drinnen, während sie sich bei warmem Wetter nach draussen wagen. Dies wirkt sich auf den Einzelhandel, die Freizeitgestaltung und auch auf den Heizungs- und Stromverbrauch in den Haushalten aus.

Einige andere Wirtschaftszweige werden wahrscheinlich direkter vom Klimawandel betroffen sein. Wir haben bereits erwähnt, dass die Landwirtschaft stark betroffen sein wird, da viele Gebiete unfruchtbar werden. Auch Luftfahrt und Logistik müssen sich bei der Routenplanung auf ungünstigere Wetterbedingungen einstellen, und Infrastruktur, Planung und Versicherungen müssen sich mit extremeren Wetterbedingungen und den daraus resultierenden Schäden auseinandersetzen.

Es gibt zwei Achsen, auf denen wir gegen den Klimawandel arbeiten können. Eine davon ist die Anpassung, und der Klimawandel kann neue Geschäftsmöglichkeiten für diejenigen schaffen, die daran interessiert sind, neue Infrastrukturen zum Schutz vor extremen Wetterbedingungen zu bauen und neue landwirtschaftliche Methoden zu entwickeln, um eine wachsende Bevölkerung mit Nahrungsmitteln zu versorgen. Anpassung ist notwendig, da der Klimawandel bereits begonnen hat und es lange dauern wird, bis einige Auswirkungen rückgängig gemacht werden können, wenn dies überhaupt möglich ist.

Die andere Achse ist jedoch wesentlich wichtiger. Die Abschwächung des Klimawandels muss Vorrang haben, denn so sehr wir als Menschen in begrenztem Masse in der Lage sein mögen, uns an den Klimawandel anzupassen, für die übrigen Bewohner des Planeten Erde wird dies eine viel grössere Herausforderung darstellen, und es wird eine Zeit kommen, in der die Menschen nicht mehr in der Lage sein werden, allein zu überleben. Die Unternehmen, die hier einen Unterschied machen können, sind diejenigen, die die Anforderungen der Gesellschaft erfüllen können, ohne mehr Treibhausgase in die Atmosphäre zu blasen, und dazu gehören erneuerbare Energien, Elektrofahrzeuge und nachhaltige Landwirtschaft.