Zeitkapseln - Botschaften in die Welt von morgen. Bertwin Minks
belegt werden. Während des Sonnenflecken-Zyklus kehrt sich das Magnetfeld der Sonne um. Die Ursachen für diesen physikalischen Vorgang sind nicht wirklich bekannt. Weitere naturwissenschaftliche Defizite betreffen die Erklärungen der Schwankungen im solaren Spektrum im Bereich einer
Allerdings sagen magnetohydrodynamische Modelle voraus, dass das für 2023–2026 zu erwartende Sonnenfleckenmaximum des aktuellen 25. Sonnenzyklus ausfallen könnte. Länger- oder mittelfristig prognostizieren diese Modelle sogar eine deutlich verringerte Aktivität unseres Sterns ähnlich wie im Maunder-Minimum des 17. Jahrhunderts. Insofern könnte eine gewisse globale Abkühlung in naher Zukunft auch wieder eine klimatologische Option sein!
2.2 Treibhauseffekt durch klimawirksame Gase
Der Treibhauseffekt wird durch Gase verursacht, die die Strahlungswärme der Energiequelle Sonne auf die Oberfläche des Planeten gelangen lassen, aber gleichzeitig verhindern, dass die Wärme wieder in den umgebenden Weltraum abgegeben wird. Als atmosphärisch relevante Gase für diesen physikalischen Mechanismus werden vor allem Fluor-Kohlenwasserstoffe, schweflige und nitrose Gase sowie Methan verantwortlich gemacht. Ob auch das Gas CO2 zu den Treibhausgasen gehört, war lange Zeit keineswegs schlüssig erwiesen. Es gab zwar zahlreiche Laborergebnisse, die die Klimawirksamkeit von Kohlendioxid belegt haben. Dennoch existiert bis heute nur eine einzige Feldstudie, die einen Zusammenhang zwischen einer erhöhten CO2-Konzentration und einer lokalen Klimaerwärmung nahelegt. Darüber hinaus ist nach wie vor umstritten, in welchem Ausmaß Kohlendioxid das Klima beeinflusst. Die Theorie von der ausschließlich CO2-basierten Klimaerwärmung wird nämlich durch eine Reihe von paläoklimatischen Befunden infrage gestellt.
In der Erdgeschichte gab es in den letzten 540 Millionen Jahren seit der kambrischen Radiation nachweislich (wie Bohrkerne belegen) mehrfach Phasen mit einer erhöhten CO2-Konzentration und niedrigen Temperaturen sowie niedrigen atmosphärischen CO2-Werten und erhöhten Temperaturen. Als Beleg dafür werden nachfolgend einige Beispiele angeführt, die diesen Sachverhalt zu bestätigen scheinen:
Die globale Temperaturgeschichte der Erde ist seit dem Ende des Präkambriums vor ca. 541 Millionen Jahren mit der atmosphärischen CO2-Konzentration nur teilweise, manchmal aber auch überhaupt nicht korreliert gewesen. Im Paläozoikum erreichte der CO2-Gehalt der Atmosphäre mehrfach Werte von 4.000 bis 6.000 ppm. Heute liegt die Kohlenstoffdioxidkonzentration in der Atmosphäre mit 400 ppm eigentlich nahe am erdgeschichtlich bekannten Minimum.
Der Temperaturanstieg am Ende des Paläozäns und dem Beginn des Eozäns (PET-Maximum vor etwa 57 Millionen Jahren) wird auf 5 bis 6 Kelvin (K) beziffert. Die Zunahme der atmosphärischen CO2-Konzentration kann nach den paläoklimatischen Befunden jedoch nur einen globalen Temperaturunterschied von 1 bis 3 K erklären.
In der gegenwärtigen Warmzeit, dem Holozän, ist das Maximum der Temperatur bereits vor etwa 8 000 Jahren aufgetreten. Seitdem hat es bis heute einen Abwärtstrend der Temperatur von 1,5 °C gegeben. Im gleichen Zeitraum ist aber der CO2-Gehalt der Atmosphäre von 260 auf etwa 400 ppm angestiegen.
Die Rekonstruktion der Warm- und Kaltzeiten im Holozän seit dem Ende der letzten Eiszeit vor 12.000 Jahren zeigt ein Auf und Ab der Temperaturen, die nicht mit Schwankungen der atmosphärischen CO2-Konzentration korreliert sind. Ein prominentes Beispiel dafür ist das Zustandekommen der kleinen Eiszeit vom 16. bis zum 19. Jahrhundert, das sich nicht allein auf Vulkanausbrüche zurückführen lässt.
Physikalisch gesichert ist, dass ein weltweiter Temperaturanstieg zur Ausgasung von CO2 aus den Ozeanen führt. Eine globale Abkühlung verursacht dagegen einen Rückgang der CO2-Konzentration in der Atmosphäre, da das Wasser der Ozeane dann in der Lage ist, mehr CO2 zu speichern. Die paläoklimatischen Befunde lassen aber insgesamt Zweifel daran aufkommen, dass das globale Klima in der Vergangenheit von nur einem einzigen klimawirksamen Parameter maßgeblich gesteuert und beeinflusst worden sein soll!
2.2.1 Natürliche Ursachen des Treibhauseffektes
Auf dem Planeten Erde sind etwa 1.500–2.000 tätige kontinentale Vulkane bekannt. Dazu kommt ein noch viel größere, doch weitgehend unbekannte Anzahl submariner Vulkane. Dabei handelt es sich um Feuerberge, die in den letzten 10.000 Jahren mindestens einmal ausgebrochen sind. Ungefähr 40 bis 50 davon zeigen tägliche Aktivitäten, bei denen Staub, Kohlendioxid und andere Treibhausgase (vor allem schweflige und nitrose Gase) in die Atmosphäre emittiert werden. Dazu kommen Emissionen von klimawirksamen Gasen (hier vor allem Methan) bei Erd- und Seebeben. Physikalischen Abschätzungen zufolge sollen die Mengen an Kohlendioxid, die dabei in die Atmosphäre gelangen, für die Beeinflussung des Weltklimas vernachlässigbar sein. Sie werden auf etwa zwei Größenordnungen unter der Menge des anthropogen verursachten Anteils beziffert. Doch wer weiß, ob dieses Schätz-Ergebnis wissenschaftlich belastbar ist? Immerhin unterliegen vulkanische Aktivitäten mehr oder weniger starken Schwankungen. Außerdem dürfte die Erfassung der Aktivität submariner Quellen unvollständig sein. Darüber hinaus mag dahinstehen, ob die Klimarelevanz der bei Eruptionen freigesetzten Stäube und schwefligen Gase zu vernachlässigen ist.
Immerhin sind nach dem Ausbruch des Pinatobu (Philippinen 1991) die globalen Temperaturen vorübergehend um 1,5 °C gesunken. Nach dem Ausbruch des Tambora (Indonesien 1815) sollen es, Berechnungen zufolge, sogar 2,5 °C gewesen sein. Aufgrund der Zufälligkeit und Variabilität des Ausmaßes solcher geophysikalischen Ereignisse und ihrer unvollständigen Erfassung ist zu vermuten, dass sich deren Einfluss auf den irdischen Treibhauseffekt langfristig nicht zuverlässig einschätzen lässt und daher von den anthropogen verursachten Beiträgen auch nicht sicher abzugrenzen ist.
Ein anderes Szenario ergibt sich, wenn sogenannte Supervulkane ausbrechen oder supermassive effusive Ereignisse stattfinden. Die dabei freigesetzten Energien übersteigen diejenigen von „normalen“ Eruptionen um ein Vielfaches. Auf der Erde sind immerhin 20 bis 30 Vulkane mit einem Vulkanexplosionsindex (VEL) größer 7 (Supervulkane) bekannt, deren Ausbruchshäufigkeit zwischen 5.000 und 48.000 Jahren liegen soll. Die letzte Eruption eines solchen Vulkans hat vor 26.000 Jahren in Neuseeland stattgefunden. Die supermassiven effusiven Ereignisse, die beispielsweise die sibirischen oder die Dekkan-Traps in Indien geschaffen haben, liegen dagegen schon viele Millionen Jahre zurück. Das mag, was die Zeitspannen anbelangt, nicht besonders beunruhigend klingen. Die Menschen sollten sich jedoch bewusst sein, dass solche Ereignisse einschneidende Folgen für die jeweilige regionale Biosphäre und das globale Klima haben. Bei solchen verheerenden Ereignissen, können daher am Computer simulierte Klima-Prognosen schlichtweg hinfällig werden.
2.2.2 Anthropogene Quellen von Treibhausgasen
Der von den Menschen verursachte Eintrag von klimawirksamen Gasen in die Atmosphäre ist vielfältig, unbestritten und nimmt ständig zu. Das ist bei einer dramatisch wachsenden Weltbevölkerung und ihren zunehmenden ubiquitären Bedürfnissen aber auch zu erwarten. Die Hauptquellen betreffen die Energieerzeugung (ca. 40 %). Dabei handelt es sich vor allem um Kraftwerke, die fossile Energieträger (z. B. Kohle, Öl, Gas) verbrennen.
Ein weiterer relevanter Emittent ist der weltweite Land-, Wasser- und Luftverkehr, der auf der Nutzung von Kohlenwasserstoffen und ihren Produkten beruht. Aber auch gewerbliche Bereiche sowie Industrie und Land-, Forst- und Fischereiwirtschaft sind nicht zu vernachlässigende Emittenten von Treibhausgasen. Darüber hinaus müssen in diesem Zusammenhang auch urbane CO2-Quellen, die auf der Nutzung von Kohle, Öl oder Gas basieren (z. B. Heizungen, Verbrauchseinrichtungen) erwähnt werden. Die im globalen Maßstab anthropogen erzeugten Treibhausgase lassen sich mengenmäßig einigermaßen zuverlässig abschätzen. Doch die Beurteilung, in welchem Verhältnis die anthropogenen Emissionen zu dem Eintrag natürlicher Quellen in die Atmosphäre stehen, bleibt