Klimawandel-Ursachen: Fakten und Hypothesen

 

Klimafaktoren der Erdgeschichte während der letzten 600 Mio. Jahre
 

Im Folgenden werden die Klimafaktoren sortiert nach der Frequenz ihres Auftretens erläutert.

1. Singuläre Faktoren
Die Graphik unten zeigt für die Periode des fossil nachweisbaren Lebens (600 Mio Jahre) die globale Temperatur, sowie CO2- und Sauerstoffgehalt der Atmosphäre.Ergänzt sind (blaugrüne Pfeile) die Zeiten der fünf großen Artensterben, in denen jeweils 50-90% aller nachweisbaren Arten ausstarben, Drei davon (siehe schwarze Pfeile) sind wahrscheinlich/ möglicherweise durch singuläre Ereignisse mit-(?)ausgelöst:
a) 365 Mio. Jahre, Ende Devon: Hier wird ein Meteoreinschlag diskutiert.
b) 250 Mio. Jahre, Ende Perm: Hier kommt ebenfalls ein Meteoreinschlag in Frage, sowie eine starke Vulkantätigkeit in Sibirien.
c) 55 Mio. Jahre, Beginn Tertiär: Ursache könnte erhöhter Vulkanismus in Indien oder wieder ein Meteor sein, der in Yukatan lokalisiert wurde, 10 km Durchmesser gehabt haben soll und der durch Iridiumkonzentrationen zur selben Zeit belegt wurde.
Einige Messdaten zu (c): Temperaturanomalie Tertiär

2. Kontinentalverschiebung / Meeresströmungen - Zeitskala 10-100 Mio Jahre
Vereinfacht gesagt gelten die Annahmen:
Kontinentale Masse in der Nähe des Äquators --> warm
Kontinentale Masse in der Nähe der Pole --> kalt
Lage der Kontinente so, dass die Meeresströmung zwischen hohen und niedrigen Breiten forciert wird
                 --> warm (durch Zwangsaufheizung der albedoerzeugenden schnee-/eisreichen Polregionen)
                 --> alternativ poleisverstärkend, sofern erhöhter Niederschlag (Schneefall) durch
                       warme Meeresströmung in der Wirkung überwiegt (dieser Effekt trifft aktuell
                       auf die Binnengletscher von Chile/Argentinien zu, die nur noch existieren, da
                       im Winter bis zu 8000 mm Niederschlag fallen).

Einige Beispiele:
(Zur graphischen Darstellung auf die Kontinentalbilder der folgenden Abbildung klicken)
a) 370 Mio Jahre, Devon: Zersplitterte Landmasse in Äquatornähe (= warm). Große meeresnahe Flachgebiete mit viel Niederschlag. In dieser Zeit und im folgenden Karbon bildeten sich die ersten (wohl tropischen) Wälder, die die Mehrzahl der heutigen Steinkohle-, Gas-und Ölvorkommen erzeugten. Damals wurden ca. 4000 ppm atmosphärisches CO2 "unter die Erde gebracht" (siehe Graphik), was vermutlich mit ein Grund für die folgende Abkühlung von 20 auf 12°C war. Gleichzeitig stieg durch die Pflanzentätigkeit der O2-Gehalt in der Atmosphäre an.
b) 260 Mio Jahre, Perm: Große Landmasse in Südpolnähe (= kalt). Der Landbereich im Äquatorbereich war kompakt, was zu einem wüstenartigen Klima führte (= warm). Durch Nordwärtswandern der Polmasse (ohne Abbildung) begann dieser Effekt zu überwiegen, und der folgende sprunghafte Anstieg der Temperatur führte zum größten Artensterben der Geschichte (ca. 80% aller Arten).
c) 50 Mio Jahre, Tertiär/Eozän: Die äquatornahen Landmassen (= warm) sind in teilweise, vor allem im Bereich des heutigen Eurasien, in kleine Bruchstücke zergliedert, ähnlich dem Devon. In dieser Zeit bildeten sich dort die heutigen Braunkohlevorkommen, die zweite große pflanzliche CO2-Senke der Erdgeschichte.
(0hne Abbildung:) Im späteren Verlauf des Tertiärs (modernere Nomenklatur: Paläogen 65-25 Mio. Jahre, Neogen 25-2,5 Mio. Jahre), entfernte sich die Südspitze Südamerikas und Australien weiter von der Antarktis, was eine thermische Abtrennung der polarnahen Meeresströmungen bewirkte (= kalt) - die jüngste Eiszeit begann mit der Vereisung der Antarktis vor ca. 30 Mio. Jahren.  
(Ohne Abbildung): Gegen Beginn des Quartärs (vor 2,5 Mi. Jahren) schloss sich die Panamalücke und der Golfstrom bildete sich. Gleichzeitig begann auch der Nordpol zu vereisen, man vermutet, durch die erhöhten Niederschläge der umgelenkten Meeresströmungen. Auf der Grundlinie dieser Eiszeit wechselten sich seitdem untergeordnete Kalt- und Warmzeiten im Jahrzehntausenderrhythmus ab - s. Kapitel 3. 

Die Theorien scheinen ungenau und nur moderat beweiskräftig. Über die Zusammenhänge der marinen CO2-Speicherung sowie der CO2-bindenden Gesteinsbildung (Kalkstein, Dolomit u.ä.) ist auch noch wenig bekannt.

http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:LateDevonianGlobal.jpg?uselang=dehttp://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Paleogene-EoceneGlobal.jpg?uselang=de http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:LatePermianGlobal.jpg?uselang=de

 

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3. Erdbahnoszillationen - Zeitskala 10-100 000 Jahre

Die Erdbahn unterliegt regelmäßigen Schwankungen in Bezug auf ihre Elliptizität, die Neigung der Erdachse zur Umlaufebene und durch die Präzession der Erdachse, welche den Jahreszeiten ihre Position auf der Umlaufellipse gibt.
Nach ihrem Entdecker Milancovich-Zyklen benannt, geben diese Effekte Perioden von grob 20, 40, und 100-Tausend Jahren vor, die interferieren. Dadurch wird die jahreszeitliche und räumliche Verteilung der Sonneneinstrahlung auf der Erde verändert, was die Eisbildungsbilanz beeinflussen soll.
                            Die Messwerte zeigen Temperaturschwankungen im Bereich von 6°C im Rhythmus von ca. 100 000 Jahren (blaue und grüne Kurve), und entsprechende Eisvolumenänderungen (rote Kurve). Die letzte Eiszeit in diesem Sinne war vor 20 000 Jahren, die vorletzte vor 140 000 Jahren.

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4. Sonnenaktivität - Zeitskala 10-100 Jahre

Die Sonne variiert ihre Strahlenintensität in einem Rhythmus von ca. 11 Jahren, innerhalb eines Bereiches von plusminus knapp einem Promille, was mit der Anzahl an Sonnenfleckenaktivitäten korreliert. Siehe kleine Abbildung unten.

Quelle: Robert A. Rohde, http://www.globalwarmingart.com/wiki/File:Solar_Cycle_Variations_png, abgerufen 24.1.2010
 

Die Graphik rechts, oberer Teil, mittlere Kurve, zeigt die Sonnenaktivität des letzten Jahrtausends, und man erkennt gut die erhöhte Aktivität im Spätmittelalter (hellgrauer Pfeil nach oben), und die verringerten Aktivitäten mit negativen Peaks (blaugrüne Pfeile nach unten) um 1550, 1700 und 1800.
Im unteren, nebenstehenden Teil der Graphik ist die Temperatur abgebildet, und man erkennt die gute Korrelation, die die mittelalterliche "Warmzeit", in der die Besiedelung Grönlands gelang, und die "kleine Eiszeit" ca. 1500 bis 1700, die in Mitteleuropa zu beständigen Mißernten führte, erklärt.
Einige Historiker sind der Ansicht, dass diese gehäuften Mißernten - auf der Suche nach Schuldigen - mit das Einsetzen der Hexenverfolgungen verursachte.
Siehe Pfeile


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5. Treibhausgase - Zeitskala 1-10 Jahre

Die Graphik rechts zeigt den Gehalt der Atmosphäre an wichtigen Treibhausgasen. Der CO2-Gehalt erhöhte sich ab der industriellen Revolution in Europa (Beginn der großmaßstäblichen Eisen- und Stahlherstellung unter Einsatz von Kohle, Erfindung der Dampfmaschine) von ca. 280 ppm bis auf heute ca. 380 ppm. Die Hälfte dieses Anstieges fand in den letzten 25 Jahren statt.

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Die Graphik rechts zeigt den Anstieg der CO2-Konzentration der letzten Jahrzehnte (schwarze und dunkelblaue Kurve, Nord- und Südhalbkugel). Die Kurve der nördlichen Hemisphäre zeigt die Zackenausschläge der Vegetationsperioden stärker, da mehr bewaldete Landmasse vorhanden ist.

 

 



Die Graphik im unteren Teil zeigt den globalen Ausstoß an CO2, ausgedrückt in Gigatonnen Kohlenstoff / Jahr (schwarze Kurve).

Details zu den anderen Kurven sowie genauere Erläuterungen zur Datengewinnung siehe
IPCC-Report von 2007

Dort findet man auch die Zusammenstellung der anderen Treibhausgase im Vergleich ihrer Wirksamkeit:
                                        CO2 1,66 W/m²
                                        CH4 0,48 W/m²
                                        N2O 0,16 W/m²
Halogenierte Kohlenwasserstoffe   0,34 W/m²

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Diese Zahlen beziehen sich auf das Jahr 2005.


Wie kann es weitergehen?

Auf der UN-Klimakonferenz in Kopenhagen Ende 2009 wurde das politische Ziel formuliert, den jährlichen Treibhausgasausstoß, ausgedrückt in CO2-Äquivalenten (d. h. alle Klimagase werden normiert addiert), im Jahr 2020 auf 44 Gigatonnen zu reduzieren und danach weiter abzusenken. Dies solle, nach mehrheitlich wissenschaftlicher Ansicht, bewirken, dass der Temperaturanstieg auf 2°C beschränkt bliebe.
Ein Presseartikel während der letzten Tage der Konferenz stellte diese Zahlen graphisch dar, verteilt auf die Wirtschaftsregionen, und der Text spricht die lapidare Wahrheit aus, dass der Nutzen einer Region / eines Staates die Kosten der anderen Region / Staaten sein könnten, kurz, es hinge an der Finanzierungseinigung.
Ein typisches Allmende-Problem. Siehe FAZ vom 11.12.09
 

Stand Dezember 2009 

zur Fortsetzung siehe UN-Klimakonferenz 2010, "Der Krimi von Cancún"