Klimawandel ohne Zinsen

Wenn wir den Treibhauseffekt verschiedener Substanzen vergleichen, haben wir immer ein grundsätzliches Problem. Ihr relatives Erwärmungspotential verändert sich im Laufe der Zeit. Kohlendioxid hat eine lange Lebenszeit im gekoppelten System Atmosphäre - Biosphäre - obere Schichten der Ozeane. Würde man das Erwärmungspotential als J/je emittierte Tonne über 1000 Jahre messen, wäre CO2 eines der wirkungsvollsten Treibhausgase. Über kürzere Zeitskalen wird es jedoch von Gasen wie Methan in den Hintergrund gedrängt. Gängige Zahlenwerte sind eine um einen Faktor 25 stärkere Treibhauswirkung als CO2 über 100 Jahre und ca. 81 momentan bei Methan. Solche Zahlen hängen von Annahmen über die jeweiligen Verweildauern in der Atmosphäre ab und erfordern entsprechende Modellrechnungen. Die Versuchung ist groß, nur auf die kurzfristig viel höhere Treibhauswirkung bestimmter Gase oder kurzlebiger Substanzen wie schwarzem Kohlenstoffaerosol zu schauen und zu postulieren, daß der Klimawandel einfacher zu bekämpfen sei, wenn man sich auf die Reduktion der Emissionen von Methan und schwarzem Kohlenstoffaerosol beschränkte. In diesem Sinne wird gerade eine neue Studie falsch interpretiert, die zusammenstellt, welche Maßnahmen hier besonders effizient sein sollen.

Wer die bösen Buben sind...

Für einen Europäer ist es eine sehr bequeme Sache, sich in den Lehnstuhl zu setzen und darüber zu philosophieren, wie der "american way of life" die Erde in die globale Erwärmung treibt. Doch kürzlich sah ich auf einer Webseite Illustrationen aus einem Buch von Prof. James Hansen ("Storms of my Grandchildren"). Und diese Graphiken zeigen ein alternatives Bild auf. Bei der Gelegenheit, auch ein Tip für eine Quelle im Internet. Unter dem Link Makiko's Page findet man weitere interessante Graphiken.

Ein Blick auf unsere Emissionen

Viele Menschen, die dick werden, verstehen nie so ganz, wie das eigentlich passieren konnte. Sie wurden nicht dick, weil sie einmal ein riesiges Mahl zu sich genommen hatten. Auch nicht, weil sie eine Reihe opulenter Gelage mitgemacht hätten. Sondern das Übergewicht entwickelte sich schleichend darüber, daß täglich etwas mehr gegessen wurde, als der Körper verbraucht hatte. Nach 30 Jahren haben sich kaum 5 Gramm Fett zuviel pro Tag – das ist noch nicht mal die Menge Butter auf einem Butterbrot – in 50 Kilogramm Übergewicht übersetzt. Kleine Ursache, fatale Wirkung.

Wenn wir über den Klimawandel reden, müssen wir einen Blick für solche Perspektiven haben. Der Klimawandel ist die Folge davon, daß sich ein jährlicher CO2-Überschuß über Jahrzehnte aufbaut. Gerade durch diesen schleichenden Aufbau haben wir so wenig das Gefühl einer aufkommenden Gefahr wie bei den täglichen 5 Gramm Fett zuviel. Und liegt das Fett erst mal auf den Hüften, bekommt man es zu Lebzeiten kaum je wieder weg. CO2, das erst einmal emittiert wurde, verbleibt zum größeren Teil für Generationen in der Atmosphäre.

Man kann nun auf den Effekt des überschüssigen CO2 auf verschiedene Weisen schauen. Der normale Weg ist, ein Szenario zu rechnen über die erwartete Entwicklung der CO2-Emissionen über eine gewisse Zeit, daraus CO2-Mischungsverhältnisse zu modellieren, den Strahlungseffekt abzuleiten und in einen Klimaeffekt umzurechnen. Das sieht man in den Szenarien, die für die IPCC-Berichte benutzt werden. Die Unsicherheit dieser Simulationen sieht man in den Fehlerbereichen um die Projektionen. Außerdem sind die verwendeten Szenarien selbst Alternativen zukünftiger Entwicklung, die zur Unsicherheit der Modellprojektionen beitragen. Was man sehen kann, ist, daß jede der Szenarien, die für den IPCC-Bericht gerechnet wurden, zu einer globalen Erwärmung von mehr als 2 Grad führen werden. Zuviel, damit die Auswirkungen des Klimawandels beherrscht werden können. Mehr, als man dieses Jahr auf einem Gipfeltreffen der G8-Staaten und von vielen Schwellenländern in L’Aquila als globales Ziel vereinbart hatte und wohl auch mehr, als das, worauf man sich Ende des Jahres in Kopenhagen wird einigen können.

Einen anderen Blick auf die Effekte zu hoher Treibhausgasemissionen gibt das Glücksrad, daß das MIT vorgestellt hatte. Hier wird etwas deutlicher, daß es auch eine Frage der Wahrscheinlichkeit ist, wie hoch die globale Temperatur bei einem bestimmten Emissionsszenario steigt.

Man kann auch umgekehrt fragen, wenn ich mit vorgegebener Wahrscheinlichkeit eine bestimmte Temperaturgrenze nicht überschreiten will, wie viel CO2 dann emittiert werden darf. Dieses Jahr kamen zwei Arbeiten heraus, die sich dieser Frage widmeten und schon intensiv in anderen Blogs diskutiert wurden. Insbesondere Malte Meinshausen und seine Kollegen bringen das Problem auf einen einfachen Nenner. Es ist nicht so wichtig, wann eine bestimmte CO2-Menge emittiert wird, entscheidend ist, wie viel insgesamt in die Atmosphäre gelangt. Mit seiner Meta-Studie über viele Klimamodelle und Modelle für den Kohlenstoffumsatz stellt er mit Kollegen fest (Meinshausen, M., N. Meinshausen, W. Hare, S. C. B. Raper, K. Frieler, R. Knutti, D. J. Frame and M. R. Allen (2009). "Greenhouse-gas emission targets for limiting global warming to 2°C." Nature 458(7242): 1158.), daß mit einer Gesamtemission von 1000 Gigatonnen CO2 von 2000 bis 2050 das Klimaziel von 2 Grad globaler Erwärmung mit 75% Wahrscheinlichkeit nicht überschritten wird. Das beinhaltet nicht nur Emissionen von CO2 aus fossilen Energiequellen, sondern auch Emissionen durch Landnutzungsänderungen (Abbrennen oder Absterben von Bäumen, verstärkte Emissionen von Kohlenstoff aus freiliegenden Böden). Da 2000 – 2006 von diesem Budget bereits 234 Gigatonnen aufgebracht wurden und die Emissionsrate derzeit bei 36,5 Gigatonnen CO2 pro Jahr liegt, kann man ausrechnen, daß wir bei derzeitigem Verbrauch unser Verschmutzungskontingent bis 2027 aufgebraucht hätten – danach müssten die Emissionen schlagartig auf Null sinken. (Weitere Informationen auf der PRIMAP-Seite zu einem am PIK verwendeten Emissionsmodell.)

Damit kann im Grunde jeder Mensch seine persönliche CO2-Uhr aufstellen. Wir haben 2009 und für die gesamte Menschheit bleiben noch 674 Gigatonnen CO2 übrig. Das sind gerade knapp 100 Tonnen CO2 für jeden Menschen, die er noch verballern darf. Da könnte man die Frage stellen: „Und wie wollen Sie Ihr verbleibendes CO2-Kontingent verwenden?“ Derzeit verbraucht der durchschnittliche Deutsche 11 Tonnen CO2 pro Jahr. Demnach wäre in 9 Jahren für den Durchschnittsdeutschen Schicht – er müßte sich seine CO2-Verschmutzungsrechte in Afrika oder Indien dazukaufen. Die brauchen sie allerdings selber.

Das macht die Klimaproblematik greifbarer. Jeder Deutsche läuft mit einem Zähler herum, der bis 2018 auf Null läuft. Entweder lernen wir schnell, die Emissionen jedes Jahr deutlich zu senken oder wir finden heraus, wie man am Tag X unser Leben auf Knopfdruck auf CO2-freies Fahren, Transportieren und Produzieren umstellt.

Glücksrad

Die Risiken des Klimawandels sind für viele Menschen schwer zu verstehen, weil es sich dabei um eine Umsetzung einer Verteilung von Möglichkeiten handelt. Unser Wissen über die zukünftige Entwicklung der Emissionen wie auch über die Stärke verschiedener Rückkopplungen von Atmosphäre, Biosphäre und Ozeanen ist begrenzt. Es gibt daher verschiedene mehr oder weniger wahrscheinliche Entwicklungspfade in die Zukunft. Eine Möglichkeit, diese Verteilung begreifbar zu machen, ist das Bild des Glücksrades. Wenn man es dreht, wird der Zeiger nach einer Weile in einem der Felder stehen bleiben. Heißen die Felder „2-3 Grad“ oder „4-5 Grad“ Anstieg der globalen Temperatur bis 2100, werden diese Felder unterschiedlich groß, je nachdem, wie wahrscheinlich eine Kombination von Faktoren ist, die in diesen Temperaturbereich führen. Das Bild führt auch vor Augen, daß wir mit unserer Zukunft spielen. Wie viel Risiko möchte man für die Lebensbedingungen seiner Kinder und Enkel eingehen? Ist es das wert, zu investieren, um dieses Risiko zu verringern?

Glücksradbild in der Pressemitteilung des MIT zu Sokolov et al 2009.

Das Massachusetts Institute of Technology (MIT) weist in einer aktuellen Pressemeldung auf neue Ergebnisse mit dem MIT Integrated Global Systems Model (MIT-IGSM) hin. In 400 verschiedenen Simulationen mit jeweils veränderten Parametern wurde dabei untersucht, welche zukünftigen Entwicklungen wahrscheinlicher sind als andere. Zugleich wurde untersucht, welche Auswirkungen Maßnahmen haben, die die Treibhausgasemissionen drastisch einschränken. Ein Artikel ist dazu im Mai im Journal of Climate erschienen (Sokolov et al. 2009, Probabilistic forecast for 21st century climate based on uncertainties in emissions (without policy) and climate parameters).

Das MIT-IGSM ist ein Modell, das Land, Atmosphäre, Ozeane und Biosphäre ebenso modelliert, wie die Auswirkungen der Ökonomie auf die Emissionen. Nicht enthalten ist zum Beispiel die Möglichkeit, daß tauender Permafrostboden zu einer starken Methanquelle werden könnte. Einer der Autoren der Studie, Ronald Prinn, nannte dies als einen von mehreren Faktoren, die es als möglich erscheinen lassen, daß das Modell die zukünftige Erwärmung immer noch unterschätzt. Allenfalls könnten neuere Abschätzungen auf eine stärkere Erwärmung der Ozeane hindeuten. Das würde bedeuten, daß man den Wärmeaustausch mit den Ozeanen stärker einschätzen würde und sich dadurch die Luft oberhalb der Ozeane nicht ganz so stark erwärmen würde. Das könnte den Medianwert des Temperaturanstiegs noch um 1,1 Grad senken.

Die Ergebnisse sind beunruhigend. Im Mittel (Median der 400 Simulationen) ist die erwartete globale Erwärmung bis 2100 5,2 Grad, wenn keine Maßnahmen gegen eine globale Erwärmung getroffen werden. Nimmt man wieder das Bild des Glücksrades, das in der Studie verwendet wird, landet man mit 90% Wahrscheinlichkeit irgendwo in einem großen Feld von 3,5 bis 7,4 Grad. Die Wahrscheinlichkeit ist aber nicht klein dafür, bei mehr als 6 Grad Erwärmung zu landen, und jedenfalls ist das wahrscheinlicher, als in das Feld von 3-4 Grad zu gelangen. Und selbst das wäre eine Erwärmung, bei der viele Wissenschaftler damit rechnen, daß Kippunkte der Erde getroffen werden, wie etwa ein Abschmelzen des grönländischen Eisschildes oder eine Entwaldung des Amazonasgebietes. Es ist eine Form des Glücksrades, bei der man nur verliert, und nur noch offen ist, wie katastrophal.

Selbst wenn man massive Maßnahmen gegen eine globale Erwärmung einleitet, sieht das Glücksrad nicht wirklich gut aus. 2,3 Grad wäre die mittlere Temperatur, aber in mehr als 10% der Fälle würde der Temperaturanstieg immer noch über 3 Grad betragen. Im Dezember wollen die Staaten in Kopenhagen eine Übereinkunft erzielen, die die globale Erwärmung bis 2100 auf 2 Grad begrenzen soll, ein Niveau, von dem man glaubt, daß man sich an dieses mit vertretbarem Aufwand anpassen könnte. Die Modellrechnungen am MIT sind eine Warnung, daß wir ohne drastische Maßnahmen in ein Glücksspiel eintreten, das uns keine Gewinnchancen läßt.

Die Arbeit wurde auch kürzlich von Joe Romm auf ClimateProgress kommentiert.

Was ist neu beim Klimawandel?

In diesem Beitrag möchte ich mal unsortiert einen Überblick geben, was die Diskussion über den Klimawandel gerade bewegt. Vielleicht komme ich dann in den folgenden Wochen dazu, einiges davon näher zu diskutieren.

2007 war davon geprägt, daß der vierte Übersichtsbericht des IPCC herauskam (IPCC 4th Assessment Report, kurz: FAR). Gegenüber Vorgängerberichten zeichnete er sich vor allem dadurch aus, daß es vergleichsweise wenig Neues gab. Vor allen Dingen gab der Bericht einen Überblick darüber, daß sich immer mehr die Feststellungen der drei vorherigen Berichte bestätigen und verfestigen. Die Projektionen zu Temperaturänderungen, Meeresspiegelanstieg und CO2-Sensitivität (um wieviel Grad steigt die globale Temperatur bei Verdoppelung der CO2-Konzentration) haben sich kaum verändert. Das ging manchmal dadurch unter, daß andererseits die verwendeten Szenarien für die Projektionen erweitert wurden oder beim Meeresspiegelanstieg im Bericht für 2007 plötzlich der Beitrag von schmelzendem Festlandseis herausgenommen wurde.

Das große Manko des Berichts ist es, daß der Redaktionsschluß im Jahr 2006 liegt, aber gerade 2007 erhebliche Fortschritte im Kenntnisstand folgten.

Besonders wichtig ist, daß wir gerade unseren Kenntnisstand über die weitere Entwicklung der CO2-Emissionen revidieren müssen. Sie steigen deutlich schneller als erwartet, und beispielhaft für die Ursache dafür ist China. Das IPCC geht in seinen Projektionen davon aus, daß global die Menge an CO2-Emissionen je Einheit Wirtschaftsleistung ständig sinken müßte – man erwaret, daß wir ständig effizienter werden. In China ist anscheinend das Gegenteil der Fall. Durch die dort wachsende Abhängigkeit von heimischer Kohle verbraucht die Wirtschaft dort immer mehr CO2 je produzierter Werteinheit. Und weil sich immer mehr der Weltproduktion nach China verlagert von CO2-effizienten Staaten in das besonders ineffiziente China, schlägt das global durch. Eine Revision der IPCC-Szenarien für diesen Fall ist nun in Arbeit.

Die CO2-Sensitivität selbst ist zum Thema geworden. Sie wird bisher immer im Bereich von 3 Grad je Verdoppelung der CO2-Konzentration gesehen. Hansen behauptet, dies sei nur die kurzzeitige Reaktion der Atmosphäre, langfristig könnte der doppelte Wert greifen und begründet das mit Untersuchungen früherer Eiszeiten. Dies ist allerdings weithin skeptisch aufgenommen worden. Ob es so eintritt, wird niemand von uns erleben.

Auch das Thema des Meeresspiegelanstiegs verdient einen zweiten Blick. Der IPCC FAR hat den Beitrag aus Festlandeis ausgespart, weil hier nur Spekulationen möglich seien. Wie schnell die großen Eisschilde in Grönland und der Westantarktis abschmelzen, hängt davon ab, wie schnell das Eis ins Meer abfließen kann. Das ist ein Prozess, der wissenschaftlich noch viele Fragezeichen hat. Kann Schmelzwasser, das durch Risse unter die Eismassen sickert, die Bewegung der Eisfelder an einem bestimmten Punkt schlagartig schneller werden lassen? Rutschen irgendwann plötzlich die Eisfelder in mehreren Gletscherbeben rasch ins Meer? Wie kann man so etwas berechnen und vorhersagen? Es gibt auch die Meinung, daß der begrenzende Parameter der Fluß der Eisfelder durch bestimmte Durchlässe ist, und nicht beliebig schneller werden kann. Wenn man alles zusammennimmt, kommt man auf einen möglichen Meeresspiegelanstieg bis 2100, der eher bei 1 Meter bis 1,5 Meter liegt, als den bis zu 59 cm, die aus dem IPCC FAR zitiert werden. Die höheren Schätzungen von bis zu 6 Metern sind wohl erst nach 2100 eine dann allerdings realistische Zahl.

Auch das Abschmelzen des arktischen Meereises 2007 hat für Aufruhr gesorgt, hatte man das doch erst für ca. 2030 erwartet. Zwar fror im letzten Winter das Nordpolarmeer schnell wieder zu, aber das dort vorhandene junge Eis hat dem nächsten Tauwetter wenig entgegenzusetzen.

Generell ist auf den Fachkonferenzen neben anderem die Kryosphäre, die Welt im Eis in den polaren Gebieten, im Zentrum der Forschung. Daher tut sich gerade auf diesem Feld sehr viel.

Ein Thema der letzten Monate waren auch die Kippunkte, ab denen der Klimawandel eine bestimmte, unwiederbringliche Schwelle überschreitet. Auch dies ist noch sehr spekulativ.

Politisch ist die gegenwärtige Zeit nicht weniger aufregend. In den USA ist Wahlkampf, und das beeinflußt auch die Befindlichkeit der Blogs zum Thema, auch in Europa. Im Gegensatz zu Europa ist es in den USA ein Frage des politischen Standpunkts, ob man akzeptiert, daß es einen anthropogenen, vorwiegend schädlichen Klimawandel gibt oder nicht. Daher sind dort auch Leugner in den Medien, der Politik und den Internetdiskussionsforen und Blogs deutlich aktiver als hierzulande, gerade im Wahlkampf. Was dort dann im Internet- und Medienkampf zur Leugnung des wissenschaftlichen Sachstandes ausgegraben wird, schwappt regelmäßig nach Europa über und versorgt auch die kleine Leugnergemeinde hier mit Inhalten, wie z.B. das angebliche Ende des Erwärmungstrends und der global besonders kalte Januar und Februar 2008.

In Bali wurde ein neuer Versuch gestartet, zu einem Klimaabkommen zu gelangen, und diesmal sind die wichtigsten Emittenten mit im Boot. Ob das tatsächlich zu wirksamen Vereinbarungen führt, ist trotzdem fraglich. Das hat George W. Bush in seiner letzten Rede zum Thema wieder vorgeführt. In China und Rußland sieht es nicht besser aus. Den USA kann man zumindest zutrauen, daß ein Stimmungsumschwung möglich ist und wirksame Maßnahmen dann schnell folgen. Ein Blog in den USA trägt zusammen, was man eigentlich tun kann, wenn man es will.

Es gab auch Non-events. Die Klimaforschung hat ihre Konferenzen und wenn man vom üblichen abweichende Ideen hat, kann man sie natürlich dort äußern. Es ist daher ein Signal besonderer Art, wenn die Klimawandelleugner (meistens keine Wissenschaftler, zumindest nicht in dem Fach) sich von einer Lobbyorganisation, dem Heartland Institut, eine Pseudoklimakonferenz bezahlen lassen (bezahlte Teilnahme an einer wissenschaftlichen Konferenz ist völlig unüblich), denn das heißt, daß man mit seriöser Wissenschaft keinen Fuß mehr auf die Erde bekommt und sich mit seinen Ideen nur noch unter Gleichgesinnten sehen lassen kann.

Nicht als wenigstes hat man sich auch der Frage angenommen, ob es jemals einen Konsens gegeben hätte, daß uns eine Eiszeit bevorstünde. Dies wird gerne als Argument dafür verwendet, daß der jetzige wissenschaftliche Konsens zur globalen Erwärmun wenig wert sei. Antwort: nein, einen Konsens über eine bevorstehende Eiszeit hatte es nie gegeben.