Die Thesen der „Klimaskeptiker“ – was ist dran?

Vorbemerkung

Ein Mitarbeiter eines Landesministeriums sandte mir vor kurzem den unten wiedergegebenen Text von Alvo von Alvensleben zu. Bei seinen Bemühungen um sinnvolle Klimavorsorge stößt er regelmäßig auf Skepsis und Widerstände, und es werden ihm immer wieder ähnliche Artikel der sogenannten "Klimaskeptiker" vorgehalten. Tenor: um Klimawandel brauchen wir uns nicht sorgen, da ist gar nichts dran.

Der untenstehende Aufsatz ist ein in vielerlei Hinsicht typisches Beispiel dieser “Skeptiker“-Literatur. Die meisten der Standardargumente kommen vor, und der Text ist geschickt formuliert. Hätte ich nicht mein Fachwissen und wäre ich nicht mit den Argumenten vertraut, Alvenslebens Aufsatz hätte auf mich wohl überzeugend gewirkt. Als durchschnittlich informierter Zeitungsleser hätte ich womöglich meine Einschätzung des Klimaproblems nach diesem Aufsatz geändert.

Der Text wird im Internet auf einer Seite mit Materialien für Physiklehrer verbreitet: www.schulphysik.de/klima/alvens/klima.html (Abruf 10.2.2004). Dort sind auch Abbildungen dabei, die hier aus technischen Gründen nicht wiedergegeben werden, sowie einige von mir weggelassene, klimatologisch unkontroverse Passagen.

Angesichts der Verbreitung und Wirkung solcher Texte lohnt es sich zu erläutern, weshalb diese seit Jahren im Internet und anderen Medien zirkulierenden Argumente auf Klimatologen wenig überzeugend wirken. Dies habe ich unten in der rechten Spalte versucht.

Kein ungeschickter Einstieg: durch den Vergleich mit einem Artikel aus den siebziger Jahren soll die Glaubwürdigkeit von Warnungen der Klimaforscher gleich zu Beginn generell in Frage gestellt werden.

Der Vergleich hinkt allerdings aus mehreren Gründen. Seinerzeit gab es einige wenige Wissenschaftler, die den Abkühlungstrend der vorangegangen drei Jahrzehnte als möglichen Vorboten einer gravierenderen Abkühlung werteten. Auch damals schon gingen die meisten Forscher von einer globalen Erwärmung durch das CO₂ aus. Ein gesichertes quantitatives physikalisches Verständnis der Mechanismen, wie wir es heute haben, gab es damals jedoch noch nicht, und daher war umstritten, was überwiegt: die Erwärmung durch CO₂ oder die Abkühlung durch Aerosole. Breite Unterstützung unter Klimatologen fanden die damaligen Anhänger einer Abkühlung nicht, und nach wenigen Jahren haben sie ihre Einschätzung aufgrund weiterer Untersuchungen selbst korrigiert.

Ich möchte daher einige differenziertere Folgerungen aus dieser Geschichte vorschlagen:

(1) Behauptungen einzelner Wissenschaftler sind zunächst mit Vorsicht zu behandeln, bis sich ihre Argumente unter Fachleuten weithin durchgesetzt (oder aber als nicht überzeugend erwiesen) haben.

(2) Die Aussagen von Wissenschaftler-Organisationen (wie etwa der zitierten NAS, oder heute dem IPCC) sind erheblich zuverlässiger und ausgewogener, da sich extreme Einzelmeinungen hier (anders als in den Medien) kaum durchsetzen können. Die NAS hat damals völlig korrekt und verantwortungsvoll gefolgert, dass die wissenschaftlichen Kenntnisse nicht ausreichen. (Bei der aktuellen globalen Erwärmung kommt die NAS zum gegenteiligen Schluss.)

(3) Die Selbstkorrektur ist eines der wesentlichen Merkmale der Wissenschaft, und sie hat hier gut funktioniert. Wissenschaftler sind dafür ausgebildet, die eigenen Einschätzungen immer wieder kritisch zu hinterfragen und sie im Licht neuer Erkenntnisse zu revidieren. Dogmen haben in einem offenen wissenschaftlichen Diskurs keine Chance zu bestehen.

Verantwortlich für die weltweit verbreitete Furcht vor einer globalen Klima-Erwärmung und ihren vielfältigen Folgen ist das IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), ein Gremium von (formell) rund 650 Wissenschaftlern, das vom United Nations Environmental Program (UNEP) und von der World Meteorological Organization (WMO) getragen wird. Dieses Gremium, in dem in mehreren Arbeitsgruppen jeweils einige wenige Personen die Hauptarbeit leisten, hat im April 2001 einen Third Assessment Report herausgegeben, auf dessen Grundlage im Juli 2001 Vertreter zahlreicher Staaten in Bonn zusammenkamen, um über die Durchführung von Maßnahmen zu beraten, die in Kyoto 1997 empfohlen worden waren ("Kyoto-Protokoll"). Mit Klima-Modellen wurde eine Erwärmung der Erdatmosphäre zwischen 1.4 und 5.8 °C bis zum Jahre 2100 vorausberechnet. Diese soll eintreten, wenn nichts gegen den weiteren Anstieg des CO₂ in der Atmosphäre unternommen wird. Wenn man über das IPCC nichts Näheres weiß, hat man den Eindruck, in den Veröffentlichungen müssten sich die besten und sichersten Erkenntnisse der Klimatologie wiederfinden. Aber Zweifel sind angebracht:

Die düsteren Prognosen des IPCC, erarbeitet von so vielen Experten und mit den besten verfügbaren Computern und Klimamodellen, schienen mir kaum von der Hand zu weisen. Allerdings stieß ich bald auch auf kritische Stimmen, insbesondere auf eine Veröffentlichung "Klimafakten" der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe in Hannover [1].

Erlaubt mir hier eine kleine Abschweifung: Das Internet bietet für ein solches Studium traumhafte Möglichkeiten. Innerhalb von zwei Tagen war ich Student der Universitäten von Zürich, Heidelberg, Bochum, Erlangen, Potsdam, Berlin, Melbourne ..., konnte den Wortlaut der Erklärungen von Bush und seinen Beratern lesen, sowie das Kyoto-Protokoll und die Äußerungen seiner Kritiker in USA und Deutschland. Das Wort "traumhaft" habe ich bewußt gewählt, denn solche Möglichkeiten zu Hause im Wohnzimmer (oder wo immer der Computer steht) zu haben, konnte man früher höchstens träumen, ohne Hoffnung, daß das jemals wahr werden könnte.

Die wichtigsten Ergebnisse meiner Studien möchte ich zunächst in ein paar kurzen Absätzen zusammenfassen. Im weiteren Verlauf werde ich dann die Thesen, die für einige von Euch wohl überraschend sein werden, näher erläutern und begründen. Ich gehe davon aus, daß jeder von Euch in den vergangenen Jahren schon gehört hat: Das Gas Kohlendioxid, CO₂, reichert sich seit Jahrzehnten in der Erdatmosphäre an. Ebenso hat jeder schon gehört, daß die Zunahme dieses Gases zu einer Erwärmung der Erdatmosphäre führen soll, mit vielerlei bedrohlichen Folgen: Anstieg des Meeresspiegels, vermehrtes Auftreten von Dürren hier, von Überschwemmungen dort, von Orkanen, Aussterben von Tierarten usw. Das weiß heute doch jeder - oder? Nun einige Ergebnisse:

Die CO₂-Zunahme in der Atmosphäre ist real (Bild 1a,b) – und außerordentlich günstig für das Pflanzenwachstum; eine weitere Zunahme ist im Interesse der Welternährung durchaus erwünscht. Experimente mit Pflanzen in künstlich CO₂2-angereicherten Atmosphären zeigen, daß mit einer Verdoppelung des CO₂-Gehaltes Wachstumssteigerungen bei den meisten Pflanzen im Bereich 10 bis 80 % möglich sind – Holz, Blätter, Früchte, alles wächst besser. Es gibt keinen besseren Dünger. CO₂ - ein "Umweltgift"? Mehr dazu später.

Um das Klima der Vergangenheit zu erforschen, hat man in Grönland und in der Antarktis tiefe Löcher ins Eis gebohrt und die Bohrkerne untersucht. Aus ihnen konnte man die Entwicklung des Erdklimas über mehr als 400 000 Jahre zurückverfolgen. Das Verhältnis der Sauerstoff-Isotope 18O:16O von eingeschlossenen Luftbläschen gibt Aufschluß über die Temperaturen; der CO₂-Gehalt in den Bläschen kann gemessen werden. Aus den Bohrkern-Untersuchungen weiß man, daß es in den letzten 420 000 Jahren vier kurze Warmzeiten von je etwa 10 000 Jahren Dauer und dazwischen etwa 10 mal so lange Kaltzeiten gegeben hat.

Was Alvensleben hier vielleicht hätte sagen sollen: diese Daten zeigen, dass der CO₂-Gehalt der Atmosphäre inzwischen um ein Drittel über dem liegt, was jemals für die letzten 420 000 Jahren gemessen wurde [1]. Wahrscheinlich (nach weniger sicheren Daten aus Sedimenten) muss man etliche Millionen Jahre zurückgehen, um ähnlich hohe CO₂-Konzentrationen zu finden wie heute. Das bedeutet: seit der Mensch den aufrechten Gang gelernt hat, gab es noch nie soviel CO₂ in der Luft wie jetzt.

(1) Die Ursache der Eiszeitzyklen, um die es hier geht, sind die Milankovich-Zyklen der Erdbahn (dies war schon in meiner Jugend Gymnasialstoff). Diese wirken durch die Umverteilung der Sonnenstrahlung direkt auf die Temperatur; dass CO₂-Änderungen deshalb erst mit etwas Verzögerung einsetzen ist genau das, was Klimatologen erwarten.

(2) Dass der CO₂-Anstieg zeitlich verzögert stattfand wurde von Klimatologen daher lange vermutet, konnte aber wegen der Unsicherheit im Altersunterschied von Eis und eingeschlossenen Luftbläschen (ca. 2000-3000 Jahre - dies hängt davon ab, wann sich die Poren im Eis schließen) erst kürzlich nachgewiesen werden [2]. Die Verzögerung wurde für die Erwärmung am Ende der vorletzten Eiszeit bestimmt und beträgt 800 Jahre. Dies bedeutet nach Aussage der beteiligten Eiskernspezialisten: das erste Sechstel des 5000 Jahre währenden Erwärmungstrends geschah ohne Zutun des CO₂, danach kam die CO₂-Rückkopplung in Gang und verstärkte die Erwärmung.

(3) Diese Daten sind auch konsistent mit Modellrechungen von Eiszeiten. Auch im Modell können Beginn und Ende von Eiszeiten allein durch die Milankovich-Zyklen eingeläutet werden, CO₂ wird dazu nicht gebraucht. Erst um das volle Ausmaß der Eiszeiten zu verstehen wird die CO₂-Rückkopplung benötigt.

(4) Aus der Zeitverzögerung zu schliessen, dass CO₂ keine Wirkung auf die Temperatur hat, ist ein Trugschluss. Der verzögert einsetzende CO₂-Anstieg verstärkt vielmehr die Erwärmung. Es handelt sich um eine ganz normale positive Rückkopplung: steigende Temperaturen setzen CO₂ aus dem Ozean frei, höhere CO₂-Werte in der Atmosphäre wiederum führen zu weiterer Erwärmung. Was bei diesem Kreislauf zuerst anfängt, hängt einfach davon ab, woran von außen "gedreht" wird: an der Temperatur (wie durch die Milankovich-Zyklen) oder am CO₂ (wie durch den Menschen).

Zutreffend ist, daß die Mehrzahl der kontinentalen Gletscher, z.B. in den Alpen, in den letzten Jahrzehnten weiter geschrumpft ist. Kann man daraus auf eine globale Erwärmung schließen? Dieser Punkt verdient eine eingehendere Betrachtung.

Um 1860 endete eine Jahrhunderte lange Phase globaler Abkühlung, die "Kleine Eiszeit", die mit großen Gletschervorstößen verbunden war. Seitdem stieg die globale Temperatur, gemessen in 2 m Höhe über dem Erdboden, um etwa 0.6 °C ±0.2 °C bis 1930. (Bild 2) Parallel dazu gingen die kontinentalen Gletscher stark zurück. Von 1940 bis 1975 nahm die Lufttemperatur wieder um etwa 0.2 °C ab und stieg ab 1975 wieder auf Werte, wie sie zwischen 1930 und 1940 gemessen wurden. Dies gilt jedenfalls für den Bereich der Erde, aus dem die genauesten Messungen der bodennahen Lufttemperatur stammen, und in denen das dichteste Meßnetz bestand, nämlich die USA.

Seit 1979 kann man die Lufttemperatur von Satelliten aus messen und hat so erstmalig die Möglichkeit, die Temperatur der ganzen Erdatmosphäre, nicht nur die über den Kontinenten zu messen. Zur Messung benutzt wird die Emission von Sauerstoffmolekülen, die ein sehr genaues Thermometer darstellt. An den Messungen sind ständig mindestens 2 Satelliten (mit gewöhnlich 4 Jahren Lebensdauer) beteiligt, deren Ergebnisse untereinander verglichen werden. Die Meßmethode erlaubt sogar, zwischen verschiedenen Höhenbereichen, nämlich der Troposphäre und der Stratosphäre, zu unterscheiden.

(Übrigens wurde auch schon vor dem Start der Satellitenmessungen routinemäßig die Temperatur über den Ozeanen gemessen, durch ein großes Netz von "ships of opportunity".)

Alvenslebens Formulierung, man könne die globale Erwärmung "mit gutem Gewissen als ein Märchen bezeichnen" ist ein Beispiel für grundlose Polemik. Als Argument für die Behauptung, es gäbe gar keine globale Erwärmung, eignen sich die Satellitendaten nicht. Die meisten "Klimaskeptiker" bestreiten daher auch nicht, dass das Klima sich erwärmt, sondern nur, dass der Mensch dafür verantwortlich ist.

Als eine der Folgen der "globalen Erwärmung" wird von den Klimawarnern eine Erhöhung des Meeresspiegels erwartet. Wenn das Meerwasser sich erwärmt, dehnt es sich aus. Außerdem befürchtet man ein Abschmelzen der Festlandgletscher und des Grönlandeises und langfristig der Antarktis, und damit verstärkte Zuflüsse ins Meer. Wir werden noch sehen, was es damit auf sich hat.

Ein vermehrtes Auftreten von Stürmen, Hurrikans, Taifunen, Hochwassern als Folge einer globalen Erwärmung gehört zu den beliebtesten Schreckensvisionen der Klimawarner. Allerdings muß ich den IPCC-Bericht in diesem Punkt freisprechen: In tropischen und außertropischen Stürmen sei über das 20. Jahrhundert hin kein signifikanter Trend erkennbar, und auch keine systematische Änderung in der Häufigkeit von Tornados, Gewittertagen oder Hagelschlägen. Anderslautende Voraussagen spekulieren auf das kurze Gedächtnis der Menschen. Aber sorgfältigen statistischen Untersuchungen halten sie nicht stand. Zugenommen hat, wie die Münchener Rückversicherungsgesellschaft zu melden weiß, die durchschnittliche Schadenshöhe von schweren Unwetterkatastrophen - als Folge der zunehmenden Bevölkerungsdichte, aber auch der Versiegelung von Böden, der Begradigung von Bach- und Flußläufen etc. Aber die Zahl schwerer Stürme pro Jahrzehnt ist in allen Erdteilen ziemlich konstant geblieben; manche Untersuchungen verzeichnen sogar eine Abnahme.

Es gibt aber außer der reinen Statistik gute wissenschaftliche Gründe, eine Zunahme von Unwetterkatastrophen in einem wärmeren Klima zu befürchten; ich habe sie in meinem Brockhaus-Artikel zur Elbeflut (www.pik-potsdam.de/~stefan/flutkatastrophe.html) zusammengefaßt.
Wenn Herr Alvensleben schon die Erkenntnisse der Kollegen von der Münchner Rück zitiert, dann sollte er dies vollständig tun: sie kommen zu dem Schluß, dass nur ein Teil der drastisch gestiegenen Schadenshöhe auf den Anwachs von Werten in gefährdeten Gebieten zurückzuführen ist, ein weiterer Teil dagegen auf den Klimawandel.

Im Jahr 2000 wurden am Nordpol offene Spalten im Eis entdeckt und als "Beweis" für die globale Erwärmung durch die Medien weit verbreitet. Was die Entdecker nicht wußten: Solche Spalten waren längst aus früheren Jahrzehnten bekannt, sie treten bei dem schwimmenden Nordpoleis immer wieder einmal auf – wie man z.B. in dem Sachbuch "Klimafakten" bei Berner [1] nachlesen kann. 2001 haben die Eisspalten am Nordpol sich wieder geschlossen; kürzlich erfolgte Messungen ergaben am Pol eine Eisdicke von 3.5 m ("Der Spiegel" vom 15.9.2001).

Hier müssen wir zwischen direkten und indirekten Wirkungen, die von der Sonne ausgehen, unterscheiden. Die direkte Sonnenstrahlung schwankt über Jahrzehnte nur um etwa 0.1%, was an der Erdoberfläche Schwankungen des "Strahlungsantriebs" (Forcing) von 0.3 W/m² ausmacht.

(1) Zunächst hoffnungsvoll aussehende Korrelationen haben sich nicht bestätigt, eine überzeugende langfristige Korrelation wurde bislang nicht gefunden.

(2) Wolkenbildung über Kondensationskerne funktioniert rasch - innerhalb von Stunden. Daher müßte sich dieser Mechanismus auch bei kurzfristigen Schwankungen zeigen, nicht nur in den langen Klimatrends. Auf kurzen Zeitskalen findet man aber keine Korrelation zwischen Wolkendaten und den Schwankungen der kosmischen Strahlung [11].

(3) Berücksichtigt man nur die direkte Strahlungswirkung der Sonne im Modell, so erhält man bereits eine im Vergleich mit Paläodaten realistische Abkühlung in den Aktivitätsminima der Sonne (etwa dem Spörer-Minimum, Abbildung unter www.pik-potsdam.de/~stefan/ Publications/Other/klimageschichte.pdf) [7]. Wäre die Sonnenwirkung durch indirekte Effekte 5 mal so groß, so hätte das z.B. im Spörer-Minimum auch zu einer 5 mal größeren Abkühlung führen müssen, die aber so nicht stattgefunden hat. Wäre die Sonnenwirkung also erheblich stärker als bislang angenommen, so hätten wir aufeinmal erhebliche Probleme zu verstehen, warum die jüngere Klimageschichte nicht viel größere Schwankungen aufweist.

Diese Argumente sprechen dafür, dass die indirekte Sonnenwirkung nicht sehr stark sein kann.
Übrigens: selbst wenn die indirekte Sonnenwirkung 5 mal stärker ist als die direkte und damit 1.5 W/m² betragen würde, wäre dies immer noch nur etwa halb soviel wie der vom Menschen heute bereits verursachte Strahlungsantrieb von 2.7 W/m² (siehe oben); selbst dann würde also der menschliche Einfluss auf das Klima schon klar überwiegen.

Noch etwas: egal wie sehr die Sonnenwirkung verstärkt sein könnte – seit 60 Jahren hat die Sonnenaktivität nicht zugenommen, wie Prof. Sami Solanki, Direktor des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung und einer der führenden Experten auf diesem Gebiet, bestätigt.

Die Klimamodelle, auf deren Vorausberechnungen sich die ganze "Global Warming"-Aufregung stützt, sind noch grob falsch - unter anderem deshalb, weil sie den Einfluß der Wolken und vieler anderer, auch von der Sonne kommender Effekte völlig unzureichend berücksichtigen. Das stärkste Treibhausgas ist nicht CO₂, sondern H2O, also Wasserdampf in Gasform. Und dessen Gehalt in der Atmosphäre schwankt zeitlich zwischen 0.1 und 5.0 %, also in einem großen Bereich. Aber nicht nur das - Wasserdampf absorbiert auch Strahlung in einem viel breiteren Bereich von Wellenlängen des Infrarotspektrums, in dem die Strahlung der Erdoberfläche liegt, als es Kohlendioxid tun kann. Rund zwei Drittel des gesamten Treibhauseffekts der Erdatmosphäre sind von H2O-Dampf verursacht, wie in den "Klimafakten" [1] festgestellt wird. Und je nachdem, wieviel Kondensationskerne in der Atmosphäre sind, können sich Wolken bilden, mit kleinen oder großen Tropfen, und davon hängt wieder ab, wie stark sie Sonnenlicht direkt reflektieren, und wie stark sie die Abstrahlung vom Erdboden behindern – kurz, es gibt da so komplizierte Zusammenhänge, daß ich gar keine Hoffnung sehe, Klimamodelle so gut zu machen, daß sie brauchbare Voraussagen über Jahre oder Jahrzehnte liefern könnten. (Eindrucksvolle Beispiele für diese Problematik gibt Joachim Bublath [2] in seinem Buch "Chaos im Universum").

Einige der wichtigsten sind:
(1) der gemessene Anstieg des CO₂,
(2) die gemessene Strahlungswirkung von CO₂,
(3) Satellitenmessungen des Strahlungshaushalts der Erde,
(4) der Vergleich der Stärke des vom Menschen verursachten Strahlungsantriebs mit anderen möglichen Antriebsfaktoren, etwa Schwankungen der Sonnenaktivität,
(5) die gemessenen Erderwärmung im 20. Jahrhundert,
(6) der Vergleich mit natürlichen Temperaturschwankungen aus längerfristigen Klimadaten (u.a. aus den Eisbohrkernen),
(7) der Vergleich der gemessenen Erwärmung mit der aus dem Strahlungsantrieb zu erwartenden Erwärmung (die man auch ohne Modellrechnung abschätzen kann, Arrhenius hat dies bereits 1896 vorgemacht),
(8) die antarktischen Daten über CO₂ und Temperaturverlauf der letzten 420,000 Jahre (in Zusammenhang mit der Kenntnis der Milankovich-Zyklen).

Diese Tatsachen und ein paar simple Abschätzungen mit Papier und Bleistift, ohne jedes Computermodell, reichen völlig aus, um den menschlichen Einfluß auf das Klima mit hoher Wahrscheinlichkeit festzustellen.

Die Modellierer haben schon immer von Szenarien und nicht von Prognosen gesprochen, denn es gibt einen grundsätzlichen Unterschied. Szenarien funktionieren nach dem "wenn...dann" Prinzip: "wenn das CO₂ um X ansteigen würde, würde dies zu einer Erwärmung um Y führen". Dies ist aus zwei Gründen keine Prognose. Einmal weiß man nicht, wie stark das CO₂ ansteigen wird, da dies von Menschen und ihren Entscheidungen abhängt, die nicht auf hundert Jahre vorherzusagen sind. Wir Menschen können uns z.B. dafür entscheiden, Klimaschutz zu betreiben, wodurch die pessimistischeren Szenarien nicht eintreten. Zum zweiten kann ein Szenario den Effekt einer einzelnen Einflußgröße (etwa CO₂) untersuchen, eine Prognose müßte dagegen alle denkbaren Einflüsse berücksichtigen. Zu Dietze's Privattheorie weiter unten; die Satellitendaten sind oben bereits behandelt worden.

Gletscher als Klimazeugen

Zuerst zu der Frage, wie weit Gletscher uns über Klimaänderungen Auskunft geben können: Bevor man aus der Abnahme der meisten kontinentalen Gletscher auf eine globale Erwärmung schließt, sollte man mehrere Umstände in Rechnung stellen:

Eine solche Verzögerung gilt nicht für die Reaktion auf Temperaturschwankungen (die unmittelbar auf das Schmelzen der Gletscherzunge wirken), sie gilt nur für die Reaktion auf Änderungen der Niederschläge im oberen Gletscherbereich. Sie beträgt bei den meisten Gletschern einige Jahre, bei sehr großen bis zu 2-3 Jahrzehnte.

Übrigens besagt die Theorie des verstärkten Treibhauseffektes nicht, dass CO₂ der einzige Einflußfaktor auf das Klima ist. Schwankungen um ein oder zwei Zehntel Grad sind auch bei konstantem CO₂ nicht ungewöhnlich und können aus verschiedenen Gründen auftreten (Sulfat-Aerosole, Sonnenaktivität, Vulkanismus, interne Schwankungen im Klimasystem). Diese Schwankungen überlagern sich dem langsamen Erwärmungstrend, daher rechnet kein Wissenschaftler mit einem gleichförmigen, monotonen Trend. Eine vorübergehende leichte Abkühlung kann auch künftig wieder auftreten, trotz steigendem CO₂.

Die seit Beginn des 20. Jahrhunderts bekannte beinahe-Sättigung der CO₂-Absorptionsbanden ist der Grund für die im Vergleich zu anderen Gasen ungewöhnlich geringe Treibhauswirkung von CO₂ (pro Molekül).

Soweit die Erläuterung des Treibhauseffektes durch Dr. Barrett. Demgegenüber geht das IPCC davon aus, daß bei einer CO₂-Verdoppelung in der Atmosphäre ein zusätzlicher "Strahlungsantrieb" von etwa 3.7 W/m² auftritt, der an der Tropopause abgestrahlt werden müßte (Die Tropopause ist die Grenzschicht von der Troposphäre zur Stratosphäre in Höhen zwischen ca.12 km am Äquator und 8 km an den Polen. Sie markiert ein Temperaturminimum - oberhalb, in der Stratosphäre, wird es wieder wärmer, weil dort die harte Ultraviolettstrahlung der Sonne von Ozon (O3) absorbiert wird und die Stratosphäre heizt). Der Strahlungsantrieb von 3.7 W/m² soll zu einer Erwärmung der Atmosphäre von 2.8 °C führen.

(1) Man kann von der Physik ausgehen, nämlich von der im Labor gemessenen Strahlungswirkung von CO₂, die ohne jede Rückkopplung direkt eine Erwärmung um 1.2°C bei einer Verdoppelung der Konzentration bewirken würde. Dann muss man noch die Rückkopplungen im Klimasystem berücksichten: Wasserdampf, Eis-Albedo, Wolken, usw. Dazu benutzt man Modelle, die am gegenwärtigen Klima und zunehmend auch an anderen Klimazuständen (etwa Eiszeitklima) getestet sind. Damit ergibt sich eine Klimasensitivität von 1.5-4.5 °C [8]. Die Unsicherheit stammt überwiegend vom Unwissen über das Verhalten der Wolken. Es wird u.a. auch an unserem Institut daran gearbeitet, diesen Unsicherheitsbereich weiter einzugrenzen.

(2) Man kann von Daten ausgehen und aus vergangenen Klimaschwankungen (z.B. Eiszeitzyklen) durch eine sogenannte Regressionsanalyse den Einfluss einzelner Faktoren zu isolieren versuchen. Dazu braucht man sehr gute Daten und muss sehr sorgfältig alle Faktoren berücksichtigen. Eine solche Analyse wurde 1990 anhand der antarktischen Eiskerndaten durchgeführt und ergab eine Klimasensitivität von 3-4°C [9].

Die durch Alvensleben genannten extrem niedrigen Werte sind wissenschaftlich nicht begründet, und würden bedeuten, dass stark negative Rückkopplungen im Klimasystem überwiegen und alle Schwankungen wegdämpfen. Wenn das so wäre, dann wäre es unverständlich, wie es z.B. zu Eiszeiten kommen konnte. Es verwundert, dass Alvensleben die in der wissenschaftlichen Fachliteratur dokumentierten Abschätzungen gar nicht für erwähnenswert hält, und dafür unhaltbare Zahlen von der Internetseite eines pensionierten Seemanns anführt.

Eine bedeutsame Folgerung müssen wir noch ziehen: Die Verminderung des CO₂-Ausstoßes in die Atmosphäre, wie sie das Kyoto-Protokoll vorsieht, kann bestenfalls nur einen kleinen Bruchteil der Wirkung auf die globale Temperatur haben, die das IPCC annimmt. Die Emissionsreduktion gemäß Kyoto ist in dieser Hinsicht praktisch wirkungslos: Folgt man Tom Wigley, einem prominenten Vertreter des IPCC, so würde sie bis 2050 nur 0.07 °C ausmachen. Wie Dietze und andere Kritiker gezeigt haben, ist selbst dieser errechnete Wert noch etwa um den Faktor 3.5 zu groß - es bleibt ein Kyoto-Temperatursenkungseffekt von 0,02 °C bis zum Jahre 2050. (Diese Zahl hat Dietze auf einer Tagung in Wiesbaden den IPCC-Vertretern vorgehalten, und es wurde ihm nicht widersprochen!). Bekanntlich wollen aber die USA und andere Länder das Kyoto-Protokoll nicht ratifizieren. So wird der errechnete Effekt noch einmal herabgesetzt - auf weniger als 1 /100 °C.

Daraus aber zu folgern, man sollte den Kopf in den Sand stecken und lieber gleich gar nichts gegen den Klimawandel tun, ist unverantwortlich. Nur durch konsequente Klimaschutzmaßnahmen über die nächsten 50 Jahre hinweg läßt sich der Klimawandel noch in handhabbaren Grenzen halten.

Auf der erwähnten Tagung in Wiesbaden hörte ich im November 2001 einen Vertreter des IPCC. Er glaubte noch an die drohende Erwärmung durch CO₂. Seinem Vortrag hatte er den Titel gegeben: 'Von Kyoto nach Marrakesh – von "zu wenig" nach "noch weniger"'. Obwohl es nicht so gemeint war, konnte man es praktisch als ein Plädoyer dafür verstehen, die Pläne von Kyoto stillschweigend zu begraben.

Nachdem wir uns nun überzeugt haben, daß die vorausgesagte Klimaerwärmung durch CO₂ gar nicht droht, – ihre Theorie ist "faulty science" – fehlerhafte Wissenschaft, wie Präsident Bush sie genannt hat, - und nachdem die Satellitenmessungen zeigen, daß der Temperaturanstieg gar nicht stattfindet - können wir die Frage des Meeresspiegelanstiegs ziemlich schnell erledigen - er findet auch nicht statt.

Pegelmessungen über 3 Jahrzehnte in Tuvalu, einem kleinen pazifischen Inselstaat, und in Diego Garcia, dem englischen Flottenstützpunkt mitten im Indischen Ozean, zeigten keine Veränderung des Meeresspiegels. (Bild 6) Lediglich von Zeit zu Zeit, wenn der Wind den El-Niño-Strom nach Osten trieb, sank der Meeresspiegel für einige Zeit um bis zu 30 cm, um anschließend zu normalen Werten zurückzukehren. (Eine dpa-Meldung über den drohenden Untergang von Tuvalu, die ich in der Badischen Zeitung fand, habe ich auf Grund meiner Informationen beanstandet, und 3 Tage später druckte die BZ einen Widerruf, nachdem sie mit dem Konsul von Tuvalu gesprochen hatte).

Drei generelle Anmerkungen zum Meeresspiegel.

(1) Der anthropogene Meeresspiegelanstieg beginnt sehr langsam, weil der Ozean eine große thermische Trägheit hat und anfangs nur die Oberflächenschichten von der Erwärmung erfasst werden. Auch das Grönlandeis reagiert nur sehr langsam auf eine Erwärmung. Deshalb steht uns der allergrößte Teil des Meeresspiegelanstiegs, der durch die bereits stattgefundene Erwärmung verursacht wird, noch bevor. Lokale Schwankungen sind daher bislang z.T. noch größer als der globale Trend. Meeresspiegelanstieg ist kein Frühwarnsignal einer Erwärmung, sondern überwiegend eine Spätfolge.

(2) Es handelt sich aber um eine unausweichliche Folge: einfache Physik sagt uns, dass warmes Wasser mehr Volumen einnimmt (thermische Ausdehnung). Selbst wenn wir die globale Erwärmung in fünfzig Jahren gestoppt haben, wird der Meeresspiegel noch Jahrhunderte weiter ansteigen, bis sich auch die Tiefsee entsprechend erwärmt hat. Aus dieser Tatsache ergibt sich die Gefährdung für tiefliegende Inselstaaten – nicht aus lokalen Beobachtungstrends aus der Vergangenheit.

(3) Dennoch ist der Anstieg des Meeresspiegels eine gemessene Tatsache. Im 20. Jahrhundert betrug er 10-20 cm (also 1-2 mm/Jahr) - die Unsicherheit ergibt sich aus der ungenauen Datenbasis. Erst seit 1992 gibt es exakte globale Messungen mit Satelliten-Altimetern. Diese zeigen einen Trend von knapp 3 mm/Jahr; der Anstieg hat sich also gegen Ende des 20. Jahrhunderts bereits deutlich beschleunigt.

Nun zu Tuvalu.

Die dortigen Pegelstationen werden vom australischen "National Tidal Centre" unterhalten, allerdings ist dort erst seit März 1993 eine qualitativ hochwertige Station installiert. In dessen Bericht für Tuvalu vom Juni 2003 (www.ntf.flinders.edu.au) heisst es: The sea level trend to date is +5.4 mm/year (as compared to a global average of 1-2 mm/year) but the magnitude of the trend continues to vary widely from month to month as the data set grows. Accounting for the geodetic survey results, the trend is unchanged. A nearby gauge, with a longer record but less precision and datum control, shows a trend of +0.9 mm/year.
Auf deutsch: der Meeresspiegel steigt auch in Tuvalu. Wer mehr wissen will, dem sei das Buch Sturmwarnung des britischen Journalisten Mark Lynas empfohlen, der die Geschichte vor Ort in Tuvalu recherchiert hat. Er beschreibt eindrucksvoll, mit welchen Problemen die Einwohner bereits heute durch den Meeresspiegelanstieg zu kämpfen haben. Die Betroffenen würden die Versuche eines deutschen Rentners, ihre Probleme von seinem trockenen Schreibtisch aus für irreal zu erklären, wohl als recht zynisch empfinden.

Die Messungen des CO₂-Gehalts in Eisbohrkernen haben sich, wie man erst seit wenigen Jahren weiß, doch als ziemlich ungenau erwiesen – wohl als Folge von Diffusionseffekten im Eis, durch die größere Schwankungen des CO₂-Gehaltes nivelliert wurden. Daher ist zur Zeit noch die Meinung verbreitet, in den letzten 420 000 Jahren habe der CO₂-Gehalt nur zwischen 190 ppm in den kältesten Zeiten und 280 ppm in den Warmzeiten gependelt. Daraus haben Botaniker gefolgert, der Anstieg des CO₂ in der Atmosphäre um rund 30% in den letzten 140 Jahren sei in der jüngeren Erdgeschichte ein einzigartiger Vorgang, und die Natur werde sich darauf nicht einstellen können, mit katastrophalen Folgen für die Pflanzenvielfalt. (Ich habe darüber einen Briefwechsel mit Prof. Christian Körner, Botaniker an der Universität Basel geführt, dem ich für viele Anregungen zu danken habe).

Hier ein Zitat aus einer Buchbesprechung [6] im Internet: "Eine neue, robuste Technik zur Bestimmung der CO₂-Gehalte der Luft in der Vergangenheit wurde nun in den späten Neunziger Jahren eingeführt. Zwischen der Flächendichte der Spaltöffnungen (Stomatae) in den Blättern bedecktsamiger Pflanzen (Angiospermen) und der umgebenden atmosphärischen CO₂-Konzentration besteht ein enger inverser Zusammenhang. Dieser macht es möglich, den einstigen CO₂-Gehalt der Atmosphäre aus fossilen Blättern zu bestimmen. (Bild 7) Für weniger weit zurückliegende Epochen können CO₂-Gehalte abgeleitet werden aus Blättern, die man im Torfmoor findet. Obwohl die Eisbohrkerne dies nicht erkennen lassen, zeigt das neue Meßverfahren, wie die atmosphärische CO₂-Konzentration von 260 ppm am Ende der letzten Eiszeit schnell auf 335 ppm im Preboreal (vor 11500 Jahren) anstieg, dann wieder auf 300 ppm abfiel und vor 9300 Jahren 365 ppm erreichte.

Wissenschaft ist ein System, in dem viele Menschen zahllose neue Ideen hervorbringen und diese dokumentieren und publizieren, damit sie von Fachkollegen kritisch geprüft, diskutiert und beurteilt werden können. Nur die Ideen haben Bestand, die sich überzeugend belegen und bestätigen lassen; viele gehen wieder unter. Wissenschaftler schauen dabei nüchtern auf methodische Aspekte, etwa auf die Streuung und Reproduzierbarkeit der Daten, mögliche Fehler, mögliche andere Einflußfaktoren (auf die Blattöffnungen hat z.B. außer CO₂ auch die Feuchte einen großen Einfluß). "Klimaskeptiker" gehen anders vor: sie bejubeln kritiklos einzelne Arbeiten, die ihnen ins Konzept passen (wie die Stomata-Daten) und wischen bedenkenlos und ohne jeden Grund viele andere, methodisch viel robustere Arbeiten (dutzende detaillierte Untersuchungen zu Gaskonzentrationen im Eis) vom Tisch. Professionelle Forscher können es sich nicht leisten, derart mit zweierlei Maß zu messen.

Die vom Menschen geförderten und verbrannten Mengen an Erdöl, Gas, usw. sind bekannt, daher wissen wir auch, wieviel CO₂ von uns in die Atmosphäre emittiert wurde. Dies ist fast doppelt so viel wie der gemessene Konzentrationsanstieg von 280 auf 370 ppm. Wer sagt, dieser Anstieg sei nicht das vom Menschen in die Luft geblasene CO₂, der sagt konkret: unser CO₂ ist auf mysteriöse Weise wieder aus der Atmosphäre verschwunden (wohin?), und zufällig hat der Ozean gleichzeitig eine ähnliche Menge ausgegast und dabei die atmosphärische Konzentration auf Werte steigen lassen, wie es sie seit Jahrmillionen nicht gegeben hat. Dies kann wohl niemand ernsthaft glauben.

Zudem ist das Gegenteil auch durch Ozeanmessungen belegt: der Ozean hat nicht etwa CO₂ ausgegast, sondern im Gegenteil, er hat (zusammen mit der Biosphäre) einen Teil des anthropogenen CO₂ aus der Atmosphäre aufgenommen. Eine entsprechende CO₂-Zunahme läßt sich inzwischen im Meerwasser messen. Der fossile Kohlenstoff verrät sich zudem durch seine andere Isotopenzusammensetzung, die sowohl in der Atmosphäre als auch im Ozean messbar ist.

Aber damit nicht genug. CO₂ ist neben Wasser und Lichtenergie das Grundnahrungsmittel der Pflanzen. Unsere Pflanzenwelt hat eine Evolution hinter sich, die über Hunderte von Millionen Jahren fast ständig in einer Atmosphäre ablief, die CO₂-Gehalte bis zum Zehnfachen des vorindustriellen CO₂-Gehalts aufwies, also 2000 bis 3000 ppm. Dies weiß man aus Untersuchungen an Blättern des Ginkgo-Baumes, der sich über 300 Millionen Jahre kaum verändert hat. Die Ergebnisse wurden in "Nature" im Mai 2001 veröffentlicht. Erst in der letzten Million Jahre lag der CO₂-Gehalt meistens zwischen 190 und 280 ppm.

Bild 8: Änderungen der Biomasse von Sojabohnen in Abhängigkeit von der CO₂-Konzentration in der Atmosphäre (in ppm)

Eine nennenswerte Klima-Erwärmung durch Zunahme des von Menschen produzierten CO₂ in der Atmosphäre droht uns nicht. Die Verminderung der CO₂-Einträge in die Atmosphäre gemäß dem Kyoto-Protokoll halte ich nicht nur für überflüssig, sondern sogar für schädlich, da sie die Ernährung der wachsenden Weltbevölkerung erschwert, die schon jetzt auf den erreichten Zuwachs der Ernteerträge angewiesen ist. Alle bisherigen Beobachtungen zeigen auch, daß die natürlichen Senkenflüsse - d.h. die Aufnahme von CO₂ aus der Luft durch Meere, Erdboden und Pflanzen - bei Anstieg der CO₂-Konzentration zunehmen und den CO₂-Zuwachs in der Luft begrenzen.

Dank:

Mein Dank gilt John Daly in Tasmanien, dessen Website zu konsultieren immer wieder eine Freude war, vor allem aber Herrn Dipl.-Ing Peter Dietze, der mehr als jeder andere in intensiven Diskussionen und per E-mail zur Entstehung dieses Textes einschließlich seiner technischen Ausgestaltung beigetragen hat. Etwaige Fehler bleiben aber meine eigenen.

Schlußbemerkung

Ich kenne die "Klimaskeptiker" als ständige Begleiterscheinung der Klimaforschung, seit ich vor rund 15 Jahren von der relativistischen Physik in die Klimatologie wechselte. Ich habe all die Jahre die "Skeptiker"-Diskussionen wie die meisten meiner Kollegen am Rande mitverfolgt - man liest gelegentlich "Skeptiker"-Artikel, um zu sehen, ob dort neue, vielleicht erstzunehmende Argumente auftauchen.

Für die Klimaforschung sind die "Klimaskeptiker" eher nützlich. Sie sind ein zusätzlicher Anstoß, die eigenen Folgerungen und die der Fachkollegen noch stärker zu hinterfragen; vielleicht auch bestimmte Aspekte durch weitere Forschung noch besser zu belegen. Solange "Skeptiker" den Eindruck wachhalten, die Resultate der Klimaforschung seien noch umstritten und ungenügend gesichert, solange läßt sich auch weiterer Forschungsbedarf leicht begründen. In den USA haben die "Skeptiker" sich politisch durchgesetzt, und Präsident Bush hat eine Verdoppelung der Forschungsmittel angekündigt. Viele meiner US-Kollegen würden allerdings gerne auf diese zusätzlichen Mittel verzichten, wenn ihre Regierung stattdessen die weltweiten Klimaschutzanstrengungen im Rahmen des Kyoto-Protokolls unterstützen würde. Kein Forscher hat etwas gegen noch mehr Forschung, aber die meisten Klimatologen halten inzwischen die Zeit zum Handeln für gekommen.

Politisch sind die Aktivitäten der "Klimaskeptiker" schädlich, denn sie verhindern sinnvolle Vorsorgemaßnahmen. Sie führen dazu, dass in Teilen von Politik und Wirtschaft das Klimaproblem falsch eingeschätzt wird, und daher falsche Entscheidungen getroffen werden. Führende multinationale Firmen wie Shell und BP haben die Dringlichkeit des Klimaproblems erkannt, unterstützen das Kyoto-Protokoll und investieren massiv in den erforderlichen Umbau des Energiesystems. Es besteht die Gefahr, dass deutsche Firmen, die den "Klimaskeptikern" glauben schenken, hier den Zug in die Zukunft verpassen.

Vorallem aber besteht die Gefahr, dass Klimaschutzmaßnahmen so sehr hinausgezögert werden, dass durch vermehrte Unwetterkatastrophen viele Menschen unnötig ihr Leben verlieren. Ich habe lange die
Aktivitäten der "Skeptiker" kommentarlos verfolgt und mich einfach meiner Forschung gewidmet. Ich habe mich aber nach einigen Schlüsselerfahrungen im Zusammenhang mit der Elbeflut, u.a. auch bei einem Besuch im überfluteten Dresden, zur Stellungnahme entschlossen. Wissenschaftler haben auch die Verantwortung, sich mit unseriösen Thesen auseinanderzusetzen, wenn sie in der Öffentlichkeit zirkulieren.

Kritische, sachliche Argumente in die wissenschaftliche Diskussion einzubringen ist sehr willkommen. Für unverantwortlich halte ich es dagegen, wenn wie durch Herrn Alvensleben mit für Fachleute leicht durchschaubaren Scheinargumenten und durch Weglassen wesentlicher Fakten Laien geschickt in die Irre geführt werden. Besonders verwerflich ist es, sich mit solchen Texten an Lehrer zu wenden (www.schulphysik.de). Unsere Schüler müssen sich darauf verlassen können, dass ihnen im Unterricht wissenschaftlich fundierte Erkenntnisse präsentiert werden, nicht die Privatmeinung einer kleinen Gruppe von Aktivisten.

Literaturangaben

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2. Caillon, N., et al., Timing of Atmospheric CO₂ and Antarctic Temperature Changes Across Termination III. Science, 2003. 299: p. 1728-1731.


3. Fu, Q., C.M. Johanson, S.G. Warren, and D.J. Seidel, Contribution of stratospheric cooling to satellite-inferred tropospheric temperature trends, Nature, 429, 55-58, 2004.


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5. Johannessen, O.M., E.V. Shalina, and M.W. Miles, Satellite evidence for an Arctic sea ice cover in transformation. Science, 1999. 286: p. 1937-1939.


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7. Bauer, E., et al., Assessing climate forcings of the Earth system for the past millennium. Geophysical Research Letters, 2002. submitted.


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9. Lorius, C., et al., The ice-core record: climate sensitivity and future greenhouse warming. Nature, 1990. 347: p. 139-145.


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11. Kristjansson, J.E., A. Staple, and J. Kristiansen, A new look at possible connections between solar activity, clouds and climate. Geophysical Research Letters, 2002. 29: 10.1029/2002GL015646.


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