Klimaveränderungen, Temperaturzunahme (Hintergründe)
Die Analyse langer meteorologischer Reihen zeigt neben stets auftretenden Schwankungen deutliche Klimaveränderungen in den letzten Jahrzehnten. Die Temperaturzunahme im letzten Jahrhundert ist die stärkste in den letzten 1000 Jahren, die letzte Dekade war die Wärmste des abgelaufenen Jahrhunderts. In mittleren und hohen Breiten der Nordhemisphäre nimmt der Niederschlag - vor allem durch Starkniederschläge - zu, in tropischen Gebieten ab. Mit wenigen Ausnahmen gehen Gletscher und Vereisung zurück. Der Meeresspiegel ist im letzten Jahrhundert um 10 bis 20 cm gestiegen, und der Anstieg scheint sich zu beschleunigen. El Nino-Ereignisse (Veränderung der Oberflächentemperatur des Meerwassers, Starkniederschläge in Südamerika) treten länger und anhaltender auf.
Besonders einprägsam sind die Änderungen bei der Temperatur, die im letzten Jahrhundert im globalen Mittel um etwa 0,6 °C gestiegen ist, wobei dieser Anstieg der rascheste der letzten 1000 Jahre ist und die erreichten Temperaturen die höchsten in diesem Zeitraum sind. Im europäischen Mittel stieg die Temperatur im selben Zeitraum um etwa 0,8 °C, in Österreich um 1,8 °C, wobei alle Höhenlagen betroffen sind. Im alpinen Raum findet dadurch vor allem im westlichen Teil eine massive Veränderung der Niederschläge statt; beispielsweise wurde in der West- und Nordschweiz eine Niederschlagszunahme bis zu 40 % im Winter beobachtet. Im südalpinen Raum und im Osten Österreichs ist hingegen eher ein Rückgang der Niederschlagsmengen festzustellen.
Die Erklärung der sehr raschen Erwärmung des letzten Jahrhunderts setzt in erster Linie bei der Änderung der Zusammensetzung der Atmosphäre an: durch die steigende Konzentration an CO2 und anderen sogenannten Treibhausgasen (Methan, Lachgas, FCKWs, Ozon), dh an Gasen, welche die kurzwellige Strahlung der Sonne weitgehend ungehindert durchlassen, die längerwellige Ausstrahlung der Erde aber absorbieren (Treibhauseffekt), steht dem Klimasystem zunehmend mehr Energie zur Verfügung. Der bisherige Gleichgewichtszustand zwischen eingestrahlter und abgestrahlter Energie ist gestört.
Ursache für die Zunahme der Treibhausgaskonzentrationen sind mit höchster Wahrscheinlichkeit menschliche Aktivitäten, vor allem das Verbrennen fossiler Brennstoffe, sei es zur Erzeugung von Raum- und Prozesswärme, zur Fortbewegung (Verkehr) oder zur Bereitstellung anderer Energieformen (zB Strom). Aber auch Aktivitäten etwa im Bereich der Landwirtschaft (zB Mineraldüngung, Reisanbau), die Tierhaltung oder das Roden von Urwäldern liefern beachtliche Beiträge. Da die Kreisläufe der Treibhausgase bzw ihrer Komponenten quantitativ noch nicht vollständig verstanden werden, kann der anthropogene Beitrag nicht mit letzter Sicherheit angegeben werden. Insbesondere der Kohlenstoffkreislauf, bei dem es um den Austausch relativ kleiner Stoffmengen zwischen sehr großen Reservoiren (va im Boden und im Meer) geht, gibt noch Rätsel auf. Fest steht, dass nur etwa die Hälfte des anthropogen freigesetzten Kohlenstoffes tatsächlich in der Atmosphäre verbleibt, der Rest wird in anderen Medien gespeichert.
Die zusätzliche Energie, welche durch die Verstärkung des Treibhauseffektes im Klimasystem zur Verfügung steht, wirkt sich nicht ausschließlich in einer Temperaturerhöhung aus, sondern wird innerhalb des Systems auf komplizierte und vielfältige Weise umgesetzt. Eine besondere Rolle spielen dabei zahlreiche Rückkoppelungsmechanismen, die in Form von Regelkreisen verstärkend oder stabilisierend wirken können:
- Mit wachsender CO2 -Konzentration in der Atmosphäre steigt zB die Temperatur der Ozeane, dadurch wird in den Meeren gespeichertes CO2 freigesetzt, die CO2 -Konzentration in der Atmosphäre steigt weiter, es wird noch wärmer usw – ein verstärkender (positiver) Rückkoppelungsprozess.
- Andererseits kann die Atmosphäre bei steigender Temperatur mehr Wasserdampf aufnehmen, es kommt zu verstärkter Wolkenbildung, dadurch wird die Sonneneinstrahlung vermindert, die Atmosphäre kühlt sich wieder ab, die Verdunstung und die Wolkenbildung gehen zurück, es kommt wieder zu erhöhter Erwärmung usw - ein vereinfachtes Beispiel für einen stabilisierenden (negativen) Rückkoppelungsmechanismus. In der Natur können die zahlreichen derartigen Prozesse nicht isoliert betrachtet werden – sie greifen alle ineinander und bestimmen in ihrer Gesamtheit das Verhalten des Systems.
Ein wesentlicher Aspekt der Nichtlinearität des Systems ist, dass – solange es nicht vollständig verstanden wird – und davon sind wir noch weit entfernt – Überraschungen immer möglich sind. Dies bedeutet, dass zB ein wenig mehr CO2 in der Atmosphäre nicht lediglich zu ein wenig höheren Temperaturen führen kann, sondern möglicherweise zu dramatischen Änderungen bis hin zum „Kippen“ des gesamten Systems.
Da derzeit zweifellos eine Klimaänderung stattfindet, ist es notwendig, sich mit möglichen Maßnahmen zur Minimierung der Änderung und/oder Adaption an die geänderten Bedingungen auseinander zu setzen.
