Klimawandel — Treibhauseffekt, Ursachen & Belege

Die Klimawissenschaft erklärt, warum sich die Erde erwärmt und woran Forschende erkennen, was diese Erwärmung antreibt. Die kurze Antwort lautet: Der Treibhauseffekt ist natürlich, aber höhere Konzentrationen von Treibhausgasen wie $CO_2$ und Methan erschweren es, dass ein Teil der Wärme ins All entweicht. Mehrere unabhängige Beleglinien zeigen, dass der jüngste langfristige Erwärmungstrend hauptsächlich durch diesen vom Menschen verursachten Anstieg erklärt wird.

Das bedeutet nicht, dass sich jeder Ort gleich schnell erwärmt oder dass jedes Jahr wärmer ist als das vorherige. Es bedeutet, dass sich das langfristige globale Muster verschoben hat, auch wenn das Wetter kurzfristig weiterhin schwankt.

Was der Treibhauseffekt ist

Sonnenlicht erreicht die Erde hauptsächlich als kurzwellige Strahlung. Die Erde gibt Energie dann vor allem als Infrarotstrahlung zurück in Richtung Weltraum ab. Treibhausgase absorbieren einen Teil dieser ausgehenden Infrarotenergie und senden sie erneut aus, wodurch der Wärmeverlust ins All verlangsamt wird.

Ohne Treibhauseffekt wäre die Erde viel kälter. Der entscheidende Unterschied ist also nicht „Treibhauseffekt gegen keinen Treibhauseffekt“. Die eigentliche Frage ist, wie sich die Stärke dieses Effekts verändert, wenn sich die Zusammensetzung der Atmosphäre ändert.

Warum mehr Treibhausgase das Klima erwärmen

Wenn die Konzentration wärmespeichernder Gase steigt, behält die Erde tendenziell mehr Energie als zuvor, bis sich das Klimasystem angepasst hat. Diese zusätzliche Energie bleibt nicht nur in der Luft. Ein großer Teil wird in den Ozeanen gespeichert, während der Rest die Lufttemperatur, Eis, Niederschlagsmuster und Ökosysteme beeinflusst.

Die Randbedingungen sind hier wichtig. Ein einzelner Vulkanausbruch, ein El-Niño-Ereignis oder ein vorübergehendes Wettermuster kann die Temperaturen eine Zeit lang verschieben, aber die Klimawissenschaft sucht nach anhaltenden Veränderungen über Jahrzehnte hinweg und in mehreren Teilen des Erdsystems.

Was den aktuellen Klimawandel verursacht

Für die jüngste globale Erwärmung ist der wichtigste Antrieb der Anstieg von Treibhausgasen durch menschliche Aktivitäten. Den größten Beitrag liefert Kohlendioxid, das bei der Verbrennung von Kohle, Öl und Erdgas freigesetzt wird, ergänzt durch Beiträge aus Landnutzungsänderungen, Methan und anderen Treibhausgasen.

Natürliche Einflüsse spielen weiterhin eine Rolle. Änderungen der Sonnenaktivität und Vulkanausbrüche können das Klima beeinflussen, und interne Variabilität kann Wärme innerhalb des Systems verlagern. Aber diese Faktoren erklären das gesamte moderne Erwärmungsmuster nicht so gut wie der Anstieg der Treibhausgase.

Belege für den Klimawandel

Die Beweislage stützt sich nicht auf eine einzige Temperaturmessreihe. Sie ergibt sich aus mehreren Beleglinien, die alle in dieselbe Richtung weisen.

• die Konzentrationen von Treibhausgasen sind seit dem Industriezeitalter stark gestiegen
• die globale mittlere Oberflächentemperatur zeigt einen klaren langfristigen Anstieg
• die Ozeane haben im Laufe der Zeit Wärme aufgenommen
• Gletscher und Eisschilde haben in vielen Regionen an Masse verloren
• der globale mittlere Meeresspiegel ist gestiegen
• viele biologische und saisonale Muster haben sich verschoben, darunter frühere Frühlingsereignisse und die Verlagerung der Verbreitungsgebiete mancher Arten

Wenn unabhängige Messungen alle zur gleichen Erklärung passen, steigt das Vertrauen in diese Erklärung.

Durchgerechnetes Beispiel: Treibhausgase vs. mehr Sonnenenergie

Stell dir zwei mögliche Erklärungen für die jüngste Erwärmung vor.

In der ersten sendet die Sonne einfach deutlich mehr Energie zur Erde. In der zweiten machen Treibhausgase es schwieriger, dass Wärme entweicht. Diese Erklärungen sagen nicht genau dasselbe Muster voraus.

Wenn Treibhausgase der Hauptantrieb sind, erwartet man mehrere zusammenhängende Signale: Die untere Atmosphäre erwärmt sich, der Ozean speichert mehr Wärme, Nächte werden tendenziell ebenso wärmer wie Tage, und die obere Atmosphäre kühlt sich ab, während sich die untere Atmosphäre erwärmt. Dieses Muster ist wichtig, weil es besser zu einer stärkeren Treibhauswirkung passt als zu einer einfachen Zunahme der Sonnenstrahlung.

Deshalb stützt sich die Klimawissenschaft auf den Mustervergleich im gesamten System und nicht nur auf eine einzelne Zahl.

Warum Klimawandel in der Biologie wichtig ist

Klimawandel ist in der Biologie wichtig, weil Organismen innerhalb bestimmter Temperatur-, Wasser- und Jahreszeiten-Grenzen leben. Wenn sich diese Hintergrundbedingungen verschieben, können sich Fortpflanzung, Wanderung, Nahrungsverfügbarkeit, Krankheitsausbreitung und Lebensraum verändern.

Die biologischen Auswirkungen sind nicht überall gleich. Eine Art kann Erwärmung tolerieren, wenn Feuchtigkeit, Nahrung und Wanderwege weiterhin passen. Unter anderen Bedingungen kann dieselbe Erwärmung belastend oder sogar tödlich werden.

Häufige Fehler beim Verständnis des Klimawandels

Wetter mit Klima verwechseln

Wetter ist kurzfristig. Klima ist das langfristige Muster. Eine kalte Woche oder ein schneereicher Winter hebt einen Erwärmungstrend über mehrere Jahrzehnte nicht auf.

Den Treibhauseffekt als künstlich ansehen

Der Treibhauseffekt ist natürlich und für das Leben notwendig. Das heutige Problem ist die zusätzliche Erwärmung durch steigende Konzentrationen von Treibhausgasen.

Erwarten, dass sich jedes Signal geradlinig verändert

Langfristige Erwärmung bedeutet nicht, dass sich jede Region, jede Jahreszeit oder jedes Jahr gleichmäßig verändert. Natürliche Variabilität erzeugt innerhalb des übergeordneten Trends weiterhin Ausschläge und Pausen.

Annehmen, dass die Biologie nur auf Temperatur reagiert

Temperatur ist wichtig, aber auch Niederschlag, Ozeanchemie, Dürre, Feuer, der Zeitpunkt der Jahreszeiten und Wechselwirkungen zwischen Arten spielen eine Rolle. Die biologischen Auswirkungen hängen von der Gesamtheit der Bedingungen ab.

Wo Klimawissenschaft genutzt wird

Klimawissenschaft wird in der Ökologie, im Naturschutz, in der Landwirtschaft, im öffentlichen Gesundheitswesen, in der Meeresforschung und in den Erdsystemwissenschaften genutzt. In der Biologie hilft sie, Veränderungen von Lebensräumen, Phänologie, Nahrungsnetzen und Aussterberisiken zu erklären.

Sie ist auch eng mit dem Kohlenstoffkreislauf verbunden, denn Veränderungen darin, wo Kohlenstoff gespeichert wird, beeinflussen das atmosphärische $CO_2$, und atmosphärisches $CO_2$ beeinflusst das Klima.

Probiere als Nächstes einen verwandten Schritt

Probiere deine eigene Version mit einem Ökosystem aus, das du gut kennst, zum Beispiel einem Wald, Feuchtgebiet, Riff oder Grasland. Frage dich, welche Klimavariable dort am wichtigsten ist, welche Organismen am empfindlichsten darauf reagieren und welche Belege eine echte langfristige Verschiebung statt einer kurzfristigen Schwankung zeigen würden. Wenn du direkt weitermachen möchtest, lies weiter mit dem Kohlenstoffkreislauf.