Vom Puzzle zum Bild

Es ist leicht, sich in der Diskussion über einen der vielen Beweise für die vom Menschen verursachte globale Erwärmung zu verzetteln, so dass wir den Wald vor lauter Bäumen nicht mehr sehen. In diesem Artikel treten wir einen Schritt zurück und sehen, wie all diese Bäume den Wald als Ganzes ausmachen, wie die vielen verschiedenen Puzzleteile ein komplettes Bild ergeben. Auf Skeptical Science stellen wir umfangreiche Ressourcen zur Verfügung, die die verschiedenen Falschinformationen über das Klima prüfen und mit stichhaltigen Argumenten widerlegen. Machen wir uns also diese Bestandteile zunutze, um zu sehen, wie sie sich zu einem in sich stimmigen Gesamtbild zusammenfügen.

Die Erde erwärmt sich

Wir wissen, dass sich die Erde erwärmt, weil Temperaturstationen und Satelliten die Temperatur der Erdoberfläche und der unteren Atmosphäre messen. Wir verfügen auch über verschiedene Messinstrumente, mit denen wir die Erwärmung der Weltmeere festgestellt haben. Satelliten haben ein Energieungleichgewicht an der obersten Schicht der Erdatmosphäre gemessen. Die Gletscher, das Meereis und die Eisschilde gehen alle zurück. Der Meeresspiegel steigt an. Der Frühling beginnt immer früher. Es gibt einfach keinen Zweifel - der Planet erwärmt sich. Alles, was mit Temperaturen zu tun hat, steigt an. Alles, was mit Schnee und Eis zu tun hat, nimmt ab. Die Arten wandern in Richtung der Pole und in höhere Lagen (Abbildung 1).

Figure 1: Anzeichen einer sich erwärmenden Welt (click for larger image)

Die Erwärmung geht weiter

Und ja, die Erwärmung schreitet weiter voran. Die 2000er Jahre waren heißer als die 1990er, die heißer waren als die 1980er, die heißer waren als die 1970er. 2016 war das wärmste Jahr seit Beginn der Aufzeichnungen und weitere sind in Aussicht gestellt (Abbildung 2). Die Temperaturdatensätze stimmen in dieser Frage komplett überein. Der Meeresspiegel steigt immer noch, das Eis geht immer noch zurück, der Frühling kommt immer noch früher und das planetarische Energieungleichgewicht hält an.

Abbildung 2: Vier auf Messungen von Oberflächenstationen basierende Schätzungen der globalen Erwärmung seit 1880 (von RealClimate)

Im Gegensatz zu dem, was die Händler des Zweifels uns glauben machen wollen - und das haben sie mehr als einmal versucht - hat der Planet nicht auf magische Weise aufgehört, sich zu erwärmen.  Diejenigen, die etwas anderes behaupten, verwechseln kurzfristiges Rauschen mit der langfristigen globalen Erwärmung (Abbildung 3).

Abbildung 3: Diese Version der Escalator-Grafik basiert auf Daten, die das Jahr 2022 einschließen. Die früheren Versionen sind hier noch verfügbar, mit Daten einschließlich 2015 oder als Video einschließlich 2016. Als Robert Rohde die Escalator-Animation aktualisierte und im Januar 2023 als "Treppe der Leugnung" veröffentlichte, motivierte uns das, nachzuziehen und unsere Escalator-Animation ebenfalls mit den neuesten verfügbaren Daten zu aktualisieren. (Klicken Sie für eine größere Version)

El Niño-Südliche Oszillation (ENSO)

Foster & Rahmstorf (2011) haben gezeigt, dass der zugrundeliegende, vom Menschen verursachte globale Erwärmungstrend noch deutlicher wird, wenn wir die kurzfristigen Auswirkungen der Sonne, der Vulkane und der El Niño-Zyklen herausfiltern (Abbildung 4).

Abbildung 4: Temperaturdaten (mit einem laufenden 12-Monats-Durchschnitt) vor und nach dem Entfernen von kurzfristigen Faktoren, aus Foster & Rahmstorf (2011).

Obwohl solche Einflüsse Quellen der Klimavariabilität sind, zeigt die folgende Darstellung der ENSO, dass El Nino (warme) und La Nina (kühle) Jahre sowie ENSO-neutrale Jahre (Abbildung 5) alle stetig wärmer werden: Sie sind einfach nur Rauschen in einem Aufwärtstrend:

Abbildung 5: GISTEMP-Anomalien (in Bezug auf das späte 19. Jahrhundert, farblich kodiert nach dem ENSO-Status im frühen Frühjahr. Rot sind El Nino-Jahre, blau La Nina und grau neutral. (mit freundlicher Genehmigung von RealClimate)

Globale Energiebilanz

So sehr die Temperaturen in der Atmosphäre auch steigen, die Menge an Energie, die vom Planeten absorbiert wird, ist sogar noch auffälliger, wenn man einen Blick in die tiefen Ozeane und die Veränderung des globalen Wärmegehalts wirft (Abbildung 6).

Abbildung 6: Globale Energiebilanz, 1971-2018, mit der Aufschlüsselung der Komponenten, wie in der Legende angegeben. Grafik aus IPCC AR6 Working Group 1, Box 7.2 fig.1.

Mehr als 90% der globalen Erwärmung geht auf die Erwärmung der Ozeane zurück.  Wenn man die Erwärmung des gesamten Klimasystems berücksichtigt, hat sich der Planet in den letzten 15 Jahren mit einer Geschwindigkeit erwärmt, die 4 Hiroshima-Atombombenexplosionen pro Sekunde entspricht (Abbildung 7).

Abbildung 7 - Heat Widget von 4Hiroshimas

Der Mensch erhöht die Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre

Die Menge der Treibhausgase in der Atmosphäre - insbesondere Kohlendioxid (CO₂) - ist in den letzten 150 Jahren stetig angestiegen.  Es gibt eine Reihe von Beweisen, die eindeutig belegen, dass dieser Anstieg auf menschliche Aktivitäten zurückzuführen ist, vor allem auf die Verbrennung fossiler Brennstoffe.

Der direkteste Beweis ist eine einfache Bilanzierung. Der Mensch stößt derzeit etwa 36 Milliarden Tonnen CO₂ pro Jahr aus. Dieses CO₂ verschwindet nicht einfach. Die Hälfte davon verbleibt in der Atmosphäre, während die andere Hälfte von den Ozeanen absorbiert wird (was ein weiteres großes Problem verursacht - die Versauerung der Ozeane).

Wir wissen auch, dass der Anstieg in der Atmosphäre auf die Verbrennung fossiler Brennstoffe zurückzuführen ist, und zwar aufgrund der Isotopensignatur des Kohlenstoffs in der Atmosphäre.  Kohlenstoff kommt in drei verschiedenen Isotopen vor, und Pflanzen bevorzugen das leichteste, Kohlenstoff 12. Alles, was Pflanzen frisst oder sich von Dingen ernährt, die Pflanzen fressen, erbt diese leichte Kohlenstoffsignatur. Das gilt auch für die riesigen Mengen an geologischen Ablagerungen, die aus altem Leben entstanden sind - mit anderen Worten: die fossilen Brennstoffe. Wenn also der Anteil von Kohlenstoff 12 in der Atmosphäre zunimmt, was der Fall ist, wissen wir, dass dieser Anstieg auf die Verbrennung fossiler Brennstoffe zurückzuführen ist.

Die Tatsache, dass der Mensch für den Anstieg des CO2 in der Atmosphäre verantwortlich ist, ist wissenschaftlich erwiesen.  Die Beweislage ist eindeutig.

Vom Menschen verursachte Treibhausgase verursachen die globale Erwärmung

Es gibt überwältigende Beweise dafür, dass der Mensch die Hauptursache für die derzeitige globale Erwärmung ist, vor allem aufgrund unserer Treibhausgasemissionen. Auf der Basis grundlegender physikalischer und mathematischer Erkenntnisse können wir das Ausmaß der vom Menschen verursachten Erwärmung quantifizieren und nachweisen, dass wir im Wesentlichen für die gesamte globale Erwärmung der letzten 3 Jahrzehnte verantwortlich sind.  Die bereits erwähnte Studie von Foster & Rahmstorf (2011) ergab einen Erwärmungstrend von 0,16°C pro Jahrzehnt seit 1979, nachdem das kurzfristige Rauschen herausgefiltert wurde.

Tatsächlich erwarten wir, dass die menschlichen Treibhausgasemissionen aufgrund der thermischen Trägheit der Ozeane (die Zeit, die es braucht, um sie zu erwärmen) eine stärkere Erwärmung verursachen, als wir bisher gesehen haben.  Die menschlichen Aerosolemissionen kompensieren auch einen erheblichen Teil der Erwärmung, indem sie eine globale Verdunkelung verursachen.  Huber & Knutti (2011) haben herausgefunden, dass die menschlichen Treibhausgasemissionen 66% mehr globale Erwärmung verursacht haben, als seit den 1950er Jahren beobachtet wurde, da der kühlende Effekt der menschlichen Aerosolemissionen etwa 44% dieser Erwärmung ausgeglichen hat.  Abbildung 8 zeigt eine neuere Bewertung (aus dem IPCC AR6) der Komponenten des gesamten Temperaturanstiegs.

Abbildung 8: Beiträge der einzelnen Antriebsfaktoren zur Gesamtänderung der dekadischen Durchschnittstemperatur für den Zeitraum 1971-2018. Grafik aus IPCC AR6 Working Group 1, Box 7.2 fig.1 panel (e). Die LH-Skala ist die Energieänderung in ZJ. Klicken Sie auf das Bild, um die vollständige Grafik zu sehen.

Fingerabdrücke im Klimasystem

Es gibt zahlreiche "Fingerabdrücke", die wir bei einem sich verstärkenden Treibhauseffekt erwarten würden (z. B. stärkere Erwärmung bei Nacht, in höheren Breiten oder eine Abkühlung der oberen Atmosphäre) und die tatsächlich auch beobachtet werden (Abbildung 9).

Abbildung 9: Beobachtete 'Fingerabdrücke' der vom Menschen verursachten globalen Erwärmung (beschrieben hier und hier).

Klimamodelle haben die sich ergebende Erwärmung mit einem hohen Maß an Genauigkeit vorhergesagt. Das belegt, dass wir die grundlegende Physik, die hinter dem Klimwandel steckt, sehr gut verstehen.

Manchmal wird gefragt, "was wäre notwendig, um die Theorie vom menschengemachten Klimawandel zu falsifizieren?". Nun, es würde eigentlich bedeuten, dass unser grundlegendes Verständnis der Physik falsch wäre, da die Theorie ja darauf aufbaut. Diese physikalischen Grundlagen sind durch wissenschaftliche Experimente seit Jahrzehnten bis zu Jahrhunderten untersucht und hinterfragt worden.

Die Erwärmung wird weitergehen

Wir wissen ebenfalls, dass sich der Planet weiter erwärmen wird, wenn wir weiterhin große Mengen von Treibhausgasen ausstoßen. Wir wissen, dass die Klima-Sensivität bei einer Verdopplung des atmosphärischen CO₂ vom vorindustriellen Level mit 280 Teilchen pro Millionen pro Volumen (ppmv) auf 560 ppmv (Anfang 2023 waren wir bei 420 ppmv) eine Erwärmung zwischen 2 und 4,5°C verursachen wird. Und wir befinden uns auf dem Weg zu 560 ppmv bis zur Mitte oder dem späteren 21. Jahrhundert, wenn wir mit den Emissionen so wie bisher weitermachen.

Die genaue Empfindlichkeit des Klimas auf steigende CO₂-Emissionen ist immer noch ziemlich ungewiss: 2-4,5°C ist eine ziemlich große Bandbreite wahrscheinlicher Werte.  Doch selbst wenn wir Glück haben und die Klimasensitivität bei einer Verdopplung des atmosphärischen CO₂ nur 2°C beträgt, werden wir innerhalb der nächsten 75 Jahre eine Erwärmung in dieser Größenordnung (2°C über dem vorindustriellen Niveau) erleben, wenn wir auf dem derzeitigen Emissionspfad bleiben.

Die Folgen werden insgesamt negativ sein

Es wird ein paar positive Auswirkungen dieser anhaltenden Erwärmung geben. Dazu gehören eine offene Nordwest-Passage, besseres Wachstum einiger Pflanzenarten, verbesserte Landwirtschaft in höheren Breiten (dies wird jedoch die Anwendung von zusätzlichem Dünger notwendig machen) usw. Die negativen Auswirkungen werden aber mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit die positiven bei weitem überwiegen. Wir reden hier von abnehmender Artenvielfalt, Wasserknappheit, zunehmenden Hitzewellen (sowohl in ihrer Häufigkeit als auch in ihrer Intensität), geringeren Ernteerträgen aufgrund dieser Auswirkungen, Schäden an der Infrastruktur, der Vertreibung von Millionen von Menschen usw. (Abbildung 10).

Abbildung 10: Vereinfachte Darstellung der fünf "Reasons for Concern - burning embers" (Gründe zur Besorgnis), wie sie in Kapitel 16 der IPCC AR6 Arbeitsgruppe 2 bewertet wurden (angepasst an Abbildung 16.15, Abbildung FAQ 16.5.1).

Gegenteilige Argumente sind oberflächlich

Wenn es ein Thema gibt, das wir bei der Analyse der politisch motivierten Kritik an der Klimawissenschaft gefunden haben, dann ist es, dass sie durchweg oberflächlich ist. Hier ist ein Beispiel: die Kritik an James Hansens Voraussagen aus dem Jahr 1988 zur globalen Erwärmung geht nie weiter als zu behaupten "er lag falsch", obwohl es natürlich wichtig ist, herauszufinden, was die Diskrepanz zwischen seinen Vorhersagen und den tatsächlichen Klimaveränderungen verursachte und was wir daraus lernen können. Und diejenigen, die behaupten, dass "es die Sonne ist", begreifen nicht, dass wir die grundlegenden Mechanismen verstehen, durch die die Sonne das globale Klima beeinflusst und dass sie den aktuellen Erwärmungstrend nicht erklären können. Und diejenigen, die damit argumentieren, dass es "nur ein natürlicher Zyklus ist", scheinen nicht in der Lage zu sein, diesen natürlichen Zyklus zu identifizieren, der die aktuelle Erwärmung erklärt. Außerdem können sie nicht erklären, weshalb unser Verständnis der grundlegenden Klimaphysik falsch ist.

Es gibt legitime ungelöste Fragen

Es wird viel Aufhebens um die Aussage "die wissenschaftliche Sachlage ist eindeutig" gemacht. Die Wissenschaft ist sich darüber im Klaren, dass sich der Planet schnell erwärmt und dass der Mensch die Hauptursache dafür ist.

Es gibt aber auch ungelöste Fragen.  Wie bereits erwähnt, besteht ein großer Unterschied zwischen einer Erwärmung von 2°C und einer Erwärmung von 4,5°C bei einer Verdopplung des atmosphärischen CO₂. Das ist eine wichtige Frage, die es zu klären gilt, denn wir müssen wissen, wie schnell sich der Planet erwärmen wird, um zu wissen, wie schnell wir unsere Treibhausgasemissionen reduzieren müssen. Bei einigen Rückkopplungen, die bei dieser Frage eine Rolle spielen, gibt es erhebliche Unsicherheiten. Werden Wolken beispielsweise zu einer sich verstärkenden Rückkopplung führen (indem sie mehr Wärme speichern und damit eine weitere Erwärmung verursachen) oder eine negative Rückkopplung (indem sie mehr Sonnenlicht reflektieren und damit eine Abkühlung bewirken), wenn sich der Planet weiter erwärmt?  Und wie viel der globalen Erwärmung wird durch menschliche Aerosolemissionen ausgeglichen?

Dies sind die Arten von Fragen, über die wir diskutieren sollten und es sind diese Probleme, die von den meisten Klimawissenschaftlern untersucht werden. Unglücklicherweise gibt es eine sehr lautstarke Gruppe von Menschen, die entschlossen ist, weiterhin über Fragen zu streiten, die wissenschaftlich bereits geklärt sind. Und wenn Klimawissenschaftler gezwungen werden, auf die anhaltende Verbreitung von Falschinformationen zu diesen gelösten Fragen zu antworten, lenkt sie das nur von der Untersuchung der legitimen, ungelösten und wichtigen Fragen ab.

Kluges Risikomanagement erfordert aktives Handeln

Menschen sind in der Regel sehr konservativ, wenn es um Risikomanagement geht.  Beispielsweise schließen einige von uns eine Feuerversicherung für ihr Haus ab, obwohl das Risiko eines Hausbrandes weniger als 1% beträgt.  Wenn es um wichtige Gegenstände wie Autos und Häuser geht, gehen wir lieber auf Nummer sicher.

Aber es gibt wohl kein wichtigeres Gut als das globale Klima.  Wir sind auf das Klima angewiesen, um unsere Grundbedürfnisse zu befriedigen, z.B. ausreichend Nahrung und Wasser zu haben.  Umsichtiges Risikomanagement ist in diesem Fall eine Selbstverständlichkeit.  Die oben diskutierten wissenschaftlichen Erkenntnisse zeigen unbestreitbar, dass die Gefahr besteht, dass wir auf einen sehr bedrohlichen Klimawandel zusteuern.  Es gibt Ungewissheiten darüber, wie schlimm die Folgen sein werden, aber Ungewissheit ist kein triftiger Grund für Untätigkeit.  Es ist sehr ungewiss, ob ich jemals in einen Autounfall verwickelt werde, aber es wäre dumm von mir, mich nicht auf diese Möglichkeit vorzubereiten, indem ich eine Autoversicherung abschließe.  Außerdem gilt die Ungewissheit in beide Richtungen, und es ist genauso wahrscheinlich, dass die Folgen schlimmer sind, als wir erwarten, wie dass die Folgen nicht sehr schlimm sind.

Wir können das Problem lösen

Die gute Nachricht ist, dass wir die Instrumente haben, die wir brauchen, um das Risiko des Klimawandels zu mindern.  Es gibt eine Reihe von Plänen, um die notwendigen Reduktionen der Treibhausgasemissionen zu erreichen (z.B. hier und hier und hier).  Wir haben bereits alle Technologien, die wir benötigen.

Die Gegner argumentieren oft, dass die Eindämmung der globalen Erwärmung der Wirtschaft schaden wird, aber das Gegenteil ist der Fall.  Diejenigen, die argumentieren, dass die Verringerung der Emissionen zu teuer sei, ignorieren die Kosten des Klimawandels - wirtschaftliche Studien haben durchweg gezeigt, dass die Eindämmung um ein Vielfaches kostengünstiger ist als der Versuch, sich an den Klimawandel anzupassen (Abbildung 11).

Abbildung 11: Ungefähre Kosten von Klimaschutzmaßnahmen (grün) und Untätigkeit (rot) im Jahr 2100 und 2200. Quellen: Deutsches Institut für Wirtschaftsforschung und Watkiss et al. 2005

Aus diesem Grund sind sich Ökonomen mit Fachkenntnissen im Bereich Klima einig, dass wir einen Preis für Kohlenstoffemissionen festlegen sollten (Abbildung 12).

Abbildung 12: Umfrageergebnisse der New York University unter Ökonomen mit Klimaexpertise auf die Frage, unter welchen Umständen die USA ihre Emissionen reduzieren sollten (Policy Brief: Economists and Climate Change. Consensus and Open Questions, Holladay et al. 2009)

Das ganze Bild

Wir wissen, dass sich der Planet erwärmt, dass der Mensch dafür verantwortlich ist und dass ein erhebliches Risiko besteht, wenn wir so weitermachen wie bisher, aber wir wissen nicht genau, wie groß dieses Risiko ist. Die Ungewissheit über das Ausmaß des Risikos ist jedoch keine Entschuldigung dafür, es zu ignorieren. Wir wissen auch, dass das Risiko katastrophaler Folgen sehr hoch ist, wenn wir so weitermachen wie bisher.  Je größer die Ungewissheit ist, desto größer ist das Potenzial, dass das Szenario mit dem außergewöhnlich hohen Risiko Realität wird. Wir müssen die Ungewissheit weiter verringern, aber es ist auch wichtig zu erkennen, was wir wissen und welche Fragen geklärt sind, und dass es keine Option ist, nichts zu unternehmen.  Die gute Nachricht ist, dass wir wissen, wie wir das Problem lösen können, und dass dies die Auswirkungen nicht nur auf das Klima, sondern auch auf die Wirtschaft minimieren wird.

Die Quintessenz ist, dass es aus jeder Perspektive - wissenschaftlich, Risikomanagement, wirtschaftlich, etc. - keinen Grund gibt, nicht sofort ernsthafte Maßnahmen zu ergreifen, um den Klimawandel einzudämmen. Dies nicht zu tun, wäre außerordentlich töricht. Oder, wie es der verstorbene Nobelpreisträger Sherwood Rowland (1927-2012), der in den 1970er Jahren entdeckte, dass Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) in unserer Atmosphäre die Ozonschicht der Erde stark schädigen, vor vielen Jahren ausdrückte:

"Was nützt es uns, eine Wissenschaft so weit entwickelt zu haben, dass wir Vorhersagen machen können, wenn wir am Ende nur herumstehen und darauf warten, dass sie wahr werden?"