FAQ

Ist der derzeitige Klimawandel im Vergleich zu früheren Veränderungen in der Erdgeschichte ungewöhnlich?

Während der gesamten Erdgeschichte hat sich das Klima auf allen Zeitskalen verändert. Einige Aspekte des derzeitigen Klimawandels sind nicht ungewöhnlich, aber andere schon. Die Konzentration von CO2 in der Atmosphäre hat im Vergleich zu den letzten 500.000 Jahren einen Rekordwert erreicht und das mit einer außerordentlich hohen Geschwindigkeit. Die gegenwärtigen weltweiten Temperaturen sind wärmer als zumindest in den letzten fünf Jahrhunderten, wahrscheinlich sogar während des letzten Jahrtausends. Falls die Erwärmung unvermindert fortdauert, wäre – betrachten wir geologische Zeiträume - der damit verbundene Klimawandel in diesem Jahrhundert extrem ungewöhnlich. Ein weiterer außergewöhnlicher Aspekt des aktuellen Klimawandels ist dessen Ursache: Frühere Klimaschwankungen hatten natürliche Ursachen, während die Erwärmung während der letzten 50 Jahre größtenteils auf menschliche Aktivitäten zurückzuführen ist.

Wenn man den derzeitigen Klimawandel mit früheren, natürlichen Schwankungen vergleicht, muss man die folgenden Unterscheidungen berücksichtigen.

  1. Zunächst einmal muss klar sein, welche Variable verglichen wird: ist es die Treibhausgaskonzentration, die Temperatur oder ein anderer Klimaparameter. Außerdem muss Klarheit darüber bestehen, ob deren absolute Werte oder deren Änderungsrate betrachtet werden.

  2. Lokale Veränderungen dürfen nicht mit globalen durcheinander gebracht werden. Lokale Klimaschwankungen sind oft viel größer als globale, weil örtliche Faktoren (z.B. Änderungen der ozeanischen oder atmosphärischen Zirkulation) die Zufuhr von Wärme oder Feuchtigkeit von einem Ort zum anderen verlagern und lokale Rückkopplungen wirken können (z.B. Meereis-Rückkopplung). Große Änderungen der weltweiten Durchschnittstemperatur erfordern hingegen einen globalen Antrieb (wie eine Veränderung der Treibhausgaskonzentration oder der Sonnenaktivität).

  3. Es ist notwendig, zwischen Zeitskalen zu unterscheiden. Klimaänderungen über Millionen von Jahren können, verglichen mit Klimaänderungen auf einer Zeitskala von Jahrhunderten, viel größer sein und andere Ursachen haben (z.B. Kontinentaldrift).

Der Hauptgrund für die aktuelle Besorgnis ist der Anstieg der atmosphärischen Konzentration von Kohlendioxid (CO2) sowie verschiedener anderer Treibhausgase, der für den jüngsten Zeitabschnitt der Erdgeschichte dem Quartär (ungefähr die letzten zwei Millionen Jahre) sehr ungewöhnlich ist. Die CO2-Konzentration ist für die letzten 650.000 Jahre aus antarktischen Eisbohrkernen bekannt. Während dieser Zeit variierte die CO2-Konzentration zwischen einem Minimum von 180 ppm in Eiszeiten und einem Maximum von 300 ppm während der Warmzeiten. Im letzten Jahrhundert stieg die CO2-Konzentration aus diesem Schwankungsbereich mittlerweile auf 389,78 ppm (Jahresmittelwert 2010; siehe Mauna Loa). Zum Vergleich: Für den Anstieg der CO2-Konzentration am Ende der letzten Eiszeiten um etwa 80 ppm vergingen im Allgemeinen mehr als 5.000 Jahre. Höhere CO2-Konzentration als die heutigen gab es nur vor vielen Millionen Jahren.

Abbildung 1: Verlauf der Treibhausgase Kohlendioxid (rot), Methan (blau), Lachgas (grün) und Deuterium (schwarz, als Indikator für die lokale Temperatur) in antarktischen Eisbohrkernen während der letzten 650.000 Jahre. (Quelle: IPCC 2007, Figure TS 1. , S. 24).

Die Temperatur ist eine viel schwieriger zu rekonstruierende Variable als CO2 (einem weltweit in der Atmosphäre gut durchmischtem Gas), weil sie nicht überall denselben Wert hat, sodass eine einzelne Datenreihe (z.B. aus einem Eisbohrkern) nur eine begrenzte Aussagekraft hat. Örtliche Temperaturschwankungen, sogar solche über wenige Jahrzehnte, können mehrere Grad Celsius betragen, und wären damit größer als das Temperatursignal der globalen Erwärmung des letzten Jahrhunderts von etwa 0.7°C.

Um Aussagen über globale Veränderungen machen zu können, ist eine Analyse von großskaligen (globalen oder hemisphärischen) Durchschnittswerten geeigneter, weil ein Großteil der lokalen Schwankungen herausgemittelt wird und damit die Variabilität geringer ist. In ausreichendem Umfang sind instrumentelle Messungen nur für die letzten 150 Jahre vorhanden. Zusammenstellungen von Proxydaten (indirekte Klimazeiger oder Klimazeugen) von Baumringen, Eisbohrkernen usw. reichen mehr als tausend Jahre zurück. Die räumliche Abdeckung der Daten nimmt dabei ab, je mehr man in der Zeit zurückgeht.

Abbildung 2: Beispiele für verschiedene Klimaarchive zur Rekonstruktion der Klimaentwicklung (Quelle: AWI).

Obwohl es Unterschiede zwischen den aus diesen Rekonstruktionen abgeleiteten Informationen gibt und erhebliche Unsicherheiten bestehen bleiben, ergeben sich aus allen veröffentlichten Rekonstruktionen, dass es eine „mittelalterliche Wärmeperiode“ im 11. Jahrhundert gab und eine anschließende „kleine Eiszeit“, deren kältester Abschnitt vom 17. bis zum 19. Jahrhundert andauerte. Danach fand eine rapide Erwärmung statt. Das mittelalterliche Wärmeniveau ist ungewiss, man geht aber davon aus, dass es Mitte des 20. Jahrhunderts wieder erreicht worden sein könnte. Diese Schlussfolgerungen werden auch durch die Klimamodellierung unterstützt. Vor 2000 Jahren wurden Temperaturschwankungen nicht systematisch zu großräumigen Mittelwerten zusammengefasst. Die vorhandenen Daten liefern aber keine Beweise dafür, dass es in den letzten 11.600 Jahren (Holozän) wärmere globale Durchschnittstemperaturen gegeben hat, als die, die wir heute messen. Es gibt eindeutige Hinweise dafür, dass bis etwa vor 3 Millionen Jahren ein wärmeres Klima mit stark reduzierter weltweiter Eisbedeckung und höherem Meeresspiegel vorherrschte. Deshalb ist die derzeitige Erwärmung zwar im Zusammenhang mit dem letzten Jahrtausend ungewöhnlich, aber nicht auf längeren Zeitskalen, für welche Änderungen der tektonischen Aktivität wichtig waren. Diese führen zu langsamen, natürlichen Schwankungen der Treibhausgaskonzentrationen.

Anders verhält es sich mit der derzeitigen Erwärmungsrate. Können ähnlich schnelle weltweite Klimaänderungen in Proxydaten gefunden werden? Die größten Temperaturänderungen traten in den letzten Millionen Jahren während der Eiszeitzyklen auf, bei denen sich die weltweite Durchschnittstemperatur zwischen den Eis- und Warmzeiten um 4°C bis 7°C verändert hat (örtliche Schwankungen waren wesentlich größer, z.B. nahe den kontinentalen Eisschilden). Die Daten lassen jedoch erkennen, dass die globale Erwärmung am Ende einer Eiszeit ein langsamer Prozess war, der etwa 5.000 Jahre dauerte. Es ist daher eindeutig, dass das derzeitige Tempo des globalen Klimawandels viel schneller und im Vergleich zu früheren Änderungen sehr ungewöhnlich ist. Die viel diskutierten abrupten Klimaverschiebungen während der Eiszeiten sind keine Gegenbeispiele, weil sie wahrscheinlich auf Änderungen des ozeanischen Wärmetransports zurückzuführen sind, welche kaum Auswirkungen auf die weltweite Durchschnittstemperatur haben.

Auch bei Zeiträumen, die noch weiter zurückgehen als die der Eisbohrkerne (Sedimentkerne und andere Archive) zeigen sich keine so schnellen zeitlichen Veränderungen wie die beobachtete derzeitige Erwärmung.

Obwohl in der Vergangenheit große Klimaänderungen vorkamen, gibt es keine Beweise dafür, dass diese schneller stattfanden. Falls eine Erwärmung von ungefähr 5°C in diesem Jahrhundert realisiert wird, dann wird die Erde etwa dasselbe Ausmaß an durchschnittlicher globaler Erwärmung erfahren haben wie am Ende der letzten Eiszeit. Es gibt keinen Beweis dafür, dass es in den letzten 50 Millionen Jahren einen vergleichbar schnellen weltweiten Temperaturanstieg gegeben hat.

 

Quelle (falls nicht anders gekennzeichnet):
IPCC, 2007: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, S. 465, FAQ 6.2.

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