Klimaschutz - Sachfragen und politische Strategien auf globaler und regionaler Ebene

Inhaltsverzeichnis

Vorwort

1. Szenario: Wetterbericht 2050

2. Ursachen und Verursacher von Klimaänderungen
2.1 Grundbegriffe
2.2 Das Klimasystem
2.2.1 Die Atmosphäre
2.2.2 Die Hydrosphäre
2.2.3 Die Kryosphäre
2.2.4 Die Pedosphäre
2.2.5 Die Biosphäre
2.3 Das Treibhaus Erde
2.3.1 Der Strahlungshaushalt der Atmosphäre
2.3.2 Der natürliche Treibhauseffekt
2.3.3 Der anthropogene Treibhauseffekt
2.3.3.1 Zusammensetzung des anthropogenen Treibhauseffektes
2.3.3.2 Klimawirksamkeit von Treibhausgasen
2.4 Treibhausgase
2.4.1 Kohlendioxid (CO2)
2.4.2 Methan (CH4)
2.4.3 Distickstoffoxid (N2O)
2.4.4 FCKW
2.4.4.1 Das Ozonloch
2.4.4.2 Das Montrealer Protokoll zum Schutz der Ozonschicht
2.4.5 Andere Treibhausgase
2.4.6 Aerosole

3. Globale Strategien in der Klimaschutzpolitik
3.1 Notwendigkeit einer internationalen Klimaschutzpolitik
3.2 Entwicklung der internationalen Klimaschutzpolitik
3.2.1 Das IPCC als wissenschaftliches Organ der Klimaschutzpolitik
3.3 Die Klimarahmenkonvention
3.3.1 Interessensgruppen bei den Klimaverhandlungen
3.3.1.1 USA und die JUSCANZ-Gruppe
3.3.1.2 Die Europäische Union
3.3.1.3 Russland
3.3.1.4 Die Entwicklungsländer
3.3.2 Die Entwicklung der Verhandlungen
3.3.3 Inhalte der Klimarahmenkonvention
3.4 Die Weiterentwicklung der Klimarahmenkonvention
3.4.1 Die Vertragsstaatenkonferenzen
3.4.1.1 Klimakonferenz in Berlin 1995
3.4.1.2 Klimakonferenz in Genf 1996
3.4.1.3 Klimakonferenz in Kyoto 1997
3.4.1.3.1 Das Kyoto-Protokoll
3.4.1.4 Klimakonferenz in Buenos Aires 1998
3.4.1.5 Klimakonferenz in Bonn 1999
3.4.1.6 Klimakonferenz in Den Haag 2000
3.4.1.7 Klimakonferenz in Bonn 2001

4. Regionale Klimaschutzpolitik am Beispiel Deutschland
4.1 Entwicklung der Treibhausgasemissionen in Deutschland
4.2 Sektorale Entwicklung der Treibhausgasemissionen in Deutschland
4.2.1 Sektorale Entwicklung der CO2-Emissionen
4.2.2 Sektorale Entwicklung der CH4-Emissionen
4.2.3 Sektorale Entwicklung der N2O-Emissionen
4.2.4 Sektorale Entwicklung der HFC-Emissionen
4.2.5 Sektorale Entwicklung der PFC-Emissionen
4.2.6 Sektorale Entwicklung der SF6-Emissionen
4.3 Maßnahmen der deutschen Klimapolitik
4.3.1 Gesetze, Richtlinien, Verordnungen
4.3.2 Ökonomische Maßnahmen
4.3.3 Selbstverpflichtungen
4.3.4 Informationsvermittlung
4.3.5 Forschung und Entwicklung
4.3.6 Aus-, Fort-, und Weiterbildung
4.4 Beurteilung der deutschen Klimapolitik

5. Fazit: Klimaschutz – Ernst gemeint oder nur heiße Luft?

Abkürzungsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Literaturverzeichnis

Versicherung

Vorwort

Klimawandel, Treibhauseffekt, Klimarahmenkonvention, Kyoto-Protokoll, Vertragsstaatenkonferenzen, Kohlenstoffsenken, Emissionen etc..

Diese und noch viel mehr Begriffe stehen für Klima und Klimaschutzpolitik.

Das Thema dieser Arbeit, Klimaschutz – Sachfragen und politische Strategien auf globaler und regionaler Ebene, ist sehr aktuell. Bereits das vergangene Jahrhundert war das wärmste seit langer Zeit, und die letzten zehn Jahre waren die wärmsten seit Beginn der Messungen im Jahr 1860.

Woran das liegt wurde mittlerweile schon in vielen wissenschaftlichen Arbeiten dargestellt, es ist daher auch kein Geheimnis, dass die aktuelle Erwärmung eine Folge des vermehrten Eintrags von Treibhausgasen in die Atmosphäre ist.

Was aber geschah auf politischer Ebene, um dieses Problem zu lösen?

Meiner Arbeit stelle ich in Kapitel 1 zunächst ein Szenario voran, in dem die Folgen der globalen Erwärmung für das Jahr 2050 skizziert werden.

In Kapitel 2 stelle ich das Klimasystem vor, wobei ich Wert darauf lege, den Zusammenhang zwischen den einzelnen Sphären herauszuarbeiten. Nur dann können die Folgen eines weltweiten Temperaturanstiegs in seiner ganzen Bandbreite verstanden werden. Danach befasse ich mich mit dem Treibhaus Erde, wo der „natürliche“ und der „menschliche“ Treibhauseffekt vorgestellt wird, ebenso wie die Hauptakteure, die Treibhausgase.

Im dritten Kapitel wird die globale Klimaschutzpolitik bearbeitet. Die globale Welt und Weltpolitik interessieren mich schon seit einiger Zeit, so dass ich auf dieses Kapitel den Schwerpunkt der Arbeit gelegt habe.

Neben der Entstehung eines internationalen Klimaschutzregimes, stelle ich bewusst die Vertragsstaatenkonferenzen einzeln vor, um zu demonstrieren, wie langatmig und mühselig eine Politik sein kann, an der mehr als 150 Staaten beteiligt sind, auch wenn im Endeffekt nur drei große Gruppen Politik betreiben.

Im vierten Kapitel befasse ich mich auf regionaler Ebene mit der Klimaschutzpolitik von Deutschland. Das ich dabei ein Vorreiterland der internationalen Klimaschutzpolitik gewählt habe, liegt auf der Hand, da in solchen Ländern Maßnahmen der Politik erfolgen, die den Ausstoß von Treibhausgasen senken sollen. Gleichzeitig können Länder, die sich dem Klimaschutz bisher verwehren, Anschauungsunterricht an einer progressiven Klimaschutzpolitik nehmen.

Der Schluss beinhaltet eine Zusammenfassung der vorangegangenen Kapitel. Dort möchte ich versuchen, kritisch zur Klimaschutzpolitik, global wie regional, Stellung zu nehmen.

Die Quellensuche habe ich in drei große Bereiche gefasst. Als erstes habe ich mich auf die übliche Literaturrecherche gestützt. Der Großteil der gefundenen Quellen fließt hierbei in das zweite Kapitel ein, da die Beschreibung des Klimasystems keine Neuheit mehr ist, viele Autoren somit schon Bücher dazu verfasst haben.

Die zweite große Quellengruppe besteht aus Zeitungs- und Zeitschriftenartikeln, die vor allem bei der Beschreibung der Vertragsstaatenkonferenzen einen hohen Anteil haben, da so die aktuelle Berichterstattung verfolgt werden kann. Ich habe in der Auswahl versucht, mich auf wenige Zeitungen bzw. Autoren zu beschränken, um Tendenzen in der Berichterstattung herausstellen zu können.

Die Betrachtung der deutschen Klimaschutzpolitik erfolgt bei mir hauptsächlich durch Recherche aus dem Internet. Hier ist vor allem die sehr gut geführte Homepage des Ministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit zu nennen, auf der zahlreiche Downloads und Informationen zu finden sind. Zudem können dort viele Informationsbroschüren bestellt werden, die einem innerhalb einer Woche zugesendet werden.

Bei der großen Auswahl im Internet habe ich mich vor allem auf offizielle Seiten der Regierungen bzw. der UN beschränkt. Die Seiten der großen Umweltverbände haben zwar auch sehr ausführliche Informationen zum Thema Klimaschutz, jedoch hängen sie an einer starken Lobby. Eine objektive Darstellung ist mit Hilfe dieser Homepages meines Erachtens nicht möglich.

Im Anhang der Arbeit befinden sich neben dem üblichen Literaturverzeichnis, noch ein Abkürzungs-, Abbildungs- und Tabellenverzeichnis. Dies soll eine Hilfe darstellen, da in der Arbeit immer wieder auf Tabellen und Abbildungen aus anderen Kapiteln verwiesen wird, beziehungsweise Abkürzungen sich des öfteren wiederholen.

1. Szenario: Wetterbericht 2050

- „Neuer Hitzerekord!!Die Temperaturen waren letzten Sommer in Deutschland so hoch wie noch nie in der Geschichte seit 1860.“
- „Landwirte stehen vor einer Katastrophe!!Anhaltende Dürre droht die komplette Ernte diesen Sommer zu vertrocknen!“
- „Eisfreie Alpen!!Die gestiegenen Temperaturen der vergangenen Jahrzehnte haben die letzten Gletscher schmelzen lassen.“
- „Hurricane Sam verwüstet Florida!!Der bereits zwölfte schwere Wirbelsturm in diesem Jahr zerstörte weite Teile des Südens der USA. Schaden in Milliardenhöhe.“
- „Flutwelle bedroht Bangladesch!!Der starke Monsun der letzten Wochen überschwemmt die Küste Bangladeschs. Millionen Menschen obdachlos.“

So oder ähnlich könnten im Jahr 2050 Zeitungsmeldungen lauten. Anlass für solche Nachrichten gibt die anhaltende Klimaänderung, die die Temperaturen im globalen Mittel gegenüber dem Jahr 2000 um 2°C hat ansteigen lassen.

Als Folge der Erwärmung sind sowohl die inländischen Gletscher, wie auch die großen Eismassen Grönlands und der Antarktis geschmolzen und haben den Meeresspiegel um 40cm erhöht.^[1]

Der Meeresspiegelanstieg hat weitreichende Folgen.

In Deutschland und den Niederlanden werden die Inseln und Küsten immer häufiger von Sturmfluten und Überschwemmungen bedroht. Diese Gefahr kann jedoch durch die hohe Entwicklung des Deichbaus zum größten Teil gebannt werden.

Aber wie sieht es in anderen Gebieten der Erde aus?

Rund 20% der Menschen leben in den überschwemmungsgefährdeten Gebieten der Erde, darunter viele bedeutende Metropolen (Abb. 1).

Fruchtbare Marschlandschaften werden überschwemmt, Bangladesch verliert 10% seiner Landfläche an das Meer, in der ganzen Welt werden 100 Mio. Menschen heimatlos.^[2]

Die Bewohner von Inseln wie den Malediven, den Seychellen oder Tahiti verlieren ihren Lebensraum, da die Inseln immer weiter im Ozean versinken.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1: Vom Meeresspiegelanstieg bedrohte Gebiete der Erde mit hoher Bevölkerungsdichte^[3]

Und was verändert der Temperaturanstieg?

Ein globaler Temperaturanstieg macht sich nicht überall gleich stark bemerkbar. Vor allem in den mittleren und hohen Breiten steigen die Jahresmittelwerte höher als in den niederen Breiten. In Skandinavien und Großbritannien hat dies sehr milde und regenreiche Winter zur Folge, in denen Überschwemmungen an der Tagesordnung sind. Auch die Zahl der Herbst- und Winterstürme nimmt zu. Die Sommermonate sind hingegen sehr heiß und trocken, was schwerwiegende Folgen für die Landwirtschaft (Ernteausfälle) mit sich zieht.

Der Mittelmeerraum verwandelt sich immer mehr zu Wüstengebieten, wo aufgrund des bestehenden Wassermangels keine Landwirtschaft mehr möglich ist.^[4]

Die Ausbreitung der Wüsten und die damit verbundenen Dürren in Nordafrika, Nordindien, Zentralasien und Südamerika vertreiben Millionen von Menschen aus ihren Ländern.^[5]

Die durch Aufheizung des asiatischen Kontinents vermehrt aufsteigende warme Luft saugt viel regenreiche Luft des Indischen Ozeans an, der Monsun fällt stärker aus als bisher. Zusammen mit der Schneeschmelz des Himalaya sind starke Überschwemmungen die Folge.

Der Temperaturanstieg zieht eine Erwärmung der Meere mit sich. Dadurch nimmt die Zahl der tropischen Wirbelstürme, die ab Wassertemperaturen von 27°C entstehen und starke Verwüstungen verursachen, zu.

Die Klimaänderung verursacht den globalen Temperaturanstieg und dessen Folgen, aber wer verursacht überhaupt die Klimaänderung?

2. Ursachen und Verursacher von Klimaänderungen

2.1 Grundbegriffe

Der Begriff „Klima“ leitet sich vom griechischen Wort „klinein“ für neigen ab. Zusammen hängt dies mit der Neigung der Erdachse auf ihrer Umlaufbahn um die Sonne, so dass die Sonnenstrahlen nicht senkrecht, sondern in einem Einfallswinkel auf die Erde treffen,^[6] woraus sich ein Wechsel der Jahreszeiten ergibt. Bei senkrechtem Einfall der Sonnenstrahlen wäre an jedem Ort täglich das gleiche Wetter.

Im Unterschied zu den heute ebenfalls gängigen Begriffen Witterung und Wetter meint Klima einen wesentlich längeren Zeitraum. Der Begriff Wetter wird genaugenommen nur für das Zusammenspiel mehrerer Wettermerkmale wie Luftfeuchte, Bewölkung, Niederschlag, Wind, Temperatur, Sicht u.a. an einem Tag verwendet. Von Witterung spricht man bei einer Beschreibung des Wetters über mehrere Tage oder Wochen. Der Witterungsbegriff ist dabei nur im deutschen Sprachraum üblich. Das Klima schließlich bezeichnet die mittlere Witterung über einen Zeitraum von mindestens 30 Jahren, was einer kurzen Messreihe entspricht, bis hin zu Zeiträumen von Tausenden von Jahren.^[7]

Einen langfristigen Wechsel von wichtigen Klimamerkmalen, wie Temperatur oder Niederschlag, die zu einer Veränderung des vorhandenen Klimatypen führen nennt man Klimaänderung. Pendeln dagegen die Klimamerkmale mit unterschiedlichen Amplituden um einen mittleren Wert wird dies Klimaschwankung genannt.^[8]

Seit einiger Zeit wird in der Diskussion um den Klimaschutz oft vor dem drohenden „Klimawandel“ gewarnt. Gemeint ist damit die anthropogen bedingte globale Erwärmung als Folge einer erhöhten Emission von Treibhausgasen in die Atmosphäre. Die wissenschaftliche Diskussion über den „Klimawandel“ ist aber noch nicht abgeschlossen. Das Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) formulierte in seinem zweiten Bericht 1996 dass „alle Befunde zusammen auf einen menschlichen Einfluss auf das globale Klima deuten!“ (Graßl 1999, S.79)

Die Enquete Kommission zum Schutz der Erdatmosphäre des Deutschen Bundestages ist in Ihrem Abschlussbericht 1995 vorsichtiger und sagt das die beobachteten

Klimaschwankungen noch im natürlichen Schwankungsbereich liegen, die Indizien aber auf eine globale Erwärmung als Folge des anthropogenen

Treibhauseffektes hindeuten.^[9] Es gibt jedoch immer noch Wissenschaftler, die konsequent einen Klimawandel bestreiten.^[10] Der Begriff „Klimawandel“ ist in dieser Arbeit immer mit dem Hintergrund dieses Diskussionsstandes zu sehen.^[11]

2.2 Das Klimasystem

Wie schon in 2.1 kurz erläutert wird das Klima anhand mehrerer Merkmale beobachtet und daraufhin verschiedenen Klimatypen zugeordnet. Das Klima an sich entsteht aber durch komplizierte Wechselwirkungen verschiedener Komponenten wie Wasser, Eis, Luft, Böden und Lebewesen. Abbildung 2 zeigt ein vereinfachtes Modell des Klimasystems.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2: Das Klimasystem (stark vereinfacht)^[12]

Im Folgenden werden die einzelnen Sphären genauer vorgestellt, damit im weiteren Teil der Arbeit deren Bedeutung innerhalb des Klimasystems besser verstanden wird.

2.2.1 Die Atmosphäre

Die Atmosphäre kann man als wichtigsten Bestandteil im Klimasystem sehen. In der Lufthülle der Erde spielen sich die Wettervorgänge ab.

Die auftretenden Wettermerkmale sind die Auswirkungen physikalischer Gesetze innerhalb der Lufthülle. Die Lufthülle ist verglichen mit dem Radius der Erde

(6370km) relativ dünn. Der Luftdruck halbiert sich alle 5,5km , so dass in 11km bereits 80% der gesamten Luft der Erde enthalten ist.^[13]

Entscheidend für den Treibhauseffekt, der erst das Leben auf der Erde ermöglicht, ist die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre.

Die Hauptbestandteile trockener Luft sind Stickstoff mit 78,08%, Sauerstoff mit 20,95% und Argon mit 0,93%, was insgesamt schon 99,96% der gesamten Gasmenge ausmachen. Sie wirken sich aber nicht auf den Treibhauseffekt aus. Dazu kommt noch der Wasserdampf, dessen Anteil aber stark schwankt. Feuchte Luft kann bis zu 4% Wasserdampf enthalten.

Die restlichen 0,04% tragen Spurengase zur Atmosphäre bei. Trotz ihres geringen Anteils zeichnen sich einige Spurengase für den Treibhauseffekt verantwortlich. Gemessen wird ihr Anteil in Teilen pro Million (ppm) oder in Teilen pro Milliarde (ppb). Das anteilig größte Spurengas ist das Kohlendioxid mit 350ppm. Weitere Spurengase sind Neon mit18ppm, Helium mit 5ppm, Methan mit 1800ppb, Krypton mit 1000ppb, Wasserstoff mit 500ppb, Distickstoffoxid mit 300ppb, Ozon mit 30ppb und die Fluorchlorkohlenwasserstoffe F11 mit 0,25ppb, sowie F12 mit 0,45ppb.^[14]

Neben der Zusammensetzung ist auch der Aufbau der Atmosphäre für das Klimageschehen von Bedeutung. In der untersten Schicht, der Troposphäre spielt sich fast das gesamte Wettergeschehen ab. Sie kann bereits mit wenig Energieaufwand durchgemischt werden, ist also nur wenig stabil aufgebaut.

Wasser, Spurengase und Energie können schnell mit der Erdoberfläche ausgetauscht werden und bis zur Tropopause gelangen. Die Tropopause ist die Grenze zur Stratosphäre, und ist je nach Breite unterschiedlich hoch, am Äquator 17km und zu den Polen hin stetig abnehmend bis auf eine Höhe von 8km.

Während in der Troposphäre die Temperatur nach oben hin immer weiter abnimmt, steigt sie in der Stratosphäre wieder an. Der Grund liegt in der Ozonschicht, die in einer Höhe von 20-30km ihre maximale Konzentration hat. Das Ozon absorbiert die UV-Strahlung der Sonne, die Stratosphäre erwärmt sich.

Des weiteren ist die Ozonschicht als UV-Sperre für die Erde von Bedeutung, sie verhindert das Durchdringen der ultravioletten Strahlung bis zur Erdoberfläche.^[15]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb.3: Der Aufbau der Atmosphäre mit Luftdruck- und Temperaturverhältnissen^[16]

Die weiteren Schichten der Atmosphäre mit ihren Grenzen werden in der oben stehenden Abbildung 3 dargestellt, für das Wettergeschehen spielen sie aber keine Rolle. Zur Veranschaulichung sind für einige Wolken die typischen Wolkenhöhen eingezeichnet.

Im Klimasystem hat die Atmosphäre eine wichtige Aufgabe. Sie muss über ein festes Windsystem die in den Tropen durch höhere Sonnenstrahlung vorhandene überschüssige Energie in die kalten Breiten transportieren. Abbildung 4 gibt einen Überblick über die allgemeine Zirkulation der Atmosphäre, die als Grundlage für den Temperatur- und Energieaustausch auf der Erde gilt.

Antreiber des globalen Windsystems ist die Innertropische Konvergenzzone, die vom 30° N bis zum 30° S Breite reicht. Die von den subtropischen Hochdruckgürteln hin zum Äquator strömenden Winde werden durch die Corioliskraft, die aus der Erdrotation entstehende Ablenkungskraft, in jeweils östliche Richtung abgelenkt.

Zwischen den subtropischen Hochdruckgürteln und den polaren Hochdruckgebieten in etwa 60° nördlicher und südlicher Breite befindet sich der Westwindgürtel, der um das polare Hochdruckgebiet zirkuliert.

Der Westwindgürtel ist durch die Topographie der Erdoberfläche instabil, so dass Hochdruckzellen nach Norden und Tiefsysteme nach Süden ausscheren können, wobei es letztlich zu einem Energieaustausch kommt.^[17]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 4: Allgemeine Zirkulation der Atmosphäre^[18]

2.2.2 Die Hydrosphäre

Wasser bedeckt 71% der Erdoberfläche, wovon 97,39% salzhaltige Gewässer der Weltmeere sind. Wasser kommt in allen drei Aggregatzuständen vor. Flüssig in den Meeren, Binnengewässern oder im Boden, fest in gefrorenem Zustand im Polareis und den alpinen Gletschern, oder als Gas in Form von Wasserdampf in der Atmosphäre. Der Wasserdampfgehalt in der Luft variiert zwar stark und kann bis zu 4% der Luft betragen, im gesamten Wasserhaushalt der Erde liegt sein Anteil jedoch nur bei 0,001%. Tabelle 1 zeigt die gesamte Wassermenge der Erde, die in den verschiedenen Aggregatzuständen vorkommt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tab.1: Wassermenge der Erde in allen Aggregatzuständen^[19]

Als Treibhausgas spielt der Wasserdampf wiederum eine bedeutende Rolle, er ist neben dem Kohlendioxid verantwortlich für einen Großteil des natürlichen Treibhauseffektes. Aufgrund der mit 10 Tagen kurzen Verweildauer in der

Atmosphäre können jedoch keine konkreten Angaben über den genauen Treibhauseffekt, sowie globale Mittelwertschwankungen gemacht werden.^[20]

Die Meere, die den größten Teil der Erde bedecken, sind in ihrem Aufbau ähnlich gelagert wie die Atmosphäre. An der Meeresoberfläche liegt im allgemeinen wärmeres leichtes Oberflächenwasser. Diese Schicht bedeckt bis zum 45° Breitengrad die Oberfläche und ist 100-500m dick. Durch Windreibung wird die Deckschicht ständig durchmischt.

Unter der Deckschicht liegt die thermohaline Schicht. In dieser etwa 1km dicken Übergangszone nimmt die Temperatur recht schnell ab und der Salzgehalt zu. Unter der thermohalinen Schicht sammelt sich rund 80% allen Ozeanwassers. Die Tiefenschicht ist sehr stabil aufgebaut, ein Austausch mit den darüber liegenden Schichten vollzieht sich nur sehr langsam. Vergleichbar ist der Luftmassenaustausch von Troposphäre und Stratosphäre.^[21]

Für das Klimasystem ist diese Erkenntnis von großer Wichtigkeit. Atmosphärische Änderungen, wie Temperaturschwankungen oder der ansteigende Gehalt von Treibhausgasen, werden auf zwei Arten vom Meerwasser verarbeitet. Die dünne Deckschicht passt sich aufgrund der guten Durchmischung recht schnell an die veränderte Atmosphäre an, beispielsweise gleicht sich die Wassertemperatur innerhalb eines Jahres der gestiegenen Lufttemperatur an. Die Aufnahme von Wärme oder Kohlendioxid dämpfen also die atmosphärische Schwankung, die Aufnahmefähigkeit ist jedoch begrenzt. Das Tiefenwasser hingegen besitzt eine sehr große Aufnahmefähigkeit, jedoch dauert es mehr als 1000 Jahre, bis sich eine Temperaturveränderung bemerkbar macht.^[22]

Neben dem Aufbau der Meere sind die Meeresströmungen ein wichtiger Faktor im Klimasystem. Die großen Stromsysteme stimmen in groben Zügen mit dem globalen Windsystem überein, reagieren dabei aber nicht auf kurzfristige Änderungen der Windrichtung. Dazu kommt der Einfluss der Corioliskraft, so dass sich fast geschlossene Kreisströmungen bilden, die auf der Nordhalbkugel im und auf der Südhalbkugel gegen den Uhrzeigersinn laufen. Abbildung 5 zeigt das globale Strömungssystem von warmen Oberflächenströmungen und kalten Tiefenströmungen.

Einfluss auf das Klima nehmen besonders die großen westlichen Randströmungen wie z. B. der Golfstrom der bis weit in den Nordatlantik reicht.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 5: Der globale Kreislauf der Meeresströmungen^[23]

Das warme Wasser sorgt in weiten Teilen Westeuropas und Skandinaviens ganzjährig für mildes Klima und eisfreie Häfen. Im Vergleich dazu liegen Orte derselben Breite in der Jahresmitteltemperatur weit unter den vom Golfstrom begünstigten Regionen.

Erst die arktische Luft kühlt den Golfstrom soweit ab, dass das Wasser durch die thermohaline Schicht hindurch auf den Boden des Nordatlantik absinkt, und von dort langsam wieder den Weg Richtung Äquator aufnimmt. Zum Teil dauert die Tiefenzirkulation 1500 Jahre bis sie den Pazifik erreicht hat. Störungen dieser Zirkulation können daher auch für das globale Klima Ausmaße annehmen, die sich aber erst in ein paar tausend Jahren bemerkbar machen.

An den Westküsten der Kontinente kann bei einer günstigen Konstellation, wenn die küstennahen Winde das warme Oberflächenwasser Richtung Ozean treiben, kaltes Auftriebswasser an die Oberfläche gelangen. Dieses Wasser ist sehr nährstoffreich, daher existieren dort riesige Fischbestände. Die Luft in diesen Gegenden wird dabei um bis zu 5°C abgekühlt.

Alle 3-7 Jahre kommt es in diesen Gegenden jedoch zu einem Abflauen der Ostwinde, die das warme Wasser vom Land weg treiben, mit der Folge, dass kein kaltes Wasser an die Meeresoberfläche treten kann. Dieses Phänomen wird „El Niño“ genannt und bringt einen erheblichen Einfluss auf die Weltklimate mit sich. Übermäßig starke Regenfälle an der Westküste Südamerikas, Dürren in Australien und Indonesien, strenge Winter in den USA und Japan, sowie Wirbelstürme im zentralen Pazifik werden allesamt der Klimaanomalie „El Niño“ zugeordnet.

Die thermohaline Zirkulation der Meeresströmungen wird auch als „Schwungrad im Klimasystem“ bezeichnet (Goudie 1995, S. 57).^[24]

Die Ozeane sind auch Hauptakteure im globalen Wasserkreislauf. Durch die Sonneneinstrahlung verdunstet das Wasser der Ozeane in die Atmosphäre. Die feuchte Luft wird über das globale Windsystem auf Festlandflächen getragen.

Ist die Luftfeuchte hoch genug kondensiert der Wasserdampf, und das Wasser geht als Niederschlag wieder auf die Erde hinab. Das auf der Erdoberfläche eintreffende Wasser verdunstet erneut oder es versickert in das Grundwasser, wo es schließlich über Flusssysteme ins Meer zurückgelangt.

Des weiteren gelangt durch die Evapotranspiration, der Verdunstung der Pflanzen, Wasserdampf zurück in die Atmosphäre.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 6: Eigenschaften des gesamten hydrologischen Kreislaufes der Erde^[25]

80% des Niederschlages gehen direkt über den Ozeanen hinunter, das Wasser nimmt sich also nicht den ‚Umweg’ Festland. Insgesamt werden im globalen Wasserkreislauf jährlich etwa 380000km³ Wasser umgesetzt, was bedeutet dass der atmosphärische Wasserdampf ca. 30 Mal im Jahr umgesetzt wird.^[26]

In allen Verdunstungs- Kondensations- und Niederschlagsprozessen wird Energie freigesetzt, die als latente Wärme spürbar ist und auf die Temperaturverhältnisse einwirkt. In Abbildung 6 werden die Prozesse im hydrologischen Kreislauf und die Zirkulation des Wassers mit den ‚Stationen’ Verdunstung – Niederschlag – Abfluss dargestellt.

2.2.3 Die Kryosphäre

Die Kryosphäre ist der Bereich des gefrorenen Wassers auf der Erdoberfläche. Die gesamte im Eis gebundene Wassermenge beträgt 27.820.000km³, was 2,01% des Wasserhaushaltes der Erde entspricht (vgl. Tab. 1).

1,74% sind als Festlandeis, das entspricht 68,7% des Süßwasservorrates der Erde, und 0,27% sind als Meereis vorhanden. In der Atmosphäre ist zudem noch 0,01% der Eismasse der Kryosphäre vorhanden. Dieser geringe Anteil ist nahezu vollständig für das Anwachsen von Gletschern und Eismassen verantwortlich.^[27]

In der Flächenausdehnung sind im Mittel 11% der Landflächen und 7% der Ozeane ständig mit Eis bedeckt.

Die Kryosphäre hat im Klimasystem ihre Bedeutung vor allem bei der Temperaturregulierung. Das hohe Reflexionsvermögen, auch Albedo genannt, von Schnee und Eis verhindert die Absorption der Sonnenstrahlen und damit ein Aufheizen der Böden. Das Albedo von Eis und Schnee liegt bei 50-90%, im Vergleich dazu bei den Ozeanen und Ackerböden nur bei 10-20%^[28].

Die durch Reflexion verursachte Abkühlung der Temperatur bedingt eine weitere Ausbreitung der Eis- und Schneeflächen, mit der Folge, dass noch mehr Sonnenstrahlung reflektiert werden kann. Diesen Prozess nennt man positive Rückkoppelung. Sollte dieser Vorgang nicht durch eine negative Rückkoppelung gestoppt werden, z.B. eine Temperaturerhöhung durch Anstieg der Spurengase in der

Atmosphäre, ginge die Ausbreitung der Eisflächen immer weiter^[29].

Das System kann aber auch in die Gegenrichtung ausschlagen, indem durch einen Temperaturanstieg mehr Eis abschmelzen würde als vorher. Dann könnte nicht mehr soviel Strahlung reflektiert werden, die Temperatur würde weiter ansteigen und die Eisflächen noch mehr abschmelzen.

Die Kryosphäre ist also sehr labil aufgebaut und schon geringe Schwankungen der Temperatur können das Pendel ausschlagen lassen.

Auch der globale Wasserkreislauf hängt stark mit dem Schmelzen oder der Ausbreitung der Eismassen zusammen. Das gesamte Volumen der Kryosphäre würde den Meeresspiegel um 75m ansteigen lassen. Je mehr Eis schmilzt, desto höher wird die Verdunstung und damit auch der Niederschlag. Gerade der verstärkte Schneefall in der Antarktis lässt die Eismassen dann wieder soweit anwachsen, dass der Meeresspiegelanstieg dadurch gebremst wird. Das Schmelzen der alpinen Gletscher ist für den Anstieg des Meeresspiegels nur von untergeordneter Bedeutung, es ist aber ein wichtiger Indikator für Temperaturveränderungen.

Auch der globale Energiehaushalt wird durch die Eismassen beeinflusst, da im Eis soviel Energie gebunden ist, die ausreicht um die Atmosphäre um 1,7°C zu erwärmen, ein Abschmelzen würde also die Temperatur erhöhen, woraufhin weiteres Eis abschmilzt (positive Rückkopplung).^[30]

Die der Kryosphäre ebenfalls zugeordneten Permafrostböden, also die dauerhaft gefrorenen Böden, spielen bei der Reflexion der Sonnenstrahlen nur eine kleine Rolle. Sie greifen aber wirksam in das Klimasystem ein wenn sie auftauen und damit das dort vorkommende Methan freisetzen. Methan gehört zu den klimarelevanten Spurengasen und erwärmt die Atmosphäre zusätzlich, wodurch die Böden weiter aufgetaut werden und noch mehr Methan freisetzen. Hier ist ebenfalls wieder eine positive Rückkoppelung vorhanden.

2.2.4 Die Pedosphäre

Gegenstand der Pedosphäre ist der Boden. Die Bodenbestandteile Wasser, Luft, Mineralische sowie Organische Substanz (Abb.7) ermöglichen der Vegetation das Leben. Sie sind sowohl Standort, wie auch Nährstoff- und Wasserlieferant.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb.7: Zusammensetzung eines Grünlandbodens^[31]

Als Grenzbereich der Erdoberfläche werden Litosphäre (Gesteinshülle), Biosphäre und Atmosphäre miteinander verbunden. Gleichzeitig spielt die Pedosphäre durch den Oberflächenabfluss und das Grundwassers eine Rolle im globalen Wasserkreislauf (Abb.8).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 8: Verknüpfung der Pedosphäre mit den übrigen Natursphären^[32]

Die Böden sind aufgrund ihrer hohen Absorptionsfähigkeit der Sonnenstrahlung ein wichtiger Faktor im Klimageschehen. Je nach Pflanzendecke werden bis zu 90% der einfallenden Strahlung aufgenommen und die Wärme gespeichert.

Die atmosphärische und thermohaline Zirkulation werden durch die Topographie der Kontinente und des Meeresbodens beeinflusst.

Zudem ist die Speicherfähigkeit von klimarelevanten Spurengasen ein Faktor im Klimageschehen. Kohlenstoff wird zum einen vom Boden aufgenommen, zum anderen aber auch durch die mikrobielle Zersetzung des Humus wieder freigesetzt.

Dieser Kreislauf steht in direkter Verbindung zu den Pflanzen und ist recht stabil. Erhöht sich aber die Temperatur werden die Bakterien angeregt mehr Humus zu zersetzen, wobei als Folge auch mehr Spurengase freigesetzt werden. Hier tritt wieder das Prinzip der positiven Rückkoppelung in Gang,^[33] ähnlich wie bei den Permafrostböden in Kapitel 2.2.3 mit der sich stetig ansteigenden Emission von Methan.

2.2.5 Die Biosphäre

„Die Biosphäre ist der von Leben erfüllte Raum der Erde“, (WBGU 1999, S.12) und umfasst sowohl die bewohnte Schicht der Erdkruste und der Gewässer, wie auch die untere Schicht der Atmosphäre. Zur Biosphäre gehören demnach alle Organismen, unter anderem auch der Mensch, sowie die mit den Organismen in Wechselbeziehungen stehende unbelebte Materie. Ausgehend von der Sonnenenergie ist die Biosphäre aufgrund ihrer Komplexität ein „globales Ökosystem“ (WBGU 1999, S.12) mit weltumspannenden Stoffkreisläufen.

Das aus dem Meer entstandene Leben zeichnet sich für das Leben auf der Erde verantwortlich.

Die Atmosphäre bestand ursprünglich aus Kohlendioxid und Stickstoff. Durch das Prinzip der Photosynthese, Pflanzen entziehen dabei der Atmosphäre Kohlendioxid und wandeln es unter Einfluss von Sonnenenergie in Sauerstoff, Wasser und Kohlehydrate um, gelangte der lebensnotwendige Sauerstoff in die Atmosphäre.^[34]

Die Biosphäre hat neben der ‚Atemfunktion’ noch andere wichtige Aufgaben. Sie erfüllt in großem Maße die Rolle als CO2-Senke, ohne die es einen Zustand wie vor Beginn des Lebens auf der Erde geben würde.

Des weiteren ist die Biomasse Nahrungs- und Rohstofflieferant.

Biodiversität, also die biologische Vielfalt, dient zur Artensicherung. Die vielen verschiedenen Genstrukturen garantieren für die Zukunft das weitere Leben. Es gilt daher sie besonders zu schützen, wie es international auf der Biodiversitätskonvention von Rio 1992 getan wurde.^[35]

Der Mensch beeinflusst seit Beginn der Industriellen Revolution das bisher stabile System der Biosphäre. Durch den Einsatz fossiler Brennstoffe, verbunden mit dem explodierenden Bevölkerungswachstum stieg die Konzentration von klimarelevanten Spurengasen im 20. Jahrhundert deutlich an. Die Auswirkungen eines solchen Ungleichgewichtes auf die anderen Sphären wurde bereits weiter oben beschrieben.

Insgesamt kann man bei einer Betrachtung des Klimasystems feststellen, dass alle Sphären in gegenseitigem Wechsel zueinander stehen. Bereits kleine Störungen einer Sphäre in dem ansonsten stabilen System lösen Kettenreaktionen in den anderen Sphären aus. Daher gilt es die Folgen von menschlichen Eingriffen, die meistens für Störungen verantwortlich sind, auf das komplette Klimasystem zu übertragen.

2.3 Das Treibhaus Erde

Der Treibhauseffekt wird in der Öffentlichkeit zu unrecht sehr oft negativ angesehen. Richtig ist, dass es ohne den Treibhauseffekt auf der Erde kein Leben geben würde, da die globale Durchschnittstemperatur bei –18°C läge.

Erst der sogenannte natürliche Treibhauseffekt erwärmt die Atmosphäre um 33°C, so dass heutzutage die Durchschnittstemperatur auf der Erde bei 15°C liegt.

In Verruf geraten ist der Treibhauseffekt durch den Anstieg von klimawirksamen Spurengasen in der Atmosphäre. Dieser Anstieg ist durch den Menschen verursacht, daher nennt man die zusätzliche Erwärmung der Erde auch anthropogenen

Treibhauseffekt. Nachstehend werden natürlicher und anthropogener Treibhauseffekt dargestellt.

2.3.1 Der Strahlungshaushalt der Atmosphäre

Der Treibhauseffekt ist ein System von Strahlungsvorgängen in der Atmosphäre, das abhängig von der Sonnenstrahlung ist. Die Sonnenstrahlung liegt im Bereich des sichtbaren Lichts im Wellenlängenbereich bis etwa 3,5 μm, und variiert nur in ganz kleinen Bereichen, so dass die Energie der kurzwelligen Sonnenstrahlung durchweg 1368 W/m² beträgt. Dieser Wert wird als Solarkonstante bezeichnet.

Durch die Kugelform der Erde erhält die Atmosphäre ein Viertel oder 342 W/m² der Energie der Solarkonstante. Zur Erwärmung der Atmosphäre stehen aber nur 69% oder 235 W/m² zur Verfügung, der Rest wird über das planetarische Albedo unmittelbar wieder als kurzwellige Strahlung in den Weltraum emittiert (Abb. 9).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 9: Strahlungsbilanz der Atmosphäre^[36]

[...]

---

^[1] www.greenpeace.de: Zusammenfassung des dritten Berichtes der Arbeitsgruppe 1 des IPCC 2001, S. 16

^[2] Loske 1996, S.56

^[3] Graßl/ Klingholz 1990, S.168

^[4] Widmann, Das Europawetter 2050; in DIE WELT vom 27.11.2000

^[5] www.greenpeace.de: Klimakollaps und Wetterextreme

^[6] Heyer 1993, S.7f

^[7] Schönwiese 1987, S.26

^[8] Leser 1998, S. 393f

^[9] Borsch 1998, S.66

^[10] Engelen: „Geo“ Ausgabe Juli 2001 S.126f: Wissenschaftler werden von der Anti-Klimaschutz Organisation GCC gesponsert, damit sie den Klimawandel weiter bestreiten. Die GCC besteht vor allem aus Lobbyisten der Kohle- und Erdölindustrie (d.R.)

^[11] Anm. des Autors

^[12] Schönwiese 1987, S. 34

^[13] Graedel/ Crutzen 1994, S. 27

^[14] Kuhn 1990, S.36f

^[15] Heyer 1993, S. 16f

^[16] Graedel/ Crutzen 1994, S. 49

^[17] Barth 1996, S.87f

^[18] Leser 1998, S.26

^[19] Barth 1996, S. 103

^[20] Kuhn 1990, S.73-75

^[21] Leier (Hg.) 2000, S. 58

^[22] Kuhn 1990, S. 39ff

^[23] Cubasch/ Kasang 2000, S.75

^[24] Goudie 1995, S. 52-57

^[25] Graedel/ Crutzen, S.111

^[26] Leser1998, S.985; Kuhn 1990, S.43

^[27] Hupfer 1991, S.118

^[28] Cubasch/ Kasang 2000, S. 32

^[29] Vester 1999, S.53-65

^[30] Kuhn 1990, S.47

^[31] verändert nach: Schroeder 1992, S. 12

^[32] WBGU Jahresgutachten 1993, S.67

^[33] Holzmüller/ Marschner: Geographische Rundschau Mai 2001 S. 40

^[34] Cubasch/ Kasang 2000, S.33

^[35] WBGU 1993, S.13

^[36] Cubasch/ Kasang 2000 S.38