Klimawandel auf Basis von Wissenschaft und Zahlen

Es ist wahr, dass sich alles verändert und das Klima davon nicht ausgeschlossen ist. Das Pariser Klimaschutzabkommen (PKA) gibt uns die Chance, darüber nachzudenken und zwingt Daelialisten subjektiv nicht zum Handeln, wenn wir nicht persönlich in Anspruch genommen werden. Die Konsequenzen sind dokumentiert:

Frankfurt/Main hatte 2015 in den Monaten Juni /Juli/August 21,8⁰ C im Durchschnitt

– ohne Maßnahmen lt. PKA werden es in 2100 28.5⁰ C sein

— mit den Vorgaben werden es dann 25,2⁰ C sein

(vgl. hr-info /Wetterreport – begrenzt auf Frankfurt/M)

Beim Bestreben der deutschen Bundesregierung Durchschnittstemperaturen von 2⁰ C nicht zu überschreiten, werden diesen auf den ersten Blick positiven Empfindungen höhere Werte von parallel als Konsequenz zu realisierenden Wetterereignissen begleitet – bei 2⁰C als variabler Unsicherheit:

Das Kohlendioxid (CO₂) spielt eine entscheidende Rolle. Dessen Konzentration hat sich in 150 Jahren um ein Drittel erhöht. Die Temperaturen von Land- und Ozeanoberflächen sind dabei um > 0,8° C gestiegen. Die mittlere globale Erdoberflächentemperatur könnte bis 2100 um 5,4° C, bei o. b. Variable, ansteigen. Die Folgen der Klimaerwärmung sind heute spürbar. Zwischen 1900 und 2010 ist der mittlere globale Meeresspiegel um > 19 cm gestiegen. Seit 1950 gehen kalte Temperaturextreme zurück, heiße nehmen zu. Ab 2050 kann Nordafrika wegen extremer Hitze unbewohnbar werden. Teile von Bangladesch und Kiribati werden vorher überspült. Die Zahl der Migranten wird als Klimaflüchtlinge zunehmen (MPI*).

Es werden lange Dürreperioden im Wechsel mit Stark-Regen in einem bisher unbekannten Umfang folgen. In anderen Gebieten der Erde hat das Klima diesen Status erreicht. Kalifornien kann wie andere Gebiete in der Welt als Beispiel genannt werden. In 2100 werden Deutsche mit den genannten Temperaturen leben, die in Frankfurt/M denen entsprechen werden, die sie heute aus Barcelona kennen. Dort gibt es zwar die genannten Temperaturen, aber Dürren und Starkregen im Wechsel sind nicht so ausgeprägt.

Dennoch sind diese Voraussagen als Annahmen zu definieren, da die jetzige Generation der Klimamodelle noch Schwächen hat. Sie basieren auf bekannten physikalischen Gleichungen, die mit Computerhilfe an Gitterpunkten gelöst werden. Aus den Messungen müssen empirische Zusammen-hänge abgeleitet werden (Parametrisierung – vgl. Klimaforschung des Deutschen Wetterdienstes (DWD)). Ein weiterer Teil der Klimaforschung soll Erkenntnisse aus den Simulationsergebnissen aufzeigen. Dazu werden komplexe statistische Verfahren entwickelt und angewendet (www.dwd.de/DE/forschung). Das Pariser Klimaabkommen soll die schlimmsten Folgen des Klimawandels abwenden, die Erderwärmung begrenzen (s. o. zu Deutschland). Die beteiligten Länder haben sich verpflichtet den Netto-Ausstoß ihrer Treibhausgase und Methan**) nach 2050 auf NULL zu senken. Damit scheiden fossile Energieträger aus.

*)   MPI = Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena;  **) Methan (CH₄) aus Rinderzucht.

Risse ziehen sich über den trocken liegenden Grund eines Wasserreservoirs in Camanche in Kalifornien (USA). Wegen anhaltender Dürre sind die Wasserreserven im Südwesten der USA stark zurückgegangen. Bild © picture-alliance/dpa

Wir sind längst mitten im Klimawandel. Das ist und war für die Erde und ihre früheren Bewohner nichts Neues. Vor Jahrtausenden gab es um 7,5⁰ C höhere Durchschnittstemperaturen. Das bedeutete fast das Aussterben der Menschheit. Im mittelalterlichen Klimaoptimum (800 – 1400 n. Chr.) lagen die Durchschnittstemperaturen um 4,5⁰ C über den heutigen Werten. Grönland (Name aus dem Dänischen = Grünland) war eisfrei und Mitteleuropa konnte sich entwickeln. Bis vor 300 Jahren gab es dort wenige Wälder. Diese entwickelten sich mit der Forstwirtschaft nach dieser Zeit (1700 n. Chr. ff.).

Einige Veränderungen sind spektakulär und dramatisch. Extreme Wirbelstürme und Dürren nehmen weltweit zu. Andere Veränderungen bemerken wir erst langsam. Wissenschaftler forschen, wie sich die Beschaffenheit von Getreide durch den Klimawandel verändert und damit der Geschmack unseres Brotes. Die Initiative „Climate Without Borders“ ist ein Beispiel dafür, wie Menschen, von Meteorologen bis hin zu Städteplanern, sich aufmachen, den Klimawandel bewusster wahrzunehmen.

Wie können Hurrikans wie Harvey oder Irma und die damit verbundenen Auswirkungen vorhergesagt werden? Im Satellitenzentrum der ESA in Darmstadt werden Daten dafür gesammelt. Die spielen auch eine große Rolle in der Klimaforschung (vgl. Knief, Martina).

Eine Woche, vielleicht zehn Tage bevor sich ein Hurrikan bildet, können die Wissenschaftler im Technologiezentrum der ESA in den Niederlanden dies erkennen. Die Daten werden in sogenannte Wettervorhersagemodelle eingespeist. Daraus kann man dann abschätzen, welche Wirkung der Hurrikan haben kann, wenn er auf Land trifft.

Auch in Deutschland kommt es häufiger zu Wetterereignissen, die in den letzten Jahrzehnten nicht erwartet wurden. Bis zum 27. Juli 2017 sind in Teilen Deutschlands ergiebige Stark- und Dauerregen gefallen – wie bei der Großwetterlage „Tief Mitteleuropa“. Sie waren ähnlich extrem wie beim Elbehochwasser 2002. Der DWD hat eine erste Einordnung dieser Niederschläge vorgenommen. In ihrem Bericht kommen die Wissenschaftler zu dem Fazit, dass von einem Einfluss des Klimawandels auszugehen ist, aber der messtechnische Nachweis noch nicht vollständig erbracht worden ist.

Bis Ende Mai diesen Jahres waren Dürre, Trockenheit und Waldbrandgefahr die für Deutschland bestimmenden Themen, wenn es um Extremwetter im Jahre 2017 geht. Im Juli 2017 sind dagegen extreme Niederschläge gefallen, sowohl eher kleinräumige und intensive Starkregen, als auch die gerade zu Ende gegangenen extremen unwetterartigen Dauerregen. Sie führten zu Überschwemmungen und Hochwassern in Teilen Deutschlands.

Der Deutsche Wetterdienst (DWD) hat in einem Bericht unter dem Titel „Erste hydro-klimatologischen Einordnung der Starkregen und Dauerregen in Deutschland zum Ende eines sehr nassen Juli 2017“ beschrieben und eingeordnet. Die Schwerpunkte lagen im Umfeld des Harzes, Südniedersachsen, Nordhessen, Nordthüringen, Sachsen-Anhalt und zum Ende auch am Nordrand des Schwarzwaldes und am Alpenrand in Bayern. Erneut betroffen waren auch Vorpommern, Berlin und Brandenburg.

Die höchsten 24 und 48h-Summen verzeichnete die Station Ecker Talsperre (Niedersachsen) mit 153,0 mm am 25.07. und 253,7 mm inklusive des Vortags, gefolgt von der Station Brocken (Sachsen-Anhalt) mit 121,2 mm am 24.07. und 238,2 mm inklusive dem Folgetag. Tagessummen von mehr als 100 mm sind im Sommer durchaus möglich. Der deutschlandweite Rekord von 312 mm in Zinnwald vom 12.08.2002 im Kontext des ersten Elbejahrhunderthochwassers wurde bei weitem verfehlt.

Für die kleinräumigen Überschwemmungen wie in Artern am 25.07.2017 waren eher die stündlichen Niederschlagsmengen (hier 40mm/h) relevant. Die stündlichen Niederschlagsmengen der meisten Gewitter an diesem Tag hatten aber selten Wiederkehrzeiten von über zehn Jahren. Selbst bei den Tagesniederschlägen wurde auch im Harzumfeld selten die 50-Jährlichkeit überschritten. Nur sehr lokal wurde für die Dauerstufe 24 h die 100-Jährlichkeit überschritten. Die in Punkto “Jährlichkeit“ bzw. „Seltenheit“ relevantesten Dauerstufen waren in dem Zeitraum 48h und vor allem 72h, für die im Harzumfeld verbreitet die 100 Jahre Wiederkehrzeit überschritten wurde (siehe Abbildungen). Ob ein Niederschlagsereignis zu Überschwemmungen führt, hängt jedoch von vielen weiteren Faktoren ab.

Klimamodelle projizieren bis zum Jahr 2100 ein deutlich vermehrtes Auftreten dieser Wetterlage von aktuell 9 auf bis zu 17 Tage im Jahr. Um einen Einfluss des Klimawandels und der globalen Erwärmung zu überprüfen, gilt es die Hypothese, dass durch den Klimawandel die Intensität und Häufigkeit von Starkniederschlägen zunehmen wird, zu überprüfen. Temperatur und Wasserdampfgehalt werden durch Satellitenmessungen nachgewiesen. Der Zusammenhang von Wasserdampfgehalt versus Niederschlag ist komplexer. Der DWD wirbt daher bei dieser Fragestellung für eine differenzierte Betrachtung.

Diese Ergebnisse sind mit einer Zeitbasis von 16 Jahren noch nicht hinreichend belastbar für die Aussage, dass das allgemein anerkannte Prozess-Verständnis zur Beschleunigung des hydrologischen Kreislaufes aufgrund der globalen Erwärmung messtechnisch nachgewiesen ist. Von einem Einfluss des Klimawandels ist auszugehen, aber der messtechnische Nachweis ist nicht vollständig erbracht.

Pflanzen wachsen besser, wenn mehr CO₂ in der Luft ist, d. h. dieses durch fossile Stoffe (z. B. Kohle, Öl) erzeugt wird. Dem Mehl fehlen jedoch Proteine; das verändert den Geschmack des Brotes bei fehlenden Elementen für die Gesundheit. Negative Einflüsse können durch das vom CO₂ veränderte Wetter entstehen, Missernten verursachen, zum Teil verursacht durch aus o. b. negativen Einflüssen bedingte Starkregen. Dabei sind Verzerrungen zu berücksichtigen. Pflanzen in unseren Breiten nehmen bei Sonnenschein mehr CO₂ auf als bei bedecktem Himmel. In den Tropen ist es oft umgekehrt (Marshall, J.). Der natürliche Treibhauseffekt bewirkt, dass die durchschnittliche Temperatur auf der Erde statt „- 18° C“ aktuell „+ 15° C“ beträgt. Der anthropogene  – vom Menschen verursachte –Treibhauseffekt bewirkt, dass sich die Erde stetig aufheizt (s. maximal vereinbarter Ausstoß von Treibhausgasen und Methan) – Quellen: (vgl. www.maxwissen.de; Max-Planck-Gesellschaft (Kommunikation), München

Großräumige Verteilung der Niederschläge und der Temperatursteigerungen in Zentraleuropa.

Die Niederschlagsverteilung in Zentraleuropa im Juli 2017 (Abbildung 1) und der prozentuale Anteil am normalen Niederschlag im Juli zeigt gemäß der Analyse des Weltzentrums für Niederschlagsklimatologie die besondere positive Anomalie über dem mittleren und östlichen Deutschland mit zu trockenen Verhältnissen umgeben ist.

Überall außer in Deutschland ist deutlich weniger Niederschlag als im Schnitt der Vergangenheit gefallen. Im Mittelmeerraum verschärfte sich die Dürresituation. Die niederschlagsarmen Regionen über dem südlichen Skandinavien korrespondieren mit einem Hochdruckgebiet, das mit dem für den Dauerregen in Deutschland verantwortlichen Höhentief einen Dipol in der großräumigen planetaren Strömung gebildet hat. Die bekannte hohe Stationariät eines Dipol-Druckfeldes sorgte für eine geringe Verlagerungsgeschwindigkeit der korrespondierenden Bodentiefs, die für Niederschlagsgeschehen sorgten. Das Hochdruckgebiet über Fennoskandien war dabei so persistent, dass es über Island die Temperaturen am 25. Juli 2017 über 25 Grad hat ansteigen lassen.

Zurück zu nicht planbaren Ereignissen auf der Erde: Die Temperatur-Schwankungen können sich verstärken, wenn – mit der Wirkung zeitweise sinkender Temperaturen – Vulkane ausbrechen und den Wärmezufluss senken (1885 – Krakatau /Indonesien), wodurch es weltweit zu Missernten kommen kann bzw. damals gekommen ist. Der Kontrast zu den in diesen Fällen nach einigen Jahren abrupt wieder steigenden Temperaturen wird sich auf Lebensqualität von Menschen, Tiere und Pflanzen auswirken.

Im Gegensatz zu US-amerikanischen Vorstellungen im Umfeld von Mr. Trump entwickeln sich die Änderungen des Klimas weiter. Das ist für qualifizierte Wissenschaftler in den USA nichts Neues. Die Klimaänderungen   sind so langfristig zu sehen, dass falsche Vorstellungen und Anordnungen in „Deals“ über vier oder acht Jahre so gut wie keine Auswirkungen haben werden. Nach dieser Zeitspanne werden Änderungen in geringem Maße zu beobachten und nachzuweisen sein, die amerikanisches Fehlverhalten nicht auf Anhieb erkennbar werden lassen. Die Klimakonferenz COP 23 im November 2017 in Bonn, eine jährliche Veranstaltung der  Vertragsstaaten, wird bzw. wurde vom DWD unterstützt. Deren Ergebnisse zeigen die Auswirkungen des Verhaltens der Staaten individuell auf.