Die Klimaänderungen

Das Klima ist eine Eigenschaft der Atmosphäre. Seine Erscheinungsformen werden durch das Klimasystem der Erde bestimmt, in dem Atmosphäre, Hydrosphäre, das Eis auf den Festländern und Meeren, die Landoberflächen und die Erscheinungsformen der Biosphäre durch vielfältige und komplizierte Wechselbeziehungen miteinander verbunden sind. Ändert sich nur ein Element des Klimasystems, z. B. die Meeresströmungen, dann ändert sich über den Wärmehaushalt das gesamte Klimasystem. Veränderlichkeit und Wandel sind deshalb naturgesetzlich bestimmte Eigenschaften des Klimas der Erde.

Eine Klimaänderung liegt dann vor, wenn sich großräumig oder global die statistischen Eigenschaften eines oder mehrerer Klimaelemente (z. B. Temperatur, Niederschlag, Luftdruck, Wolkenbedeckung) deutlich ändern. Dieser langfristige Wandel vollzieht sich im Unterschied zu Klimaschwankungen in erdgeschichtlichen Zeiträumen. Ursachen für natürliche Klimaänderungen sind:

• Veränderungen der Strahlungsbilanz der Erde, z. B. durch Verringerung der Sonneneinstrahlung,
• Veränderungen von Erdbahnelementen, z. B. der Neigung der Erdachse,
• Veränderungen von Oberflächeneigenschaften der Erde, z. B. durch Veränderung der Kontinent-Ozean-Verteilung, durch Gebirgsbildungen, durch Vulkanausbrüche, durch die Zu- oder Abnahme der Schnee-Eis-Verteilung oder durch Vegetationsveränderungen.

Die „klimatische Vergangenheit“ der Erde

Die klimatischen Bedingungen haben sich seit Existenz der Erde in gewissen Zeitabständen häufig verändert.
Diese Veränderungen sind zunächst durch sukzessive Abkühlung seit Entstehung der Erde gekennzeichnet. Parallel zur Abkühlung bildete sich im Zusammenhang mit Lebensprozessen (Fotosynthese) auch die Sauerstoffatmosphäre heraus (Bild 1).
Seit dem Archaikum vor 2,3 Milliarden Jahren wechselten sich darüber hinaus immer wieder Kaltzeiten mit Warmzeiten ab:

Vom Perm bis zur Mitte des Tertiärs war die Erde an den Polen eisfrei. Die Abkühlung begann vor etwa 55 Millionen Jahren. Zuerst bildete sich das antarktische Inlandeis. Vor etwa einer Million Jahren begann der pleistozäne Wechsel von Kalt- und Warmzeiten. Die Zeugnisse dieses Klimawandels, beispielsweise die eiszeitlichen Ablagerungen der glazialen Serie in Norddeutschland, haben mit ganz nachhaltig das Landschaftsbild im nördlichen Mittel- und Osteuropa geprägt (Bild 2).

Klimazeugen des quartären Eiszeitalters sind im Inlandeis, in den Talgletschern, in Sedimenten des Meeresbodens, aber auch in Hölzern, Sedimenten und Böden enthalten. Sie lassen erkennen, dass im Pleistozän kurzfristig sehr große Temperaturschwankungen auftraten. In Mitteleuropa lagen während der Kaltzeiten die Temperaturmittelwerte zwischen 3 °C und –8 °C. In den viel kürzeren Warmzeiten stiegen die Temperaturmittel bis auf 11 °C an.

Der Übergang vom Pleistozän zum Holozän, der geologischen Gegenwart, vollzog sich vor 10000 Jahren recht rasch. Das gegenwärtige Temperaturniveau war schon vor etwa 8000 Jahren erreicht. Im Holozän herrschte im Unterschied zum Pleistozän auf der Erde ein bemerkenswert ausgeglichenes Klima mit relativ geringen Temperaturgegensätzen. Es war gewissermaßen ein klimatisches „Paradiesgärtlein“.

Im Vergleich zu Klimaänderungen sind Klimaschwankungen nur verhältnismäßig kurzfristig wirksam. Sie umfassen im Regelfalle Zeiträume von wenigen Jahrzehnten bis zu einigen Jahrhunderten.

Die nacheiszeitliche Klimaentwicklung in den letzten 10000 Jahren war z. B. durch Klimaschwankungen zwischen kühlen, feuchten und trockenen, warmen Perioden geprägt (Bild 3) – ein Sachverhalt, der für die Lebensbedingungen des Menschen von großer Bedeutung war.

Folgende Klimaschwankungen in den letzten 1000 Jahren in Mitteleuropa können durch vielfältige Zeugnisse belegt werden: Am Anfang stand das mittelalterliche Klimaoptimum, das bis zum Ende des 14. Jahrhunderts andauerte. In ihm überwog die milde, trockene Witterung.

Das Gegenstück dazu bildete die Kleine Eiszeit, die von 1550 bis 1850 währte. Sie war durch besonders strenge Winter gekennzeichnet. So ist der Winter des Jahres 1830, der Rekordkälte brachte, in die Geschichte eingegangen. Auffällig häufig waren auch kühle Sommer, begleitet von Missernten. Die kühle Witterung dieser Periode führte in den Alpen, in den nordeuropäischen und in den Gebirgen Alaskas zum Vorstoß der Gebirgsgletscher.

Die klimatische Gegenwart

Seit 1880 erfolgt die amtliche Messung und Registrierung von Klimadaten. Seit dieser Zeit erst stehen folglich auch zuverlässige statistische Daten für die Beurteilung von Klimaänderungen zur Verfügung. Diese Daten lassen erkennen, dass seit 1880 die Oberflächentemperatur der Erde um 0,5 K (Kelvin) angestiegen ist. Besonders dramatisch ist die globale Erwärmung seit 1980. Die Jahre 1998 bis 2000 waren die wärmsten Jahre des 20. Jahrhunderts.

Im Zusammenhang mit dem globalen Temperaturanstieg steht das Abschmelzen der Hochgebirgsgletscher. In den Alpen beträgt der Gletscherschwund, d. h. der Verlust der Gletscher an Masse und Ausdehnung, gegenwärtig rund 50 %. Man nimmt sogar an, dass bis 2030 die Ostalpen bis auf wenige Reste nahezu eisfrei sind. Parallel dazu wird die klimatische Schneegrenze bis 2050 voraussichtlich um 300 Höhenmeter ansteigen.

In einem ursächlichen Zusammenhang mit der Erderwärmung steht auch der Anstieg des Meeresspiegels in den vergangenen 100 Jahren um etwa 20 cm. Der Meeresspiegel stieg auch in den vergangenen 20 Jahren besonders kräftig an.

Der Übergang zu einem wärmeren Erdklima wird darüber hinaus durch großflächige Waldrodungen und durch die deutliche Zunahme der Konzentration von Treibhausgasen (Kohlenstoffdioxid, Methan, FCKW, Stickoxide) in der Atmosphäre gefördert. Da diese Treibhausgase vor allem industriellen Prozessen entstammen, kann der Schluss gezogen werden, dass zunehmend auch der Mensch mit seinen wirtschaftlichen Aktivitäten die globalen Klimaänderungen beeinflusst. Das polare Ozonloch oder die Verstärkung des Treibhauseffektes sind Ausdruck dieser menschlichen Einflüsse.