Aktuelle Klimaänderungen: Unterschied zwischen den Versionen

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Der zweite Punkt, der berücksichtigt werden muss, wenn man aus den gemessenen Werten der globalen Jahresmitteltemperatur nach der Wirkung der [[Anthropogen|anthropogenen]] [[Treibhausgase|Treibhausgase]]missionen fragt, ist der Einfluss [[Natürliche Klimaschwankungen|natürlicher Klimaschwankungen]]. Die globale Mitteltemperatur wird nicht nur durch die Konzentration von Treibhausgasen bestimmt, sondern auch durch natürliche Klimafaktoren beeinflusst.  
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Worin könnten die Ursachen für den fehlenden Anstieg der globalen Mitteltemperatur seit Beginn des neuen Jahrhunderts liegen? Da der Anstieg der Konzentration der Treibhausgase unvermindert anhält, kommen als Einflussfaktoren nur [[Natürliche Klimaschwankungen|natürliche Klimaschwankungen]] in Frage. Dabei lassen sich grundsätzlich zwei verschiedene Prozesse unterscheiden, zum einen eine Veränderung im [[Strahlungshaushalt]] der Atmosphäre und zum andern eine veränderte Energieverteilung durch interne Klimaschwankungen.  
  
 
===Veränderte Strahlung===
 
===Veränderte Strahlung===
Die Temperatur der Erde wird grundlegend kontrolliert durch die eingehende kurzwellige Solarstrahlung und die ausgehende langwellige Strahlung des Planeten. Die Treibhausgase fangen einen Teil dieser langwelligen Strahlung in der Atmosphäre ab und erwärmen das System. Die steigende Emission anthropogener Treibhausgase verstärkt diesen Effekt. Die Konzentration des mit Abstand wichtigsten anthropogenen Treibhausgases, nämlich Kohlendioxid,  ist unvermindert angestiegen. Für eine Änderung des Strahlungshaushalts kommen daher nur natürliche Prozesse in Frage.  
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Die Temperatur des Klimasystems wird grundlegend kontrolliert durch die eingehende kurzwellige Solarstrahlung und die ausgehende langwellige Strahlung des Planeten. Die Treibhausgase fangen einen Teil dieser langwelligen Strahlung in der Atmosphäre ab und erwärmen das System. Die steigende Emission anthropogener Treibhausgase verstärkt diesen Effekt. Die Konzentration des mit Abstand wichtigsten anthropogenen Treibhausgases, nämlich Kohlendioxid,  ist unvermindert angestiegen. Für eine Änderung des Strahlungshaushalts kommen daher nur natürliche Prozesse in Frage.  
  
 
Eine Möglichkeit, die einfallende Strahlung von der Sonne zu verringern, wären Vulkanausbrüche. Bei starken Vulkaneruptionen werden Aerosole bis in die Stratosphäre geschleudert und können dort in nennenswertem Maße Sonnenstrahlen reflektieren und so zu einer Abkühlung am Boden führen. Die wenigen größeren Vulkanausbrüche der letzten 50 Jahre liegen jedoch mehr als 20 Jahre zurück, mit dem Ausbruch des Mt. Pinatubo von 1991 als dem letzten und stärksten Ereignis. Die abkühlende Wirkung von Vulkanausbrüchen hält außerdem nur zwei bis drei Jahre an. Damit kommen Vulkanausbrüche für die aktuelle Erwärmungspause nicht in Frage.
 
Eine Möglichkeit, die einfallende Strahlung von der Sonne zu verringern, wären Vulkanausbrüche. Bei starken Vulkaneruptionen werden Aerosole bis in die Stratosphäre geschleudert und können dort in nennenswertem Maße Sonnenstrahlen reflektieren und so zu einer Abkühlung am Boden führen. Die wenigen größeren Vulkanausbrüche der letzten 50 Jahre liegen jedoch mehr als 20 Jahre zurück, mit dem Ausbruch des Mt. Pinatubo von 1991 als dem letzten und stärksten Ereignis. Die abkühlende Wirkung von Vulkanausbrüchen hält außerdem nur zwei bis drei Jahre an. Damit kommen Vulkanausbrüche für die aktuelle Erwärmungspause nicht in Frage.
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===Veränderte Energieverteilung===
 
===Veränderte Energieverteilung===
Ein weiterer Punkt betrifft die Frage, wie das Klimasystem die zusätzliche Energie durch Treibhausgase verarbeitet. So wa z.B. 1998 war deshalb ein außergewöhnlich warmes Jahr, weil der stärkste je gemessenen [[ENSO|El Niño]] die Temperaturen weltweit nach oben getrieben hat. Bei einem El Niño wird durch umverteilung von Wassermassen im Pazifik kaltes Auftriebswasser im östlichen tropischen Pazifik unterdrückt und durch warmes Wasser aus dem westlichen Pazifik ersetzt. Die bisher höchste je gemessene Jahresmitteltemperatur von 0,66 °C über dem Mittel der Jahre 1901-2000 im Jahre 2010 war ebenfalls durch einen El Niño beeinflusst.  
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Da die Veränderungen im [[Strahlungshaushalt]]s der Atmosphäre zu geringfügig sind, um die ausbleibende Erwärmung zu erklären, kann die Ursache nur in einer veränderten Umverteilung der zusätzlichen Energie durch [[Treibhausgase]] im [[Klimasystem]] liegen. So war z.B. 1998 deshalb ein außergewöhnlich warmes Jahr, weil der stärkste je gemessenen [[ENSO|El Niño]] die Temperaturen weltweit nach oben getrieben hat. Bei einem El Niño wird durch Umverteilung von Wassermassen im Pazifik kaltes Auftriebswasser im östlichen tropischen Pazifik unterdrückt und durch warmes Wasser aus dem westlichen Pazifik ersetzt. Die bisher höchste je gemessene Jahresmitteltemperatur von 0,66 °C über dem Mittel der Jahre 1901-2000 im Jahre 2010 war ebenfalls durch einen El Niño beeinflusst.  
  
 
Auch längerfristige Änderungen im Strömungsystem der Ozeane können zu wirsamen Umschichtungen von Wassermassen führen. Eine jüngere Untersuchung mit einem Vorhersagemodell, das nicht nur die Wirkung der Treibhausgase, sondern auch die natürlichen Klimaschwankungen berücksichtigt, macht für die "Pause" der Klimaerwärmung den Ozean verantwortlich.<ref>Guemas, V., F J. Doblas-Reyes1, I. Andreu-Burillo and M. Asif (2013): Retrospective prediction of the global warming slowdown in the past decade, Nature Climate Change, DOI: 10.1038/NCLIMATE1863 </ref> Die Berechnung mit einem nachträglichen Vorhersagemodell kommt zu dem Ergebnis, dass die zusätzliche Energie, die die Atmosphäre durch steigende Treibhausgase empfangen hat, primär von den oberen 700 m des Ozeans aufgenommen wurde. Dabei waren der tropische Pazifik mit 42 %, der tropische Atlantik mit 25 % und der Nordatlantik mit 16 % an der erhöhten Wärmeaufnahme des Ozeans beteiligt.  
 
Auch längerfristige Änderungen im Strömungsystem der Ozeane können zu wirsamen Umschichtungen von Wassermassen führen. Eine jüngere Untersuchung mit einem Vorhersagemodell, das nicht nur die Wirkung der Treibhausgase, sondern auch die natürlichen Klimaschwankungen berücksichtigt, macht für die "Pause" der Klimaerwärmung den Ozean verantwortlich.<ref>Guemas, V., F J. Doblas-Reyes1, I. Andreu-Burillo and M. Asif (2013): Retrospective prediction of the global warming slowdown in the past decade, Nature Climate Change, DOI: 10.1038/NCLIMATE1863 </ref> Die Berechnung mit einem nachträglichen Vorhersagemodell kommt zu dem Ergebnis, dass die zusätzliche Energie, die die Atmosphäre durch steigende Treibhausgase empfangen hat, primär von den oberen 700 m des Ozeans aufgenommen wurde. Dabei waren der tropische Pazifik mit 42 %, der tropische Atlantik mit 25 % und der Nordatlantik mit 16 % an der erhöhten Wärmeaufnahme des Ozeans beteiligt.  

Version vom 10. August 2013, 11:04 Uhr

Die globale Erwärmung zeigt sich besonders seit den 1970er Jahren. Von den fünf wärmsten je gemessenen Jahren liegen vier sogar schon im 21. Jahrhundert. 2010, 2005 und 1998 waren die bisher wärmsten Jahre der Messreihe, gefolgt von den Jahren 2003 und 2002, 2006, 2007, 2004, 2001, 2008 und 1997.

Globale Jahresmittelwerte der bodennahen Lufttemperatur und Jahrzehntmittelwerte

1 Setzt der Klimawandel aus?

Dennoch hat die geringe Temperaturzunahme in den letzten 15 Jahren in den Medien Spekulationen über ein Aussetzen des Klimawandels hervorgerufen, so etwa in einem aktuellen Spiegel-Online-Artikel.[1][2] Tatsächlich lag die globale Mitteltemperatur nach den Daten der amerikanischen Wetterbehörde NOAA 1998 um 0,63 °C über dem Mittelwert von 1901-2000 und fünfzehn Jahre später, im Jahre 2012, nur um 0,57 °C darüber.[3] Die beiden dazwischen liegenden Spitzenjahre 2005 und 2010 lagen mit 0,65 °C und 0,66 °C nur unwesentlich über dem Wert von 1998. Die globale Temperatur nimmt also trotz weiterhin steigender CO2-Konzentration von 367 ppm im Jahre 1998 auf 394 ppm[4] im Jahre 2012 und 400 ppm im Mai 2013 sowie einer Steigerungsrate von 3,1 ppm/Jahr[5] offensichtlich nicht mehr zu. Bedeutet das, dass damit die globale Erwärmung durch die Emission von Treibhausgasen durch den Menschen nicht mehr wirksam ist? Um diese Frage zu beantworten, müssen die sowohl die Daten selbst als auch die Gründe für die aktuelle Temperaturentwicklung genauer betrachtet werden.

2 Beobachtete Klimaänderungen

Die globale Temperaturkurve zeigt immer wieder starke Schwankungen von Jahr zu Jahr. Einzelne Jahre miteinander zu vergleichen, wie etwa das für die 1990er Jahre außergewöhnlich warme Jahr 1998 und das eher kühle Jahr 2012, sagt daher nichts über die Klimaentwicklung in diesem Zeitraum aus, sondern nur über die Temperaturverhältnisse in zwei zufällig herausgegriffenen Jahren. Dabei geht es um Wetterverhältnisse, nicht um Klima. Um einen längerfristigen klimatischen Trend von 20 oder 30 Jahren zu bestimmen, müssen längere Zeiträume, mindestens Jahrzehnte, miteinander verglichen werden. Dabei kommt man dann zu ganz anderen Ergebnissen: Der Mittelwert des Jahrzehnts 1981-1990 lag um 0,25 °C über dem langjährigen Mittel der Jahre 1901-2000, der von 1991-2000 lag um 0,40 °C und der des Jahrzehnts 2001-2010 um 0,6 °C darüber. Die 2000er Jahre waren also deutlich wärmer als die 1990er und diese deutlich wärmer als die 1980er Jahre. Sie sind auch deutlich das wärmste Jahrzehnt seit Beginn der (global relevanten) Messungen Mitte des 19. Jahrhunderts, wahrscheinlich sogar seit dem Mittelalter. 12 der 14 wärmsten Jahre seit 1850 liegen im neuen Jahrhundert. Nur 1998 und 1997 gehören noch dazu.(vgl. auch die neue Studie des Met Office[5]).

Dennoch bleibt festzuhalten, dass sich seit ca. 2000 die globale Mitteltemperatur (auf hohem Niveau) etwa gleich geblieben ist. Interessant sind einige regionale Unterschiede: Die Pause nach 2000 findet sich nicht in der Arktis, die sich insgesamt doppelt so schnell erwärmt wie im globalen Mittel und deren Erwärmung weiter anhält. Die globalen Landgebiete haben sich seit 1970 um 0,26 °C erwärmt, die Temperatur über den Ozeanen nur um 0,13 °C. Die Landgebiete zeigen auch nach 2000 einen leichten Temperaturanstieg. Insgesamt zeigen die Daten, dass sich die aktuelle Pause der Erwärmung vor allem aus der geringen Erwärmung über den Ozeanen, bes. über dem östlichen Pazifik, herleitet.[5]

Temperaturentwicklung nach fünf Datensätzen (blau) und unter Herausrechnung der Einflüsse der Solarstrahlung, von ENSO und Vulkanausbrüchen (rot).

3 Ursachen

Worin könnten die Ursachen für den fehlenden Anstieg der globalen Mitteltemperatur seit Beginn des neuen Jahrhunderts liegen? Da der Anstieg der Konzentration der Treibhausgase unvermindert anhält, kommen als Einflussfaktoren nur natürliche Klimaschwankungen in Frage. Dabei lassen sich grundsätzlich zwei verschiedene Prozesse unterscheiden, zum einen eine Veränderung im Strahlungshaushalt der Atmosphäre und zum andern eine veränderte Energieverteilung durch interne Klimaschwankungen.

3.1 Veränderte Strahlung

Die Temperatur des Klimasystems wird grundlegend kontrolliert durch die eingehende kurzwellige Solarstrahlung und die ausgehende langwellige Strahlung des Planeten. Die Treibhausgase fangen einen Teil dieser langwelligen Strahlung in der Atmosphäre ab und erwärmen das System. Die steigende Emission anthropogener Treibhausgase verstärkt diesen Effekt. Die Konzentration des mit Abstand wichtigsten anthropogenen Treibhausgases, nämlich Kohlendioxid, ist unvermindert angestiegen. Für eine Änderung des Strahlungshaushalts kommen daher nur natürliche Prozesse in Frage.

Eine Möglichkeit, die einfallende Strahlung von der Sonne zu verringern, wären Vulkanausbrüche. Bei starken Vulkaneruptionen werden Aerosole bis in die Stratosphäre geschleudert und können dort in nennenswertem Maße Sonnenstrahlen reflektieren und so zu einer Abkühlung am Boden führen. Die wenigen größeren Vulkanausbrüche der letzten 50 Jahre liegen jedoch mehr als 20 Jahre zurück, mit dem Ausbruch des Mt. Pinatubo von 1991 als dem letzten und stärksten Ereignis. Die abkühlende Wirkung von Vulkanausbrüchen hält außerdem nur zwei bis drei Jahre an. Damit kommen Vulkanausbrüche für die aktuelle Erwärmungspause nicht in Frage.

Auch durch menschliche Aktivitäten könnte sich die Aerosol-Konzentration in der Atmosphäre erhöhen und damit eine Abkühlung bewirken. Tatsächlich sind die anthropogenen Emissionen von Sulfat-Aerosolen von 106 Tg SO2 im Jahre 2000 auf 112 Tg SO2 im Jahre 2005 angestiegen. Grund war vor allem der gestiegene Anteil Asiens, d.h. vor allem Chinas und Indiens, von 41 auf 52 % der weltweiten Emissionen, während im selben Zeitraum der Anteil Nordamerikas und Europas (einschließlich Rußlands) von 38 auf 25 % gesunken ist. Zwischen 2005 und 2011 haben die globalen Emissionen jedoch wieder von 112 auf 101 Tg SO2 abgenommen, weil China als größter Aerosol-Emittent durch Kontrollmaßnahmen bei Kraftwerken seine Emissionen deutlich gesenkt hatte.[6] Ein Anteil von anthropogenen Aerosolen an dem fehlenden Temperaturanstieg kann demnach nicht angenommen werden.[7]

Möglicherweise kommt auch eine Abnahme der Sonneneinstrahlung als Verursacher in Frage. Die letzten drei Maxima um 1990, 2001 und 2013 zeigen einen deutlichen Abwärtstrend.[8] Es ist daher davon auszugehen, dass der deutliche Abschwung des Schwabe-Zyklus zwischen 2002 und 2009 einen Einfluss darauf hatte, dass es im neuen Jahrzehnt des 21. Jahrhunderts trotz weiterhin steigender Treibhausgaskonzentration keine weitere Zunahme der globalen Mitteltemperatur gegeben hat [9] Der Einfluss abnehmender Sonneneinstrahlung wird insgesamt jedoch als sehr gering eingeschätzt. Selbst wenn die Sonnenaktivität bis zum Ende des Jahrhunderts auf das Niveau der Kleinen Eiszeit zurückgehen sollte, wird dadurch nicht mehr als ein Abkühlungseffekt von -0,1 °C erwartet.[10]

3.2 Veränderte Energieverteilung

Da die Veränderungen im Strahlungshaushalts der Atmosphäre zu geringfügig sind, um die ausbleibende Erwärmung zu erklären, kann die Ursache nur in einer veränderten Umverteilung der zusätzlichen Energie durch Treibhausgase im Klimasystem liegen. So war z.B. 1998 deshalb ein außergewöhnlich warmes Jahr, weil der stärkste je gemessenen El Niño die Temperaturen weltweit nach oben getrieben hat. Bei einem El Niño wird durch Umverteilung von Wassermassen im Pazifik kaltes Auftriebswasser im östlichen tropischen Pazifik unterdrückt und durch warmes Wasser aus dem westlichen Pazifik ersetzt. Die bisher höchste je gemessene Jahresmitteltemperatur von 0,66 °C über dem Mittel der Jahre 1901-2000 im Jahre 2010 war ebenfalls durch einen El Niño beeinflusst.

Auch längerfristige Änderungen im Strömungsystem der Ozeane können zu wirsamen Umschichtungen von Wassermassen führen. Eine jüngere Untersuchung mit einem Vorhersagemodell, das nicht nur die Wirkung der Treibhausgase, sondern auch die natürlichen Klimaschwankungen berücksichtigt, macht für die "Pause" der Klimaerwärmung den Ozean verantwortlich.[11] Die Berechnung mit einem nachträglichen Vorhersagemodell kommt zu dem Ergebnis, dass die zusätzliche Energie, die die Atmosphäre durch steigende Treibhausgase empfangen hat, primär von den oberen 700 m des Ozeans aufgenommen wurde. Dabei waren der tropische Pazifik mit 42 %, der tropische Atlantik mit 25 % und der Nordatlantik mit 16 % an der erhöhten Wärmeaufnahme des Ozeans beteiligt.

Temperaturabweichung im Winter 2009/10 vom Mittel der Jahre 1951-1980

4 Kalte Winter in Europa

Druckverhältnisse, Strömungen und Wetterlagen bei einem negativen NAO-Index im Winter

Die kalten Winter 2009/10 und 2010/11 haben dagegen nichts mit dem globalen Trend zu tun, sondern sind ein regional begrenztes Phänomen, das sich auf Teile von Europa, Russland und den USA beschränkt.[12] Hier lagen die Temperaturen um einige Grad Celsius unter den Wintertemperaturen der Periode 1951-1980. Hauptursache für die Kältewellen in Europa, Sibirien und den USA war eine sehr schwach ausgebildete Nordatlantische Oszillation (NAO). Der Gegensatz der Druckverhältnisse zwischen dem Azorenhoch und dem Islantief war niedriger als gewöhnlich. Das führte zu stabilen Luftdruck-Mustern, die arktische Luft in die östliche USA und in das nördliche Eurasien lenkte. Die Temperaturverteilung entspricht ziemlich genau den Wetterlagen bei einer negativen NAO-Phase. Die NAO selbst unterliegt starken natürlichen Schwankungen von Jahr zu Jahr sowie einer Dekadenschwankung. Die schwache NAO allein hätte allerdings noch kältere Bedingungen erwarten lassen, so dass davon auszugehen ist, dass die globale Erwärmung die Kältewellen abgemildert hat.

Neben dem Einfluss der NAO spielte möglicherweise auch das Abschmelzen des arktischen Meereises eine Rolle, das auch die Schwankungen der NAO beeinflusst haben könnte. Seit 2005 hat sich der sommerliche Rückgang des arktischen Meereises deutlich beschleunigt. Das hat zu einer Destabilisierung des Polarwirbels geführt, so dass kalte und feuchte Luft aus der Arktis bis nach Nordamerika, Nordeuropa und Nordostasien vordringen konnte. Näheres s. Meereis: Klimatische Folgen

Global gesehen waren die Winter 2009/10 und 2010/11 keineswegs ungewöhnlich kalt. Und auch eine Betrachtung nur der Nordhalbkugel zeigt, dass eher die ungewöhnlich warmen Bedingungen überwogen.[12] Besonders hohe Temperaturen hatten etwa Nordwest-Kanada und die Arktis zu verzeichnen, mit 4 °C und mehr über dem angegebenen Mittel. Die ungewöhnlich warmen Ereignisse in den beiden Wintern 2009/10 und 2010/11 waren insgesamt sogar dominierender als die kalten Ereignisse. Räumlich gesehen gab es mit 25-30 % der gesamten Festlandfläche der Nordhemisphäre größere Gebiete mit ungewöhnlich warmen Bedingungen als mit ungewöhnlich kalten Verhältnissen, die nur auf etwa 10 % der Fläche dominierten. Diese warmen Extreme können nicht durch die natürlichen Klimaschwankungen erklärt werden und sind wohl eine Folge der globalen Erwärmung.

5 Einzelnachweise

  1. Axel Bojanowski: Forscher rätseln über Stillstand bei Erderwärmung, Spiegel Online 18.1.2013
  2. Vgl. zu dem Thema auch: Easterling, D. R., and M. F. Wehner (2009): Is the climate warming or cooling?, Geophysical Research Letters, 36, L08706, doi:10.1029/2009GL037810
  3. Alle folgenden Temperaturdaten nach National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA): Annual global temperatures
  4. Mauna Loa CO2 annual mean data Jahresmittelwerte
  5. 5,0 5,1 5,2 MetOffice (2013): The recent pause in global warming (1): What do observations of the climate system tell us?
  6. Klimont, Z., S.J Smith, and J. Cofala (2013): The last decade of global anthropogenic sulfur dioxide: 2000–2011 emissions, Environmental Research Letters 8, doi:10.1088/1748-9326/8/1/014003
  7. MetOffice (2013): The recent pause in global warming (2): What are the potential causes?
  8. Solar Influences Data Analysis Center (SIDC): International Sunspot Number
  9. J.L. Lean (2010): Cycles and trends in solar irradiance and climate, WIREs Climate Change 1, 111-122
  10. Jones, G. S., M. Lockwood, and P. A. Stott (2012): What influence will future solar activity changes over the 21st century have on projected global near-surface temperature changes?, Journal of Geophysical Research, 117, D05103, doi:10.1029/2011JD017013
  11. Guemas, V., F J. Doblas-Reyes1, I. Andreu-Burillo and M. Asif (2013): Retrospective prediction of the global warming slowdown in the past decade, Nature Climate Change, DOI: 10.1038/NCLIMATE1863
  12. 12,0 12,1 Guirguis,K., A. Gershunov, R. Schwartz, and S. Bennett (2011): Recent warm and cold daily winter temperature extremes in the Northern Hemisphere, Geophysical Research Letters 38, doi:10.1029/2011GL048762, 2011

6 Weblinks

7 Lizenzhinweis

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