1. Klimaänderungen

Das Klima der historischen und geologischen Vergangenheit

Um zu beurteilen, ob die Temperaturzunahme im 20. Jahrhundert ungewöhnlich ist, muss man sie im Kontext der Klimaschwankungen über längere Zeiträume sehen. Dabei steht man zunächst vor dem Problem, dass instrumentelle Daten, aus denen man globale bzw. hemisphärische Mittel bilden kann, nur etwa 150 Jahre zurückreichen. Um 1750 gab es weltweit nur einige wenige instrumentelle Messreihen, die alle aus Europa stammen. Für die Zeit vor ca. 1850 muss auf Proxydaten (Stellvertreterdaten) wie Baumringe, Sedimente, Eisbohrkerne, Korallen etc. zurückgegriffen werden. Ihre Auswertung ist jedoch mit großen Unsicherheiten behaftet, die um so größer werden, je weiter man zurückgeht, da die Datenreihen schnell abnehmen und ihre räumliche Verteilung immer spärlicher wird. Hinzu kommen die spezifischen Unsicherheiten der jeweiligen Proxys. So sind Eisbohrkerne naturgemäß auf höhere Breiten bzw. Höhenlagen begrenzt und sagen auch nur etwas über die Entwicklung des dortigen Klimas etwas aus. Die von den meisten Untersuchungen benutzten Baumringe besitzen zwar eine größere räumliche Streuung, reagieren aber auch auf nichtklimatische Faktoren wie z.B. den CO₂-Gehalt der Atmosphäre oder die Düngung durch Stickstoff. Da die Eichung von Baumringen aus der gegenwärtigen Klimaentwicklung abgeleitet wird, gehen darin auch gegenwärtige, durch den Menschen bedingte Einflussfaktoren ein.

Trotz dieser Schwierigkeiten zeigen die in den letzten Jahren veröffentlichten Untersuchungen in einigen grundsätzlichen Feststellungen weitgehende Übereinstimmung. Wegen der wenigen Poxydatenreihen auf der Südhalbkugel gelten diese allerdings nur für die Nordhalbkugel. Die Erwärmung im 20. Jahrhundert ist hiernach auch im letzten Millenium aller Wahrscheinlichkeit nach beispiellos. Die letzten 30 Jahre sind zumindest auf der Nordhalbkugel sehr wahrscheinlich die wärmste Klimaperiode des Jahrtausends. Ob 1998 bzw. 2005 die wärmsten Jahre in diesem Zeitraum sind, wie früher behauptet, lässt sich dagegen nicht sagen, da Aussagen über einzelne Jahre mit zu hohen Unsicherheiten behaftet sind. Allerdings lässt sich der heiße europäische Sommer 2003 mit hoher Wahrscheinlichkeit als der wärmste Sommer in Europa seit 500 Jahren bestimmen.¹⁴

Abb. 1.6: Rekonstruierte Temperaturänderungen der letzten 1300 Jahre nach Proxydaten (Baumringe, Eisbohrkerne, Sedimente, Korallen u.a.) sowie instrumentelle Temperaturkurven seit dem 18. Jahrhundert: Die zweite Hälfte des 20. Jahrhunderts ist sehr wahrscheinlich die wärmsten Klimaperiode seit 1300 Jahren und das letzte Jahrzehnt das wärmste in dieser Zeit. Der IPCC-Bericht von 2001 hatte eine Temperaturkurve veröffentlicht, die als sogenannte "Hockeyschlägerkurve" zu intensiven Diskussionen geführt hat, da sie offensichtlich statistische Fehler enthielt (in dieser Abb. MBH1999). Die seitdem veröffentlichten Rekonstruktionen haben jedoch die Grundaussage der "Hockeyschlägerkurve" bestätigt (die letzten Jahrzehnte als wärmste Klimaperiode). Allerdings sind die natürlichen Schwankungen des Klimas offensichtlich größer als sie die "Hockeyschlägerkurve" zeigt. Als Ursache der natürlichen Schwankungen werden hauptsächlich Sonnenaktivität und Vulkanausbrüche angenommen. Für den Anstieg der Temperatur im 20. Jahrhundert sind hauptsächlich die vom Menschen verursachten Treibhausgasemissionen verantwortlich.¹⁵

Abb. 1.6 zeigt die aktuellen Rekonstruktionen: Eine relativ warme Periode vom 11. bis zum 14. Jahrhundert und eine relativ kalte Periode vom 15. bis 19. Jahrhundert, die als "Mittelalterliches Optimum" und "Kleine Eiszeit" bekannt sind. Die höheren mittelalterlichen Temperaturen waren nach heutigem Kenntnisstand begrenzt auf den Nordatlantik-Raum und benachbarte Regionen und zeigten auch hier noch starke regionale und zeitliche Unterschiede. Eine entsprechende Warmphase gab es auf der Südhalbkugel offensichtlich nicht. Die Besiedlung Grönlands im Mittelalter ist daher auch kein Beleg für ein wärmeres Klima global oder auch nur auf der Nordhalbkugel. Die sogenannte "Kleine Eiszeit" war ebenfalls nicht synchron über den Globus ausgebildet und hatte ihren Schwerpunkt ebenfalls im Nordatlantikraum mit den kältesten Temperaturen im 17. Jahrhundert in Europa und im 19. Jahrhundert in Nordamerika. Anders als die Erwärmung am Ende des 20. Jahrhunderts waren das "Mittelalterliche Optimum" und die "Kleine Eiszeit" kein global einheitliches Phänomen. Die Temperaturdifferenzen machen außerdem deutlich, dass die Erwärmung im 20. Jahrhundert nicht einfach als natürliche "Erholung" aus der Kleinen Eiszeit verstanden werden kann, da sie das Niveau der mittelalterlichen Werte deutlich überschreitet.

Abb. 1.7: Temperaturänderungen im Holozän nach verschiedenen Rekonstruktionen. Die Abb. zeigt acht Datenreihen lokaler Temperaturveränderungen (trop. Atlantik, Mittelamerika, Zentralafrika, Grönland, Nordatlantik, Europa, Antarktis, trop. Pazifik) im Vergleich zum Mittel der Temperatur des 20. Jahrhunderts. Die dicke schwarze Kurve gibt ein sehr grobes Mittel der Datenreihen wieder.¹⁶

Auch wenn man die Temperaturzunahme der letzten Jahrzehnte im Kontext noch größerer Zeiträume betrachtet, bleibt sie ein außergewöhnliches Phänomen. Die Nacheiszeit, das sogenannte Holozän, hatte trotz gewisser Schwankungen ein im Vergleich zu früheren geologischen Perioden bemerkenswert stabiles Klima, das über 10 000 Jahre anhielt und ohne Zweifel die Entwicklung der menschlichen Zivilisation begünstigte. Möglicherweise war es im frühen Holozän, dem sog. "großen Optimum", wärmer als im 20. Jahrhundert (Abb.1.7). Eindeutige Belege gibt es jedoch dafür nicht, und vieles spricht dafür, dass es nur in bestimmten Regionen, vor allem in Europa und Nordamerika, wärmer als heute global war, in anderen aber sogar kühler als in vorindustrieller Zeit.¹⁷

Außerordentlich ungewöhnlich in der Nacheiszeit ist aber in jedem Fall das Tempo der gegenwärtigen Erwärmung. Und selbst die starken Klimaänderungen am Ende der Kaltzeiten, als die Temperaturen um 4 bis 7 ^oC anstiegen, geschahen bei weiten nicht mit der Geschwindigkeit der aktuellen Erwärmung, sondern zogen sich über ca. 5000 Jahre hin. Falls die Prognosen der Klimamodelle für das 21. Jahrhundert stimmen, wird sich durch menschlichen Einfluss das globale Klima in 100 Jahren so stark verändern wie am Ende der letzen Kaltzeiten in einem Zeitraum von mehreren Tausend Jahren.¹⁸ Die klimatische Besonderheit des Holozäns, seine außergewöhnliche Stabilität, die Grundlage der menschlichen Zivilisation, ist schon heute in Frage gestellt.

Anmerkungen:

14. IPCC (2007): Climate Change 2007, Working Group I: The Science of Climate Change, 6.6.1.1
15. Abb. verändert nach IPCC (2007): Climate Change 2007, Working Group I: The Science of Climate Change, Figure 6.10
16. Verändert nach Global Warming Art: Holocene Temperature Variations; hier sind auch die Datenquellen angegeben.
17. IPCC (2007): Climate Change 2007, Working Group I: The Science of Climate Change, 6.5.1.3
18. IPCC (2007): Climate Change 2007, Working Group I: The Science of Climate Change, FAQ 6.2

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