Kohlendioxid und Klima

Vortrag vor Old Table Freiburg am 21.2.2002
von Dipl.-Phys. Alvo v. Alvensleben
Revidierte Fassung März 2002


Definitionen

Meinen Vortrag möchte ich beginnen mit der Definition der beiden Begriffe, die im Titel genannt sind:

Kohlendioxid, chemisch CO2, ist ein Gas, das bei allen Verbrennungs- und Atmungsvorgängen
entsteht. Zwei Sauerstoffatome aus der Luft verbinden sich mit einem Kohlenstoffatom, das beim
Verbrennen von kohlenstoffreichen Verbindungen wie Holz, Kohle, Öl oder Erdgas freigesetzt wird. In
schwachen Konzentrationen ist CO2 geruchlos, stärker konzentriert hat es einen stechenden Geruch.
Wir kennen ihn alle, denn jeder hat schon einmal erlebt, wie CO2 in der Nase sticht, wenn man ein Glas
Mineralwasser schnell getrunken hat.

Was verstehen wir unter Klima? Klima ist ein Sammelbegriff für den mittleren Zustand des Wetters,
gemittelt über etwa 30 Jahre. Elemente des Klimas sind Temperatur der Luft, Niederschlag,
Luftfeuchtigkeit, Wind, Bewölkung, Nebel, Verdunstung, Strahlungshaushalt. Das Klima eines Ortes
läßt sich nicht durch feste Werte der genannten Größen beschreiben, sondern durch eine
Häufigkeitsverteilung, etwa nach Art einer Glockenkurve, die beschreibt, wie häufig Abweichungen
einer bestimmten Größe vom Mittelwert auftreten. Im Zusammenhang unseres Themas werden uns vor
allem die Temperaturen interessieren.

Der Hauptteil des Vortrages soll nun der Frage nach den Wechselwirkungen der beiden Begriffe
gewidmet sein, also: Wie beeinflußt Kohlendioxid das Klima, und wie beeinflußt das Klima den
Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre? Verstärken wir mit der Verbrennung von Kohle, Öl und Gas den
Treibhauseffekt?

Zu Beginn ein Zitat

Zur Einstimmung auf das Thema hier Auszüge aus einem Artikel in der angesehenen amerikanischen
Wochenzeitung "Newsweek":

"Es gibt bedrohliche Anzeichen, daß die Wetterverhältnisse der Erde begonnen haben, sich
dramatisch zu verändern, und daß diese Änderungen hindeuten auf eine drastische Abnahme der
Nahrungsmittelerzeugung – mit ernsten politischen Auswirkungen für praktisch jede Nation auf der
Erde. ...
Die Anhaltspunkte für diese Voraussagen haben sich nun so massiv angehäuft, daß Meteorologen
Schwierigkeiten haben, damit Schritt zu halten. ...
Letztes Jahr im April, beim verheerendsten Ausbruch von Tornados, der je zu verzeichnen war, haben
148 Wirbelstürme mehr als 300 Menschen getötet und Schaden in Höhe von 500 Millionen Dollar in 13
US-Staaten angerichtet.
Wissenschaftler sehen in diesen ... Ereignissen die Vorboten eines dramatischen Wandels im
Wettergeschehen der Welt. Meteorologen sind sich nicht einig über Ursache und Ausmaß des
Trends wie auch über seine spezifischen Auswirkungen auf lokale Wetterbedingungen. ...
"Ein größerer Klimawechsel würde wirtschaftliche und soziale Anpassungen in weltweitem Maßstab

erzwingen", warnt ein kürzlich erschienener Bericht der National Academy of Sciences (NAS) ...
"Unsere Kenntnis der Mechanismen des Klimawechsels sind ebenso bruchstückhaft wie unsere
Daten" räumt der Bericht der NAS ein. "Nicht nur sind die grundlegenden wissenschaftlichen Fragen
großenteils unbeantwortet, sondern in vielen Fällen wissen wir nicht einmal genug, um die
entscheidenden Fragen zu stellen". ...
Und weiter:
"Klimatologen sind pessimistisch daß die politischen Führer irgendwelche positiven Maßnahmen
ergreifen werden, um die Folgen des Klimawandels auszugleichen oder seine Auswirkungen zu
verringern. ... Je länger die Planer zögern, desto schwieriger werden sie es finden, mit den Folgen des
klimatischen Wandels fertig zu werden, wenn die Ergebnisse erst bittere Wirklichkeit geworden sind."

Soweit das Zitat aus "Newsweek". Das klingt alles ziemlich dramatisch und hochaktuell. - Wirklich?
Der Bericht erschien vor 27 Jahren, am 28. April 1975. Und er warnte - vor den Folgen der in den
letzten 3 Jahrzehnten beobachteten globalen Abkühlung!


Inzwischen hat ein Richtungswechsel um volle 180 Grad stattgefunden. Mit ähnlich dramatischen
Worten wird jetzt vor den Gefahren einer globalen Klima-Erwärmung gewarnt. Auch die Hinweise auf
die vermehrt drohenden Unwetterkatastrophen sind ziemlich wörtlich die gleichen wie vor 27 Jahren -
nur die Ursache soll jetzt die globale Klima-Erwärmung, nicht die Abkühlung sein. Was ist von all
diesen Szenarien zu halten?

Das IPCC

Verantwortlich für die weltweit verbreitete Furcht vor einer globalen Klima-Erwärmung und ihren
vielfältigen Folgen ist das IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), ein Gremium von
(formell) rund 650 Wissenschaftlern, das vom United Nations Environmental Program (UNEP) und von
der World Meteorological Organization (WMO) getragen wird. Dieses Gremium, in dem in mehreren
Arbeitsgruppen jeweils einige wenige Personen die Hauptarbeit leisten, hat im April 2001 einen Third
Assessment Report herausgegeben, auf dessen Grundlage im Juli 2001 Vertreter zahlreicher Staaten in
Bonn zusammenkamen, um über die Durchführung von Maßnahmen zu beraten, die in Kyoto 1997
empfohlen worden waren ("Kyoto-Protokoll").

Mit Klima-Modellen wurde eine Erwärmung der Erdatmosphäre zwischen 1.4 und 5.8 °C bis zum Jahre
2100 vorausberechnet. Diese soll eintreten, wenn nichts gegen den weiteren Anstieg des CO2 in der
Atmosphäre unternommen wird. Wenn man über das IPCC nichts Näheres weiß, hat man den
Eindruck, in den Veröffentlichungen müssten sich die besten und sichersten Erkenntnisse der
Klimatologie wiederfinden. Aber Zweifel sind angebracht:

1. So war das IPCC nach politischen, nicht nach wissenschaftlichen Gesichtspunkten
zusammengesetzt: Es sollten möglichst viele Länder (mehr als 100) vertreten sein; die Nationalität war
wichtiger als die wissenschaftliche Qualifikation..

2. die Schlußveröffentlichung des "Technical Summary, (TS) stellt kein von Gutachtern gebilligtes
Dokument (wie in einer referierten Zeitschrift) dar, weil die Hauptautoren Einwände ohne Begründung
übergehen durften - und dies auch taten, und

3. Autoren, die - wie Professor Richard Lindzen vom MIT in Boston - daraufhin verlangten daß ihr
Name aus der Liste der "Contributors" gestrichen wird, weil sie sich mit dem Inhalt der
Veröffentlichung nicht identifizieren können, wurde dieser Wunsch abgelehnt. Nach außen erscheinen
sie nach wie vor als Mitarbeiter an den veröffentlichten Dokumenten.

Einige persönliche Bemerkungen

Die düsteren Prognosen des IPCC, erarbeitet von so vielen Experten und mit den besten verfügbaren
Computern und Klimamodellen, schienen mir kaum von der Hand zu weisen. Allerdings stieß ich bald
auch auf kritische Stimmen, insbesondere auf eine Veröffentlichung "Klimafakten" der Bundesanstalt
für Geowissenschaften und Rohstoffe in Hannover [1].

Meine Hauptbeschäftigung in den letzten Monaten war dann ein Studium der Klimatologie,
insbesondere der Frage, ob wir nun, nach der Absage von Bush an das Kyoto-Protokoll, mit einer
katastrophalen Klima-Erwärmung rechnen müssen, verursacht durch das von Menschen in der
Erdatmosphäre angereicherte Kohlendioxid. Erlaubt mir hier eine kleine Abschweifung: Das Internet
bietet für ein solches Studium traumhafte Möglichkeiten. Innerhalb von zwei Tagen war ich Student
der Universitäten von Zürich, Heidelberg, Bochum, Erlangen, Potsdam, Berlin, Melbourne ..., konnte
den Wortlaut der Erklärungen von Bush und seinen Beratern lesen, sowie das Kyoto-Protokoll und
die Äußerungen seiner Kritiker in USA und Deutschland. Das Wort "traumhaft" habe ich bewußt
gewählt, denn solche Möglichkeiten zu Hause im Wohnzimmer (oder wo immer der Computer steht) zu
haben, konnte man früher höchstens träumen, ohne Hoffnung, daß das jemals wahr werden könnte.

In meiner Darstellung bemühe ich mich um Anschaulichkeit unter Vermeidung von Begriffen wie
"Strahlung eines Schwarzen Körpers", die entweder gar nicht oder falsch verstanden werden. Wo ich
mich auf "Autoritäten" berufe, versuche ich, deren Kompetenz glaubwürdig zu begründen.

Das ganze Thema hat mich auch emotional sehr bewegt. Deshalb habe ich gelegentlich persönliche
Bemerkungen und Einschätzungen eingefügt. Ich denke, sie kommen der Lebendigkeit des Vortrags
zugute.

Hauptergebnisse der Klimastudien

Die wichtigsten Ergebnisse meiner Studien möchte ich zunächst in ein paar kurzen Absätzen
zusammenfassen. Im weiteren Verlauf werde ich dann die Thesen, die für einige von Euch wohl
überraschend sein werden, näher erläutern und begründen.
Ich gehe davon aus, daß jeder von Euch in den vergangenen Jahren schon gehört hat: Das Gas
Kohlendioxid, CO2, reichert sich seit Jahrzehnten in der Erdatmosphäre an. Ebenso hat jeder schon
gehört, daß die Zunahme dieses Gases zu einer Erwärmung der Erdatmosphäre führen soll, mit vielerlei
bedrohlichen Folgen: Anstieg des Meeresspiegels, vermehrtes Auftreten von Dürren hier, von
Überschwemmungen dort, von Orkanen, Aussterben von Tierarten usw. Das weiß heute doch jeder -
oder? Nun einige Ergebnisse:

1. Das CO2 nimmt zu.

Die CO2-Zunahme in der Atmosphäre ist real (Bild 1a,b) – und außerordentlich günstig für das
Pflanzenwachstum; eine weitere Zunahme ist im Interesse der Welternährung durchaus erwünscht.
Experimente mit Pflanzen in künstlich CO2-angereicherten Atmosphären zeigen, daß mit einer
Verdoppelung des CO2-Gehaltes Wachstumssteigerungen bei den meisten Pflanzen im Bereich 10 bis
80 % möglich sind – Holz, Blätter, Früchte, alles wächst besser. Es gibt keinen besseren Dünger. CO2 -
ein "Umweltgift"? Mehr dazu später.

Bild 1a: Der auf Hawaii gemessene CO2-Anstieg seit 1959
Eingetragen ist auch der CO2-Wert von 1860 und der verdoppelte Wert



Bild 1 b: CO2-Anstieg mit jahreszeitlichen Variationen in größerem Maßstab



2. Das Klima der Vergangenheit

Um das Klima der Vergangenheit zu erforschen, hat man in Grönland und in der Antarktis tiefe Löcher
ins Eis gebohrt und die Bohrkerne untersucht. Aus ihnen konnte man die Entwicklung des Erdklimas
über mehr als 400 000 Jahre zurückverfolgen. Das Verhältnis der Sauerstoff-Isotope 18O:16O von
eingeschlossenen Luftbläschen gibt Aufschluß über die Temperaturen; der CO2-Gehalt in den
Bläschen kann gemessen werden. Aus den Bohrkern-Untersuchungen weiß man, daß es in den letzten
420 000 Jahren vier kurze Warmzeiten von je etwa 10 000 Jahren Dauer und dazwischen etwa 10 mal so
lange Kaltzeiten gegeben hat. Außerdem zeigte sich, daß in der Erdgeschichte der CO2-Anstieg
zeitlich immer erst nach den Klimaerwärmungen stattfand, also nicht deren Ursache, sondern Folge
war
. Das ist ein sehr wichtiger Befund. Ich komme darauf noch zurück

3. Die Gletscher der Erde

Zutreffend ist, daß die Mehrzahl der kontinentalen Gletscher, z.B. in den Alpen, in den letzten
Jahrzehnten weiter geschrumpft ist. Kann man daraus auf eine globale Erwärmung schließen?
Dieser Punkt verdient eine eingehendere Betrachtung.

4. Die Entwicklung der globalen Temperatur in Bodennähe seit 1860

Um 1860 endete eine Jahrhunderte lange Phase globaler Abkühlung, die "Kleine Eiszeit", die mit
großen Gletschervorstößen verbunden war. Seitdem stieg die globale Temperatur, gemessen in 2 m
Höhe über dem Erdboden, um etwa 0.6 °C ±0.2 °C bis 1930. (Bild 2) Parallel dazu gingen die
kontinentalen Gletscher stark zurück. Von 1940 bis 1975 nahm die Lufttemperatur wieder um etwa 0.2
°C ab und stieg ab 1975 wieder auf Werte, wie sie zwischen 1930 und 1940 gemessen wurden. Dies gilt
jedenfalls für den Bereich der Erde, aus dem die genauesten Messungen der bodennahen
Lufttemperatur stammen, und in denen das dichteste Meßnetz bestand, nämlich die USA

Bild 2: Die globale Entwicklung der Lufttemperatur seit 1860
Die Satellitendaten ab 1979 lassen keinen Temperaturanstieg erkennen
Quelle: IPCC, ergänzt von John Daly



5. Temperaturmessungen von Satelliten aus


Seit 1979 kann man die Lufttemperatur von Satelliten aus messen und hat so erstmalig die Möglichkeit,
die Temperatur der ganzen Erdatmosphäre, nicht nur die über den Kontinenten zu messen. Zur
Messung benutzt wird die Emission von Sauerstoffmolekülen, die ein sehr genaues Thermometer
darstellt. An den Messungen sind ständig mindestens 2 Satelliten (mit gewöhnlich 4 Jahren
Lebensdauer) beteiligt, deren Ergebnisse untereinander verglichen werden. Die Meßmethode erlaubt
sogar, zwischen verschiedenen Höhenbereichen, nämlich der Troposphäre und der Stratosphäre, zu
unterscheiden.

Die Messungen hatten ein Ergebnis, daß für die Klima-Erwärmungspropheten höchst überraschend
war und entsprechend kritisch und sorgfältig analysiert wurde:
Für die Zeit seit 1979 kann man die "globale Erwärmung" mit gutem Gewissen als ein Märchen
bezeichnen. (Bild 3) Die Satellitenmessungen stimmen untereinander auf 0.02°C, mit
Ballonsondenmessungen auf 0.03°C überein, und sie zeigen nur einen minimalen Anstiegstrend (von
0.038°C pro Jahrzehnt) seit 1979, also in der Zeit, in der der steilste Anstieg des CO2 in der
Atmosphäre zu verzeichnen war.

Bild 3: Die Temperatur-Meßergebnisse der Satelliten
von Januar 1979 bis Januar 2002 - Globale Monats- und Jahresmittelwerte (unteres Bild)

The Satellite Record 1979-2002
The new way to determine global temperature is to use satellites to measure the temperature of the
lower atmosphere, giving the Earth a uniform global sweep, oceans included, with no cities to create a
false warming bias. This second method, used since January 1979, is accurate to within one hundredth
of a degree, and is clearly the best record we have. Here is Global Mean Temperature (anomalies in
°C) of the Lower Troposphere (lower atmosphere) for the 23-year period January 1979 to January
2002, as measured by NOAA satellites. It shows a very different picture to that of the global `surface
record' over the same period.
Global trend per decade = +0.038 °C, (Northern Hemisphere = +0.112 °C,
Southern Hemisphere = -0.037 °C.)
Global January 2002 = + 0.232 °C, (Northern Hemisphere = +0.321 °C,
Southern Hemisphere = +0.144 °C.)
Bild 3a



6. Änderungen des Meeresspiegels?

Als eine der Folgen der "globalen Erwärmung" wird von den Klimawarnern eine Erhöhung des
Meeresspiegels erwartet. Wenn das Meerwasser sich erwärmt, dehnt es sich aus. Außerdem
befürchtet man ein Abschmelzen der Festlandgletscher und des Grönlandeises und langfristig der
Antarktis, und damit verstärkte Zuflüsse ins Meer. Wir werden noch sehen, was es damit auf sich hat.

7. Häufigkeit von Unwetterkatastrophen

Ein vermehrtes Auftreten von Stürmen, Hurrikans, Taifunen, Hochwassern als Folge einer globalen
Erwärmung gehört zu den beliebtesten Schreckensvisionen der Klimawarner. Allerdings muß ich den
IPCC-Bericht in diesem Punkt freisprechen: In tropischen und außertropischen Stürmen sei über das
20. Jahrhundert hin kein signifikanter Trend erkennbar, und auch keine systematische Änderung in der
Häufigkeit von Tornados, Gewittertagen oder Hagelschlägen.
Anderslautende Voraussagen spekulieren auf das kurze Gedächtnis der Menschen. Aber sorgfältigen
statistischen Untersuchungen halten sie nicht stand. Zugenommen hat, wie die Münchener
Rückversicherungsgesellschaft zu melden weiß, die durchschnittliche Schadenshöhe von schweren
Unwetterkatastrophen - als Folge der zunehmenden Bevölkerungsdichte, aber auch der Versiegelung
von Böden, der Begradigung von Bach- und Flußläufen etc. Aber die Zahl schwerer Stürme pro
Jahrzehnt ist in allen Erdteilen ziemlich konstant geblieben; manche Untersuchungen verzeichnen
sogar eine Abnahme.

8. Das Nordpoleis

Im Jahr 2000 wurden am Nordpol offene Spalten im Eis entdeckt und als "Beweis" für die globale
Erwärmung durch die Medien weit verbreitet. Was die Entdecker nicht wußten: Solche Spalten waren
längst aus früheren Jahrzehnten bekannt, sie treten bei dem schwimmenden Nordpoleis immer wieder
einmal auf – wie man z.B. in dem Sachbuch "Klimafakten" bei Berner [1] nachlesen kann. 2001 haben
die Eisspalten am Nordpol sich wieder geschlossen; kürzlich erfolgte Messungen ergaben am Pol eine
Eisdicke von 3.5 m ("Der Spiegel" vom 15.9.2001).

9. Einfluß der Sonne

Hier müssen wir zwischen direkten und indirekten Wirkungen, die von der Sonne ausgehen,
unterscheiden. Die direkte Sonnenstrahlung schwankt über Jahrzehnte nur um etwa 0.1%, was an der
Erdoberfläche Schwankungen des "Strahlungsantriebs" (Forcing) von 0.3 W/m² ausmacht.

Viel größer sind indirekte Wirkungen als Folge von Schwankungen des Sonnenmagnetfeldes, in das
die Erde eingebettet ist. Folgendes geschieht dabei: Teilchen der Kosmischen Strahlung, die aus den
Tiefen des Weltraums ständig in die Erdatmosphäre prasseln, erzeugen dort Ionen, die - genau wie
schwebende Staubteilchen (Aerosole) - als Kondensationskerne für Wassertropfen dienen können.
Das wechselnde Magnetfeld und der Sonnenwind schirmen Kosmische Strahlung mehr oder minder
stark ab. Sie ändern damit die Tropfenbildung in der Atmosphäre und die Wolkenbedeckung der Erde.

Die Abschirmung der ionisierenden Strahlung durch das solare Magnetfeld ist lange bekannt. Sie
wurde bereits 1971 auf dem Deckel eines Geophysik-Lehrbuches zeichnerisch dargestellt. Noch länger
bekannt ist die Wirkung von Ionen als Kondensationskerne - sie sind die Grundlage der
"Wilsonschen Nebelkammer", die ich schon 1951 als Physikstudent im Praktikum kennengelernt habe.
Im Jahre 1997 haben die dänischen Forscher Svensmark und Friis-Christensen, gestützt auf
Satellitenmessungen der Wolkendecke seit 1979, den engen Zusammenhang zwischen außertropischer
Wolkenbedeckung und sonnenmodulierter Kosmischer Strahlung nachgewiesen und veröffentlicht.
Sie fanden einen Abkühlungseffekt von 1 bis 1.5 W/m² - 3 bis 5 mal so groß wie die Schwankungen
der direkten Sonnenstrahlung.

Aber der "Dritte Ergebnisbericht" des IPCC befand noch 2001: "Mechanismen für die Verstärkung
solarer Effekte auf das Klima sind vorgeschlagen worden, es fehlt ihnen aber bisher eine strenge
theoretische oder beobachtungsseitige Basis". Daher wurden diese Effekte vom IPCC in seinen
Klimamodellen nicht berücksichtigt - wohl einer der größten einzelnen Fehler in den Analysen der
klimarelevanten Einflußgrößen.des IPCC.
Wir sollten auch im Auge behalten, daß wir das Verhalten
des solaren Magnetfeldes nicht voraussagen können. Es geht als großer Unsicherheitsfaktor in alle
Modellrechnungen ein.

Noch weit größere Schwankungen der von der Erde empfangenen Sonnenstrahlung werden
verursacht durch periodische Veränderungen der Erdbahn und der Schiefe der Ekliptik. Diese
Änderungen spielen sich ab auf Zeitskalen von 20 000 bis 100 000 Jahren (Milankowitsch-Zyklen) und
werden als Ursachen der Eiszeiten angesehen, die man aus Eisbohrkernen datieren konnte. Wegen der
großen Zeitskalen sind sie aber nicht Thema dieses Vortrages.

10. Klimasimulationen im Computer

Die Klimamodelle, auf deren Vorausberechnungen sich die ganze "Global Warming"-Aufregung stützt,
sind noch grob falsch - unter anderem deshalb, weil sie den Einfluß der Wolken und vieler anderer,
auch von der Sonne kommender Effekte völlig unzureichend berücksichtigen.
Das stärkste
Treibhausgas ist nicht CO2, sondern H2O, also Wasserdampf in Gasform.
Und dessen Gehalt in der
Atmosphäre schwankt zeitlich zwischen 0.1 und 5.0 %, also in einem großen Bereich. Aber nicht nur
das - Wasserdampf absorbiert auch Strahlung in einem viel breiteren Bereich von Wellenlängen des
Infrarotspektrums, in dem die Strahlung der Erdoberfläche liegt, als es Kohlendioxid tun kann. Rund
zwei Drittel des gesamten Treibhauseffekts der Erdatmosphäre sind von H2O-Dampf verursacht, wie in
den "Klimafakten" [1] festgestellt wird.
Und je nachdem, wieviel Kondensationskerne in der
Atmosphäre sind, können sich Wolken bilden, mit kleinen oder großen Tropfen, und davon hängt
wieder ab, wie stark sie Sonnenlicht direkt reflektieren, und wie stark sie die Abstrahlung vom
Erdboden behindern – kurz, es gibt da so komplizierte Zusammenhänge, daß ich gar keine Hoffnung
sehe, Klimamodelle so gut zu machen, daß sie brauchbare Voraussagen über Jahre oder Jahrzehnte
liefern könnten. (Eindrucksvolle Beispiele für diese Problematik gibt Joachim Bublath [2] in seinem
Buch "Chaos im Universum").

Die jetzt vom IPCC in der Öffentlichkeit verbreiteten Modellrechnungen, nach denen Erwärmungen
von 1.4 bis 5.8 Grad bis zum Ende des 21. Jahrhunderts zu erwarten sind, sind jedenfalls so
unzuverlässig, daß ich sie als Prognosen für wertlos halte. Sie scheitern ja schon an der
"Rückwärts-Vorhersage" für das Klima des vergangenen Jahrhunderts. Die Modellierer selbst sind
auch vorsichtiger geworden, wie ich auf einer Klimatagung in Frankfurt lernen konnte. Sie sprechen
nicht von Prognosen, sondern von "Szenarien", also von Beschreibungen eines Klimas, das dann
eintreten wird, wenn ihre hineingesteckten Annahmen richtig sind. ... Klima-Skeptiker erwarten
aufgrund theoretischer Berechnungen eine Erwärmung von nicht mehr als 0.4 °C bis 2100 als Folge
der CO2-Zunahme (
Dietze, 2002). Das würde auch genau dem gemessenen Trend in den
Satellitenbeobachtungen entsprechen.


Nach diesem Streifzug durch meine Studienergebnisse möchte ich nun einige der oben
angeschnittenen Punkte näher erläutern.

Gletscher als Klimazeugen

Zuerst zu der Frage, wie weit Gletscher uns über Klimaänderungen Auskunft geben können:
Bevor man aus der Abnahme der meisten kontinentalen Gletscher auf eine globale Erwärmung
schließt, sollte man mehrere Umstände in Rechnung stellen:

a) 99% des Gletschereises der ganzen Erde befinden sich in der Antarktis und auf Grönland. Die
kontinentalen Gletscher der polfernen Gebiete machen nur 1% der Gletschermasse aus. Das
Hauptgletschergebiet der Erde, die Antarktis, zeigt für die Zeit seit etwa 1960 in Bodennähe eine
beträchtliche Abkühlung von 0.7 °C pro Jahrzehnt, wie unabhängig voneinander mehrere
Forschergruppen in "Nature" und "Science" berichteten (Januar 2002). Eine Voraussage, im Jahre 1990
veröffentlicht in der referierten Zeitschrift "Nature", erwartet sogar ein deutliches Absinken des
Meeresspiegels als Folge der Zunahme des antarktischen Inlandeises. - Nur auf der antarktischen
Halbinsel, dem "Sporn" von der Antarktis in Richtung Südamerika, wurde eine Erwärmung
verzeichnet.

b) Eis ist ein sehr schlechter Wärmeleiter. Gletscher folgen daher Temperaturänderungen, abhängig
von ihrer Dicke, nur träge mit großen Verzögerungen (typisch: Jahrzehnte). Daher darf es nicht
überraschen, daß manche Gletscher, wie etwa der Franz-Josefsgletscher auf Neuseeland, trotz der
globalen Abkühlung von 1940-1970 zusammenschmolzen und trotz der anschließenden Erwärmung
wieder zunahmen. In den letzten Jahrzehnten sind die meisten Alpengletscher geschrumpft, während
die meisten norwegischen Gletscher gewachsen sind.

c) Zu oder Abnahme von Gletschern hängen empfindlich von den Niederschlagsmengen im
Nährgebiet der Gletscher ab. Daher findet man in nahe benachbarten Regionen nicht selten
gleichzeitig wachsende und schrumpfende Gletscher.

d) Die normale Abnahme der Lufttemperatur nach oben beträgt 0.1 °C pro 15 Höhenmeter. Bei einem
Gefälle einer Gletscherzunge von 10%, (also 1 m Höhendifferenz auf 10 m Gletscherlänge) genügt
daher eine Temperaturzunahme von 0.1 °C, um die Gletscherzunge um 150 m zu verkürzen - ein ziemlich
dramatisch wirkender Effekt für eine so kleine Ursache.

Wie funktioniert der Treibhauseffekt in der Erdatmosphäre?

Wenn die Satelliten trotz der Zunahme des CO2 in der Atmosphäre keine Temperaturerhöhung, also
keinen verstärkten Treibhauseffekt finden, verlangt das nach einer Erklärung. Ich versuche, den
Sachverhalt möglichst anschaulich darzustellen und lehne mich im Folgenden an einen Internet-
Diskussionsbeitrag eines klugen Engländers, Richard Courtney, an, der schwierige Sachverhalte gut
zu erklären versteht: :
Änderungen im CO2-Gehalt der Atmosphäre haben die globale Temperatur nicht so geändert, wie es
die Hypothese des verstärkten Treibhauseffekts voraussagt. Jahrzehntelang zwischen 1940 und 1975,
ist ja die globale Temperatur gesunken, trotz steigenden CO2-Gehalts. Einige Klimatologen haben
dafür die "Sulfat-Aerosol-Hypothese" zur Erklärung herangezogen. Aber John Emsley (vom Imperial
College of Science and Technology und Gewinner des Rhone Poulenc-Preises 1995) war der erste, der
erklärte, daß es zu erwarten sei, daß Anstiege im atmosphärischen CO2-Gehalt nur einen geringen
Einfluß auf die globale Temperatur haben würden.

Einige Mechanismen des Treibhauseffekts sind unumstritten. Die Sonne ist sehr heiß, und daher
emittiert sie Strahlung mit kurzen Wellenlängen, hauptsächlich im Bereich des sichtbaren Lichtes. Die
Erdatmosphäre ist – von Wolken abgesehen – fast vollständig durchlässig für Strahlung im Visuellen
und nahen infraroten Spektralbereich; deshalb kann fast die gesamte Sonnenstrahlung dieses
Bereiches die Erdatmosphäre passieren und die Erdoberfläche erreichen. Auf diese Weise heizt die
Sonne die Erdoberfläche.

Aber die Sonnenenergie, die von der Erdoberfläche absorbiert wurde, muß von ihr auch wieder
emittiert werden - andernfalls würde die Erdtemperatur beständig steigen. Die erwärmte Oberfläche
emittiert die Sonnenenergie, die sie absorbiert hat, als Infrarotstrahlung mit längeren Wellen als die,
die sie absorbiert hat. Das ist eine generelle Eigenschaft erwärmter Festkörper und Flüssigkeiten. Auf
diese Weise besteht ein Gleichgewicht zwischen der Sonnenenergie, die die Erde absorbiert hat, und
der Strahlung, die von der Erdoberfläche ausgeht. Dieses Gleichgewicht nennt man
"Strahlungsgleichgewicht" der Erde. Es besteht natürlich nur als zeitlicher Mittelwert über alle Tages-
und alle Jahreszeiten und über die ganze Erdoberfläche, ist also eine rein statistische Größe. Aber es
ist für die physikalische Behandlung des Klimas ein sehr brauchbarer Begriff.

Einfache Berechnungen zeigen, daß eine "nackte" Erde ohne Atmosphäre, (aber mit dem tatsächlichen
Reflexionsvermögen von 30%, das im zeitlichen Mittel für die teilweise bewölkte Erde gilt
) eine mittlere
Oberflächentemperatur von etwa -18 °C haben sollte. Aber die Erde hat eine mittlere
Oberflächentemperatur von etwa +15 °C, das heißt ungefähr 33 °C wärmer als die einfache Berechnung
des Strahlungsgleichgewichts ergibt. Dieser Unterschied ist verursacht durch den "natürlichen
Treibhauseffekt."
Die Erdatmosphäre ist nicht transparent für einige Infrarotstrahlung, die von der Erdoberfläche
emittiert wird, weil einige Wellenlängen dieser Strahlung durch Moleküle in der Luft absorbiert werden
können. Strahlung besteht aus Photonen, und jedes Photon besitzt eine Energie, die von seiner
Wellenlänge abhängt. Diese Energie wird aufgenommen, wenn ein individuelles Photon von einem
individuellen Luftmolekül absorbiert wird. (Bild 4) Das Molekül wird dabei angehoben in einen
Zustand höherer Schwingungs- und Rotationsenergie, und man nennt das dann "angeregt". Das
angeregte Molekül kehrt zu seinem ursprünglichen Zustand niedriger Energie, seinem "Grundzustand"
zurück, wenn es die Energie des absorbierten Photons wieder abgibt.
CO2-Moleküle in Luft absorbieren Strahlung in zwei schmalen Bereichen von Wellenlängen
("Absorptionsbanden"). Es gibt keine Meinungsverschiedenheiten über den bis hierher
beschriebenen Mechanismus.

Bild 4: Schwingungsarten ("Moden") des 3-atomigen CO2-Moleküls



Dr. Jack Barrett (einer der eingeladenen Vortragenden auf einer Klimatagung in Frankfurt, Oktober
2001) hat nun darauf hingewiesen, daß es sehr unwahrscheinlich ist, daß diese Strahlung von den
CO2-Molekülen re-emittiert werden kann, bevor sie durch Zusammenstöße mit Stickstoff- oder
Sauerstoffmolekülen in Bewegungsenergie dieser Moleküle, also in Wärme umgewandelt wird. Dieser
"Thermalisierung" genannte Vorgang wird auch von IPCC-Vertretern nicht bestritten. Die
CO2-Moleküle würden, wenn sie ungestört blieben, nach etwa einer hunderttausendstel Sekunde aus
dem angeregten Zustand spontan in den Grundzustand zurückkehren, indem sie das eingefangene
Photon wieder emittieren. Stattdessen werden sie vorher, (also innerhalb einer Hunderttausendstel
Sekunde!) etwa 10 000 mal von den viel zahlreicheren N2- und O2-Molekülen angestoßen.
Man unterscheidet elastische und unelastische Stöße. Letztere sind viel seltener, aber zahlreich
genug, um den CO2-Molekülen ihre Anregungsenergie abzunehmen, bevor sie diese abstrahlen
können. Die N2- und O2- Moleküle können die Wärme aber nicht abstrahlen. Sie können sie durch
Konvektion, durch Wind, durch Bodenberührung und durch Stöße untereinander neu verteilen, und
sie können ihrerseits CO2-Moleküle im Grundzustand wieder "anregen". Dieses Pingpongspiel mit
Photonen bedeutet aber, daß die Wärmeenergie im Mittel tagelang in der Atmosphäre gespeichert
bleibt, bevor sie es schafft, in der oberen Atmosphäre in den Weltraum abgestrahlt zu werden. Nach
Barretts Berechnung ist der gesamte Wärmegehalt der Erdatmosphäre rund 120 mal so groß wie die
Wärmemenge, die täglich umgesetzt, also von der Sonne empfangen und wieder emittiert wird.

Berechnungen auf Basis der HITRAN-Spektral-Datenbank, mit der auch das IPCC arbeitet, zeigen, daß
eine typische Atmosphäre mit dem normalen Partialdruck von CO2 und mit einer 50-prozentigen
Wasserdampfsättigung schon nach 100 m Weglänge 72,8% der Strahlung von der Erdoberfläche
absorbiert hat. Verdoppelt man in dieser Atmosphäre den CO2-Gehalt, so erhöht sich die Absorption
von 72.8 auf 73,5%. Die winzige Erhöhung um 0.7 Prozent bei CO2-Verdoppelung zeigt an, wie nahe an
einer Sättigung die Treibhauswirkung durch CO2 - im Zusammenwirken mit dem stets vorhandenen
Wasserdampf - bereits ist.


Klimaskeptiker contra IPCC

Soweit die Erläuterung des Treibhauseffektes durch Dr. Barrett. Demgegenüber geht das IPCC davon
aus, daß bei einer CO2-Verdoppelung in der Atmosphäre ein zusätzlicher "Strahlungsantrieb" von
etwa 3.7 W/m² auftritt, der an der Tropopause abgestrahlt werden müßte (Die Tropopause ist die
Grenzschicht von der Troposphäre zur Stratosphäre in Höhen zwischen ca.12 km am Äquator und 8 km
an den Polen. Sie markiert ein Temperaturminimum - oberhalb, in der Stratosphäre, wird es wieder
wärmer, weil dort die harte Ultraviolettstrahlung der Sonne von Ozon (O3) absorbiert wird und die
Stratosphäre heizt). Der Strahlungsantrieb von 3.7 W/m² soll zu einer Erwärmung der Atmosphäre von
2.8 °C führen.

Es ist in der Klimatologie üblich, zu berechnen, wie sich eine Verdoppelung des CO2-Gehalts in der
Erdatmosphäre auswirken würde. Damit macht man sich frei von Annahmen darüber, wann eine solche
Verdoppelung eintreten könnte. Zugleich schafft man sich eine Basis für Vergleiche verschiedener
Klimamodelle. Dabei benötigt man aber immer noch zwei Stufen: Zuerst wird berechnet, um wieviel
Watt pro Quadratmeter Erdoberfläche die durch das zusätzliche CO2 zurückgehaltene Strahlung
zunimmt. Im zweiten Schritt muß man herausfinden, um wieviel Grad C pro 1 Watt Strahlungsantrieb
(Forcing) die Temperatur in der Atmosphäre zunimmt. Letzteres nennt man die "Klimasensitivität". Zur
genauen Feststellung dieser Sensitivität gibt es leider kein eindeutiges und allein richtiges Verfahren.
Aber mit einer Reihe verschiedener Verfahren kommt man zu brauchbaren Werten für die Unter- und
Obergrenzen der Sensitivität: Sie liegen bei 0.08°C und 0.22°C pro 1 Watt/m².[3]
Ein Kritiker des IPCC, Peter Dietze, einer der offiziellen Gutachter für den Dritten IPCC-Bericht, hat in
einer detaillierten Kritik der Methoden, Vereinfachungen und Vernachlässigungen des IPCC
vorgerechnet, daß eine CO2-Verdoppelung einen (im Vergleich zum IPCC) etwa um den Faktor 4
geringeren Temperatureffekt bewirken würde - also nur 0.7 °C Erwärmung der Atmosphäre bei
Verdoppelung des CO2-Gehalts.


Dies ist aber nur ein Punkt der Kritik.
Weitere Punkte beziehen sich auf die vom IPCC in
Modellrechnungen angenommene jährliche Zunahme des CO2-Gehalts um 1 Prozent - obwohl die
gemessene Zunahme nur 0.4% beträgt.
Ferner kritisiert Dietze die vom IPCC angesetzte Extrapolation
bis zum Jahre 2100 beim globalen Verbrauch von Kohle, Öl und Gas. Dort wird nicht berücksichtigt,
daß die Vorräte in der Erde begrenzt sind, und daß mit schwindenden Vorräten und steigenden Preisen
die Rate des Verbrauchs zurückgehen wird..

Ähnliche Kritiken wie die von Dietze haben auch andere Experten vorgebracht [4]. Ich habe mich hier
nur auf die von Dietze beschränkt. Er beschreibt detailliert und für Physiker nachvollziehbar die
gedanklichen und die Rechen-Schritte, mit denen er zu seinen Ergebnissen kommt. Er hat diese
Ergebnisse auch vor Behörden- und Industrievertretern im Capitol in Washington im Rahmen einer
Anhörung zum Thema der globalen Erwärmung im Mai 2000 vorgetragen ("IPCC's Most Essential
Model Errors", [5])
Das Emissionsspektrum der Erde wird durch Satellitenmessungen veranschaulicht – im Bereich der
CO2-Absorptionswellenlänge ist die Atmosphäre praktisch vollständig undurchlässig gegenüber der
vom Boden stammenden IR-Strahlung (Bild 5). Die Strahlung am Boden des 15 µm-"Trichters" stammt
aus einer Atmosphärenschicht mit einer Temperatur von etwa -53 °C - d.h. aus einer Schicht nahe der
Tropopause, ca. 10 bis 12 km über der Erdoberfläche. Bei CO2-Verdoppelung müßte sich der "Trichter"
bei Fehlen von Wasserdampf um etwa 11% verbreitern und sich wegen zunehmender
Strahlungskühlung auch etwas vertiefen. Wegen des stets vorhandenen Wasserdampfes ist die
Wirkung der CO2-Verdoppelung in der Natur aber noch erheblich kleiner. [Dietze2001: Carbon Model
Calculations]


Bild 5: Spektrum der Erdatmosphäre, aufgenommen im Infrarotbereich von
einem Erdsatelliten aus, bei klarer Luft am 27.4.1970über der Pazifikinsel Guam



Deutlich sind die "offenen Fenster" zu sehen, in denen die thermische Abstrahlung des Bodens fast
ungehindert in den Weltraum gelangt.

Was kann durch CO2 -Beschränkungen erreicht werden?

Eine bedeutsame Folgerung müssen wir noch ziehen: Die Verminderung des CO2-Ausstoßes in die
Atmosphäre, wie sie das Kyoto-Protokoll vorsieht, kann bestenfalls nur einen kleinen Bruchteil der
Wirkung auf die globale Temperatur haben, die das IPCC annimmt. Die Emissionsreduktion gemäß
Kyoto ist in dieser Hinsicht praktisch wirkungslos: Folgt man Tom Wigley, einem prominenten
Vertreter des IPCC, so würde sie bis 2050 nur 0.07 °C ausmachen.
Wie Dietze und andere Kritiker
gezeigt haben, ist selbst dieser errechnete Wert noch etwa um den Faktor 3.5 zu groß - es bleibt ein
Kyoto-Temperatursenkungseffekt von 0,02 °C bis zum Jahre 2050. (Diese Zahl hat Dietze auf einer
Tagung in Wiesbaden den IPCC-Vertretern vorgehalten, und es wurde ihm nicht widersprochen!).
Bekanntlich wollen aber die USA und andere Länder das Kyoto-Protokoll nicht ratifizieren. So wird der
errechnete Effekt noch einmal herabgesetzt - auf weniger als 1 /100 °C.

Meine persönliche Schlußfolgerung: Was uns als Normalbürgern mit den CO2-Reduktionen zugemutet
wird, ist ein beträchtlicher finanzieller Aufwand und eine für jeden Einzelnen spürbare Einschränkung
seiner persönlichen Lebensgestaltung - nur zu dem Zweck, eine globale Temperatursenkung zu
erreichen, die so winzig ist, daß praktisch niemand sie messen kann.


Auf der erwähnten Tagung in Wiesbaden hörte ich im November 2001 einen Vertreter des IPCC. Er
glaubte noch an die drohende Erwärmung durch CO2. Seinem Vortrag hatte er den Titel gegeben: 'Von
Kyoto nach Marrakesh – von "zu wenig" nach "noch weniger"'. Obwohl es nicht so gemeint war,
konnte man es praktisch als ein Plädoyer dafür verstehen, die Pläne von Kyoto stillschweigend zu
begraben.

Und der Meeresspiegel?

Nachdem wir uns nun überzeugt haben, daß die vorausgesagte Klimaerwärmung durch CO2 gar nicht
droht, – ihre Theorie ist "faulty science" – fehlerhafte Wissenschaft, wie Präsident Bush sie genannt
hat, - und nachdem die Satellitenmessungen zeigen, daß der Temperaturanstieg gar nicht stattfindet -
können wir die Frage des Meeresspiegelanstiegs ziemlich schnell erledigen - er findet auch nicht statt.


Bild 6: Gemessene Meeresspiegelschwankungen


Pegelmessungen über 3 Jahrzehnte in Tuvalu, einem kleinen pazifischen Inselstaat, und in Diego
Garcia, dem englischen Flottenstützpunkt mitten im Indischen Ozean, zeigten keine Veränderung des
Meeresspiegels. (Bild 6) Lediglich von Zeit zu Zeit, wenn der Wind den El-Niño-Strom nach Osten
trieb, sank der Meeresspiegel für einige Zeit um bis zu 30 cm, um anschließend zu normalen Werten
zurückzukehren. (Eine dpa-Meldung über den drohenden Untergang von Tuvalu, die ich in der
Badischen Zeitung fand, habe ich auf Grund meiner Informationen beanstandet, und 3 Tage später
druckte die BZ einen Widerruf, nachdem sie mit dem Konsul von Tuvalu gesprochen hatte).

Entsprechendes gilt für den Inselstaat der Malediven, deren Vertreter in Marrakesch auf die drohende
Überflutung ihrer Inseln hingewiesen haben sollen. Eine schwedische Untersuchungskommission
unter Leitung eines führenden Experten für die Frage von Meeresspiegelschwankungen (Prof.
Mörner) hat das Problem auf den Malediven untersucht und überhaupt keine Zunahme des
Meeresspiegels für die letzten 100 Jahre gefunden.

Schwankungen des CO2 in der Erdgeschichte

Die Messungen des CO2-Gehalts in Eisbohrkernen haben sich, wie man erst seit wenigen Jahren weiß,
doch als ziemlich ungenau erwiesen – wohl als Folge von Diffusionseffekten im Eis, durch die größere
Schwankungen des CO2-Gehaltes nivelliert wurden. Daher ist zur Zeit noch die Meinung verbreitet, in
den letzten 420 000 Jahren habe der CO2-Gehalt nur zwischen 190 ppm in den kältesten Zeiten und 280
ppm in den Warmzeiten gependelt. Daraus haben Botaniker gefolgert, der Anstieg des CO2 in der
Atmosphäre um rund 30% in den letzten 140 Jahren sei in der jüngeren Erdgeschichte ein einzigartiger
Vorgang, und die Natur werde sich darauf nicht einstellen können, mit katastrophalen Folgen für die
Pflanzenvielfalt. (Ich habe darüber einen Briefwechsel mit Prof. Christian Körner, Botaniker an der
Universität Basel geführt, dem ich für viele Anregungen zu danken habe).

Ein neues Meßverfahren - und überraschende Ergebnisse

Hier ein Zitat aus einer Buchbesprechung [6] im Internet:
"Eine neue, robuste Technik zur Bestimmung der CO2-Gehalte der Luft in der Vergangenheit wurde
nun in den späten Neunziger Jahren eingeführt. Zwischen der Flächendichte der Spaltöffnungen
(Stomatae) in den Blättern bedecktsamiger Pflanzen (Angiospermen) und der umgebenden
atmosphärischen CO2-Konzentration besteht ein enger inverser Zusammenhang. Dieser macht es
möglich, den einstigen CO2-Gehalt der Atmosphäre aus fossilen Blättern zu bestimmen. (Bild 7) Für
weniger weit zurückliegende Epochen können CO2-Gehalte abgeleitet werden aus Blättern, die man im
Torfmoor findet.

Obwohl die Eisbohrkerne dies nicht erkennen lassen, zeigt das neue Meßverfahren, wie die
atmosphärische CO2-Konzentration von 260 ppm am Ende der letzten Eiszeit schnell auf 335 ppm im
Preboreal (vor 11500 Jahren) anstieg, dann wieder auf 300 ppm abfiel und vor 9300 Jahren 365 ppm
erreichte. Diese Beobachtungen widerlegen die Annahme einer stabilen "vorindustriellen"
Atmosphäre und zeigen, daß CO2-Niveaus wie das heutige das Ergebnis sonnengesteuerter
Temperaturzunahmen mit darauffolgender Ozean-Entgasung sind. Der rekonstruierte Verlauf aus der
Zeit vor 9000 Jahren gibt Auskunft über CO2-Zunahmen von 65 ppm pro Jahrhundert, die zu
CO2-Niveaus wie dem heutigen führten, bei Temperaturen ebenfalls ähnlich den heutigen. Daraus
folgt, daß man nach Beweisen für Effekte der industriellen CO2-Emissionen vergeblich suchen wird.
Weder die heutigen Temperaturen noch die heutige atmosphärische Chemie zeigen Anomalien."

(Ende des Zitats)

Bild 7: CO2 -Gehalt der Atmosphäre in den letzten 300 Millionen Jahren
Quelle: John Daly



In a new paper in Nature (v.411, p.287, 17 May 2001), Gregory Retallack compared leafstomata of Ginko
trees with similar stomata from fossil remains of related ginko trees as far back as 300 million years.
From this, he was able to reconstruct the history of atmospheric carbon dioxide asshown left. Today's
CO2 level (370 ppmv) is added (horizontal red line), and it is readily apparent that CO2 in the distant
past reached between 2,000 and 3,000 ppmv, or to 10 times the pre-industrial level of 280 ppmv. And
we are paranoid about a mere doubling to 560 ppmv in the next 150 years. If anything, our present
level of CO2 is very low by geological standards (perhaps even dangerously low during recent
glaciations).

The above graph compares CO2 (solid blue line, with standard deviations shown in shaded blue) with
a low resolution temperature chart covering the same period. The author concludes in his abstract -
"These results support the role of water vapour, methane, and CO2 in greenhouse climate warming
over the past 300 Myr." These are carefully crafted words, given the editorial policy toward global
warming of the journal he was publishing in. CO2 was mentioned only as a third factor, the primary
role being attributed to water vapour, a very safe and correct choice to preserve the integrity of his
findings.

But what else do we find in the above chart? The resolution of the CO2 chart is coarse, ± 6 million
years, but even with that caveat, it is clear that as with many other palaeo-climate studies comparing
CO2 with temperature, this study shows the same tendency for temperature changes to lead CO2
changes. This is apparent as a `right shift' in the CO2 chart when compared with the temperature chart
above it. This means that the CO2 changes were caused by the temperature changes, not the other
way around.

It is also apparent that the Earth cruised through periods of very low CO2 (such as today) and periods
when CO2 was up to ten times greater, with no ill effects to the climate. Indeed, the Earth was more
biologically productive during the high CO2 regimes (it needed to be to support all those hungry
dinosaurs).This provides us with the confidence that higher levels of CO2 (but still low by geological
standards) will have no ill effects on the Earth's climate, but make the Earth much more productive
biologically. The greening of the Earth is the only significant consequence of rising CO2.

CO2-Wirkungen in der Biosphäre

Aber damit nicht genug. CO2 ist neben Wasser und Lichtenergie das Grundnahrungsmittel der
Pflanzen. Unsere Pflanzenwelt hat eine Evolution hinter sich, die über Hunderte von Millionen Jahren
fast ständig in einer Atmosphäre ablief, die CO2-Gehalte bis zum Zehnfachen des vorindustriellen
CO2-Gehalts aufwies, also 2000 bis 3000 ppm. Dies weiß man aus Untersuchungen an Blättern des
Ginkgo-Baumes, der sich über 300 Millionen Jahre kaum verändert hat. Die Ergebnisse wurden in
"Nature" im Mai 2001 veröffentlicht. Erst in der letzten Million Jahre lag der CO2-Gehalt meistens
zwischen 190 und 280 ppm.

Die Pflanzenwelt hat sich wohl nur mit Mühe dem niedrigen CO2 angepaßt, wie die Existenz von
sogenannten C4-Pflanzen zeigt, die eine CO2-Anreicherungsmethode erfunden haben, um das
bescheidene Angebot besser nutzen zu können. (95% aller Pflanzen sind C3-Pflanzen, die ohne die
Anreicherung auskommen). Es ist daher kaum verwunderlich, daß die Pflanzenwelt auf das neuerdings
erhöhte Angebot an CO2 in einer Weise reagiert, die ich mit "geradezu enthusiastisch" bezeichnen
möchte: Kürzlich wurden Experimente veröffentlicht, bei denen man den heutigen CO2-Gehalt der
Atmosphäre künstlich auf den Wert herabgesetzt hat, der vor 1860, d.h. vor Beginn der
Industrialisierung bestanden hat. Man hat also verschiedene Pflanzenarten bei 280 ppm CO2 wachsen
lassen und mit Pflanzen verglichen, die 365 ppm CO2 zur Verfügung hatten.

Ergebnis: Ein um 25 % vermindertes Pflanzenwachstum bei dem niedrigen CO2-Gehalt der
Vergangenheit. (Bild 8) Auch wenn das vielleicht nicht für alle Nahrungspflanzen zutreffen mag - es
bedeutet: Schon jetzt haben wir der CO2-Zunahme um
30 % in den letzten 140 Jahren rund ein Viertel unserer Ernteerträge zu verdanken, oder anders
ausgedrückt: ¼ der Menschheit, 1.5 Milliarden Menschen, leben von der atmosphärischen
CO2-Zunahme seit 1860!

Bild 8: Änderungen der Biomasse von Sojabohnen
in Abhängigkeit von der CO2-Konzentration in der Atmosphäre (in ppm)



Ein erfreuliches Nebenergebnis ist, daß der Zuwachs den Bauern weltweit und kostenlos zugute kam.
Mit weiterer Zunahme des CO2-Gehalts wird, wie Experimente in künstlich angereicherten
CO2-Atmosphären zeigen, der Zuwachs an Biomasse bei den Pflanzen in eine Sättigung übergehen.
Außerdem ist selbstverständlich das CO2 nur einer von verschiedenen Nährstoffen, die die Pflanzen
brauchen. Wenn z.B. Stickstoff oder Phosphor oder Wasser fehlen, stößt der Zuwachs der Pflanzen
schnell an seine Grenzen. Aber insgesamt ist das Grün auf der Erde in den vergangenen 30 Jahren
soviel dichter geworden, daß der Zuwachs in den gemäßigten Breiten (zwischen 30 und 70 Grad
nördlicher Breite) bereits von Satelliten aus meßbar geworden ist! [7]

Die positiven Wirkungen der CO2-Vermehrung sind damit noch gar nicht alle aufgezählt: Mehr CO2
bedeutet meßbar geringeren Wasserbedarf der Pflanzen, also Erweiterung von Anbaumöglichkeiten in
trockenere Gebiete hinein, und verlängerte Photosynthesezeiten in der Morgen- und
Abenddämmerung (um Minuten) und im Frühjahr und Herbst (um Tage). Und zu den neuesten, noch
nicht ganz gesicherten Ergebnissen gehört, daß vermehrtes CO2 auch als Heilmittel gegen das
Waldsterben wirkt - den kranken Bäumen scheint die CO2-Kur gut zu bekommen.


Eine Kehrseite hat die schöne Medaille der CO2-Vermehrung natürlich auch. So enthalten
"CO2-gedüngte" Pflanzen weniger Blattproteine, die Stickstoffkonzentration ist erniedrigt. Auch der
(relative) Proteingehalt in Samen und damit auch der im Brotgetreide (Backfähigkeit) geht unter
erhöhtem CO2 zurück. Noch bedeutsamer mag eine andere Folge der CO2-Düngung sein: Da nicht alle
Pflanzen in gleicher Weise reagieren, wird es bei den neuen Bedingungen nicht nur Gewinner, sondern
auch Verlierer geben.
Nachdenkliche Wissenschaftler wie der Baseler Botaniker Prof. Körner [8]
befürchten deshalb eine Abnahme der Pflanzenvielfalt, und wegen der Abhängigkeit vieler Tiere von
ihren Nahrungspflanzen parallel dazu eine Abnahme der Vielfalt in der Tierwelt. Ich kann diese
Befürchtungen verstehen, vertraue aber auf die Anpassungsfähigkeit der lebendigen Natur, die, wie
oben dargestellt, das gleiche Problem schon wiederholt gelöst hat - auch in jüngerer Zeit, in den
letzten Jahrtausenden (was Professor Körner noch nicht bekannt war, als er seine Bedenken vortrug).

Zusammenfassung:
Eine nennenswerte Klima-Erwärmung durch Zunahme des von Menschen
produzierten CO2 in der Atmosphäre droht uns nicht. Die Verminderung der CO2-Einträge in die
Atmosphäre gemäß dem Kyoto-Protokoll halte ich nicht nur für überflüssig, sondern sogar für
schädlich, da sie die Ernährung der wachsenden Weltbevölkerung erschwert, die schon jetzt auf den
erreichten Zuwachs der Ernteerträge angewiesen ist. Alle bisherigen Beobachtungen zeigen auch, daß
die natürlichen Senkenflüsse - d.h. die Aufnahme von CO2 aus der Luft durch Meere, Erdboden und
Pflanzen - bei Anstieg der CO2-Konzentration zunehmen und den CO2-Zuwachs in der Luft begrenzen.


Und obendrein: Die im Kyoto-Protokoll geforderte CO2-Verminderung ist auch extrem teuer. Präsident
Bush war nicht schlecht beraten, als er sich weigerte, das Kyoto-Protokoll zu ratifizieren [9].

Für mich gibt es nur ein gewichtiges Argument für die CO2-Reduktion: Öl, Gas und Kohle sind viel zu
schade, verheizt zu werden, weil sie die wichtigsten Chemie-Rohstoffe sind. Und wir verbrauchen
jährlich soviel davon, wie die Sonne in 500 000 Jahren bei uns eingelagert hat. Das heißt: Diese
Rohstoffe sind unersetzlich. Und spätere Generationen – falls es sie gibt – werden uns nicht wegen
der Nutzung der Atomenergie, sondern wegen der Verschwendung der fossilen Energieträger
verfluchen, die wir in viel höherem Maße durch Atomenergie hätten ersetzen können. Aber das ist
wieder ein anderes Kapitel.


Dank:

Mein Dank gilt John Daly in Tasmanien, dessen Website zu konsultieren immer wieder eine
Freude war, vor allem aber Herrn Dipl.-Ing Peter Dietze, der mehr als jeder andere in intensiven
Diskussionen und per E-mail zur Entstehung dieses Textes einschließlich seiner technischen
Ausgestaltung beigetragen hat. Etwaige Fehler bleiben aber meine eigenen.


Literatur

Allgemein zur Diskussion um die Vorgänge beim Treibhauseffekt:

1. Climate Change 2000, The Scientific Basis, TAR Working Group 1 Report, p. 90, Fig. 1.2
2. Climate Change 1992, IPCC Supplement, p. 7.
3. J. Barrett, Spectrochimica Acta, 51A, 415, (1995)
4. Sir John Houghton, Spectrochimica Acta, 51A, 1391, (1995)
5. K. P. Shine, Spectrochimica Acta, 51A, 1392, (1995)
6. J. Barrett, Spectrochimica Acta, 51A, 1395, (1995)
7. P. S. Braterman, Spectrochimica Acta, 52A, 1565, (1996)
8. J. Barrett, Spectrochimica Acta, 52A, 1567, (1996)
9. R. S. Courtney, Spectrochimica Acta, 53A, 1601, (1997)
10. H. Hug, Energy & Environment, 11, 631, (2000)
11. H. Hug, CHEMKON, 7, 6, (2000)
12. N. D. Coggeshall and E. L. Saier, J. Chem. Phys., 15, 65, (1947), Fig. 1
13. Adapted from Climate Change 2000, The Scientific Basis, TAR Working Group 1 Report, p. 430 Fig.
7.2
14. Climate Change 2000, The Scientific Basis, TAR Working Group 1 Report, p. 199

Speziell zum Vortrag "Kohlendioxid und Klima":

[1] Ulrich Berner, Hansjörg Streif: Klimafakten, Schweizerbart'sche Verlagsbuchhandlung 2001
[2] Joachim Bublath: Chaos im Universum, Droemer 2001
[3] A lukewarm Greenhouse - How `Warm' Will Global Warming Get? by John L. Daly, http://www.vision.net.au/~daly/miniwarm.htm
[4] Bengtsson, L., Roeckner, E., Stendel, M. Why is the global warming proceeding much slower
than expected?; J. of Geophys. Res.104 D4 (Feb 1999)
[5] IPCC's Most Essential Model Errors, http://www.john-daly.com/forcing/moderr.htm
[6] Geological Perspectives of Global Climate Change, AAPG Studies in Geology No. 47
Edited by Lee C. Gerhard, William E. Harrison and Bernold M. Hanson Published by the
American Association of Petroleum Geologists in collaboration with the Kansas
Geological Survey and the AAPG Division of Environmental Geosciences;
contributions by the U.S. Geological Survey, March 2001
[7] Greening Earth (8 Sept 2001) by John Daly, http://www.vision.net.au/~daly/press/press-01b.htm#greening
[8] Christian Körner: Biologische Folgen der CO2-Erhöhung,
in: Biologie in unserer Zeit, 29. Jhrgg, Nr.6
[9] Kyoto can’t help, but it could hurt! by Dr. James J. O’Brien, http://www.vision.net.au/~daly/guests/j-obrien.htm
[Dietze2002] http://www.iavg.org/iavg081.htm
[Dietze2001],Carbon Model Calculations, http://www.vision.net.au/~daly/dietze/cmodcalc.htm

Weitere >100 Quellen im Internet, speziell die Webseite von John Daly: "Still waiting for Greenhouse" http://www.john-daly.com/ und die wissenschaftliche Gästeseite
http://www.john-daly.com/guests.htm

email Adresse des Autors : Alvo v. Alvensleben - alvo9.alvensleben@t-online.de

Ursprünglicher Artikel von A. v. Alvensleben: www.schulphysik.de/klima/alvens/klima.html
Entgegnung von Prof. Rahmstorf:
www.pik-potsdam.de/~stefan/alvensleben_kommentar.html
Antwort von A. v. Alvensleben:
www.schulphysik.de/klima/alvens/antwort.html




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Kommentar von MM-Physik
Ein hervorragender, sachlich korrekter Vortrag, der die wesentlichen Kritiken
an der Klimaerwärmungshysterie schön zusammenfasst.
Schulphysik

Auch das Strahlungsgleichgewicht einer idealen schwarzen Erde im Strahlungsfeld zwischen Sonne 6000 K und leerem Raum 3 Kelvin wurde zwischen dem Newsweekartikel und heute umfunktioniert. Man rechnet nur mit 70% der Sonneneinstrahlung einerseits , gestattet der Erde andererseits aber 100% igen Output und kommt so auf - 18 Grad Celsius.
Rechnet man richtig, so bekommt man in "Nullter Näherung" für eine Schwarz-Körper-Erde eine Temperatur von +6 Grad.
In "1. Näherung" = verbesserte Näherung wird man dann Albedo A bei der Einstrahlung und Emissivität ep bei der Ausstrahlung berücksichtigen. A schwankt jahreszeitlich und solar bedingt um die 0,297 oder 29,7 % und ähnlich ändert sich ep.
TE4 = S /4 /sigma (100%-A)/ep
Gegenwärting messen Satelliten das ep und grobe Schätzungen kommen auf 80-95% (Ein isolierter, heller Körper strahlt weniger Energie ab. Jede klare Frühlingsnacht mit Frostgefahr stützt dieses Modell). Mit diesen Werten kommt man dann auf Werte zwischen 259 K und 271 K -14 Grad und -2 Grad. Sowohl Albedo als auch Emissivität scheinen darüberhinaus selbstregelnd die Erde auf konstanter Temperatur zu halten.(man beachte dazu das Gaia Modell der Erde aus den 60er Jahren).
Die Differenz zu den tatsächlich sehr konstanten 15 Grad Celsius wird mit dem Treibhauseffekt erklärt.
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Gefunden (Goethe Gedicht) Gramschatzer Wald, bei Würzburg

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