Früher Aralsee - heute Wüste

Ist das, was die Wissenschaftler und die UN-Klimaschutzrahmenkonvention  einen gefährlichen Klimawandel nennen, nicht mehr aufzuhalten? Diesen Eindruck erweckten letzte Woche Agenturmeldungen, die auch hier bei den Klimarettern wiedergegeben wurden. Hintergrund war eine Pressekonferenz, die das Bundesumweltministerium kurzfristig einberufen hatte.

Minister Sigmar Gabriel, ansonsten des öfteren auch als Kohle-Fan unterwegs , wollte angesichts der Turbulenzen an den Finanzmärkten und der Sorgen um die Realwirtschaft darauf hinweisen, dass der Klimaschutz auch in Krisenzeiten nicht vernachlässigt werden sollte und dass vielmehr der notwendige Umbau der Energieversorgung der Wirtschaft den dringend benötigten Schub verleihen könnte. Zur Unterstützung hatte er sich die Direktoren des Hamburger Max-Planck-Instituts für Meteorologie, Jochem Marotzke, und des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung, Hans Joachim Schellnhuber mitgenommen, die den aktuellen Stand der Klimaforschung referieren sollten.

Dabei sorgten vor allem die Aussagen Schellnhubers für Aufsehen, der auf die Ende September veröffentlichte Arbeit zweier US-amerikanischer Kollegen hinwies, dabei aber - und das ging in der Eile unter - deutlich machte, dass er wohl Grund zur Sorge und zur Eile sehe, aber dennoch die Dinge etwas optimistischer betrachte als Veerabhadran Ramanathan und Yan Feng, die am Institut für Ozeanograhie der Universität von Kalifornien forschen.

              
Heute versmogt - künftig sauberer? Lanzhou in China

Die beiden hatten sich gefragt, was passieren würde, wenn man die Abgase von Kohlekraftwerken, Dieselmotoren und ähnlichem drastisch filtern und damit die Emissionen von Schwefeldioxid (SO₂), Stickoxiden (NO_x), Ruß und anderen Feinstäuben drastisch reduzieren würde. Smogverhangene Städte Chinas, schwere Schäden an Wäldern und Feldern, hohe Todesraten durch Feinstaub in Indien und anderswo, lassen das dringend geboten erscheinen. Erfolge bei der SO₂-Reduktion in Westeuropa in den letzten 20 Jahren weisen außerdem daraufhin, dass zumindest ein Teil des Problems relativ schnell lösbar ist. In Deutschland zum Beispiel wurden nach Zahlen, die Ramanathan und Feng referieren, die SO₂-Emissionen von 1995 bis 2005 um zwei Drittel vermindert.

Kühlende Partikel

Die Sache hat allerdings einen Haken: Diese gesundheitsschädlichen Substanzen werden in Form kleiner Partikelchen – Aerosole in der Sprache der Atmosphärenforscher – emittiert und haben einen erheblichen Einfluss auf das globale Klima, und zwar – alles in allem – einen kühlenden. Besonders die vom SO₂ gebildete Sulfate wirken wie kleine Spiegel, die das Sonnenlicht direkt ins Weltraum zurückwerfen.

Alle Aerosole befördern außerdem die Wolkenbildung, weil der Wasserdampf an ihnen wesentlich leichter als in sauberer Luft kondensiert. Wolken haben einerseits einen wärmenden Effekt, wenn sie nachts die Auskühlung der Erdoberfläche einschränken, andererseits reflektieren sie an ihrer Oberfläche aber auch Sonnenlicht. In der Summe wird den quasi menschgemachten Wolken ein kühlender Effekt zugerechnet.

Abbildung aus der Arbeit von Ramanathan und Feng. Klimawissenschaftler berechnen die zusätzlich "Heizwirkung" von Treibhausgasen (links, rot) und Partikeln (rechts, braun) und geben sie in W/m² an. Man sieht, dass CO₂ und die anderen Treibhausgase derzeit zusammen eine Wirkung von 3 W/m² haben, denen ganz rechts die Gesamtwirkung der Aerosole von -1,2 bis -1,4 W/m² gegenüber steht. (BC steht für Black Carbon, das heißt, Ruß.)

Anders verhält es sich hingegen mit dem Ruß. Wenn dieser sich auf Schnee- oder Eisflächen ablagert, vermindert er die Rückstrahlung von Sonnenlicht, trägt also zur globalen Erwärmung bei. Nachweisbar ist dieser Effekt unter anderem auf Grönland und den Gletschern Tibets und des Himalayas. Dort ist Ruß der wichtigste Grund für den beobachteten schnellen Rückzug der Gletscher, so die beiden Autoren.

Diese Wirkungen der Aerosole ist seit langem bekannt und wird auch bei der Erstellung von Projektionen des künftigen Klimas berücksichtigt. Keinen Eingang in die Überlegungen hat allerdings bisher die Möglichkeit gefunden, die Schadstoff-Emissionen (SO₂ usw.) könnten deutlich schneller reduziert werden, als die Treibhausgase. Dann, darauf weisen Ramanathan und Feng hin, würde sich das Treibhausproblem noch verschärfen.

Sie rechnen vor, wie warm es auf der Erde werden würde, wenn man einerseits sofort global die Aerosol-Emissionen aus Kraftwerken, Schifffahrt, LKW-Motoren und anderen antropogenen (menschlichen) Quellen einstellen könnte und andererseits die Treibhausgas-Konzentration in der Atmosphäre auf dem heutigen Niveau einfrieren würde.

Heraus käme – mit einer Verzögerung von einigen Jahrzehnten aufgrund der Trägheit der Ozeane, die sich nicht so schnell erwärmen – ein Temperaturanstieg von etwa 1,6°Celsius gegenüber heute, bzw. 2,4°Celsius gegenüber dem vorindustriellen Niveau. Letzteres, darauf haben in den letzten Jahren viele Wissenschaftler hingewiesen, ist bereits eindeutig im gefährlichen Bereich.

Bei einer derart erhöhten globalen Mitteltemperatur würden wir mit ziemlicher Sicherheit in Bereiche gelangen, in den positive Rückkopplungen angestoßen werden, die den Treibhauseffekt ihrerseits verstärken. Kandidaten sind dafür Methan-Emissionen aus auftauenden Permafrostböden in arktischen und subarktischen Regionen, die Destabilisierung der Eisschilde auf Grönland und eventuell auch in der Westantarktis oder die Gletscher Zentralasiens, um nur einige zu nennen. Daher setzt sich seit einigen Jahren langsam das auch von den Staats- und Regierungschefs der EU formulierte Ziel durch, die globale Erwärmung müsse auf maximal zwei Grad Celsius beschränkt werden.

Kein Weltuntergang

Ramanathan und Feng machen in ihrem Artikel klar, dass sie nicht einer Weltuntergangsstimmung das Wort reden wollen. Es gehe ihnen vielmehr darum auf die Dringlichkeit des Problems hinzuweisen. Außerdem plädieren sie dafür, Luftreinhaltung und Klimaschutz zusammen zu sehen. Die Reduktion der gesundheitsschädlichen Aerosole müsse mit der der Treibhausgase einher gehen.

Außerdem empfehlen sie insbesondere Ruß und NO_x als erstes in Angriff zu nehmen. Ruß tötet in Indien mehr als 500.000 Menschen im Jahr, trägt zugleich zur Erwärmung bei und lässt die Gletscher verschwinden, die Asiens wichtigste Flüsse speisen. NO_x ist Vorläufersubstanz für bodennahes Ozon – nicht mit der Ozonschicht in etwa 30 Kilometer Höhe zu verwechseln. Dieses Ozon (O₃), das aus drei Sauerstoffatomen besteht, greift nicht nur die Atemwege der Menschen an und schädigt wichtige Kulturpflanzen wie Reis, sondern ist auch ein effektives Treibhausgas.

Zusammen machen Ruß und O₃ etwa 15 Prozent des menschlichen Treibhausproblems aus, sind aber nur von sehr kurzer Lebensdauer. Würde man ihre Quellen verstopfen, könnte dieser Teil des Problems innerhalb weniger Jahre gelöst werden, während Kohlendioxid – Anteil am antropogenen Treibhauseffekt etwa 55 Prozent – durchschnittlich über hundert Jahre in der Atmosphäre verweilt.

Interessant für die hiesige Auseinandersetzung sind die Betrachtungen der beiden Autoren über den steigenden Verbrauch von Erdgas. Sie weisen darauf hin, dass die Aerosol-Emissionen aus Kohlekraftwerken erheblich höher als die aus Gaskraftwerken. Unterm Strich ist damit – zumindest wenn die Abgase der Kraftwerke weitgehend ungefiltert bleiben – ein Kohlekraftwerk nicht so klimaschädlich wie ein Gaskraftwerk. Letzteres hat zwar deutlich geringere spezifische Treibhausgasemissionen, pustet jedoch auch kaum kühlende Aerosole in die Luft.

Die beiden Autoren argumentieren damit aber keinesfalls für Kohlekraft, sondern eher für Alternativen, die weniger Treibhausgase produzieren, als Gaskraftwerke. Das wären natürlich – ohne dass die beiden das erwähnen – zum Beispiel Sonne und Wind. Ob diese Rechnung auch für hiesige Verhältnisse aufgeht, wo inzwischen zumindest ein Teil der Aerosole aus den Abgasen der Kohlekraftwerke entfernt wird, bleibt hingegen zu prüfen.

Kritik von Schellnhuber

Hans Joachim Schellnhuber hat in der gleichen Ausgabe jenes Fachmagazins, in dem die Arbeit der beiden Kalifornier publiziert wurde (PNAS, vol. 15, no. 38), eine Replik veröffentlicht. In dieser stellt er die beiden oben herausgestellten Annahmen, die den Kalkulationen von Ranathan und Feng zugrunde lagen, in Frage. Damit relativiert er die pessimistisch anmutende Grundaussage, wonach 2,4°Celsius Erwärmung oder gar mehr kaum vermeidbar seien. Andere Aussagen, wie die, dass gezielt Ruß und NOx reduziert werden sollten, oder dass es bedenklich ist, Kohle- durch Gaskraftwerke zu ersetzen, behalten jedoch Bestand.

Abbildung aus dem Beitrag von Schellnhuber.

Auf der linken Achse ist die Erwärmung gegenüber dem vorindustriellen Niveau eingetragen, unten jeweils die Zeit. Die gezackten Kurven bilden die gemessene globale Mitteltemperatur ab. Rot gestrichelt der 2°Celsius-Schwellenwert.

A: Untere grüne Kurve wäre der simulierte Temperaturverlauf bei konstantem Treibhausgaskonzentrationen und konstanter Luftverschmutzung (Niveau von 2005). Man sieht, dass sich der Planet noch auf jeden Fall ein wenig erwärmen wird. Darüber ein ambitioniertes Klimaschutzmodell, in dem 2050 die Treibhausgasemissionen halbiert und 2100 auf Null runter gefahren sind. Die Luftverschmutzung nimmt parallel dazu, aber nicht schneller ab.

B: Die gleichen beiden Fälle, nur das 2005 die Luftverschmutzung, das heißt, die Aerosol-Emissionen, mit einem Schlag abgestellt wurde. Man sieht, wie sich die Temperatur bei gleichbleibender Treibhausgas-konzentration (violette Kurve) +2,4°Celsius annähert, und wie sie für selbst für ehrgeizig Reduktionsprogramm weit über den Schwellenwert hinausschießen würde.

Zum einen sei nicht damit zu rechnen, dass die Luftverschmutzung tatsächlich so rasch reduziert werden kann. Zum anderen könne die atmosphärische Treibhauskonzentration auch relativ rasch wieder zurückgehen. Für letzteres sei die Aufnahmefähigkeit der Ozeane verantwortlich, die auch noch nach einem Rückgang der CO₂-Emissionen weiter dieses Treibhausgas aus der Luft entfernen würden.

Schellnhuber will seinen Einwand aber keinesfalls als Abwiegeln verstanden wissen. Zögern im Klimaschutz sei unverantwortlich und ein Verzicht auf Bekämpfung der Luftverschmutzung kein akzeptabler Weg. Zwei Millionen Menschen würden jährlich an ihr sterben, zitiert er Zahlen der Weltgesundheitsorganisation WHO in einer Stellungnahme auf der PIK-homepage.

In seinem PNAS-Beitrag rechnet er vor, dass mit einem ambitionierten globalen Klimaschutzprogramm die globale Erwärmung gerade noch unter dem kritischen Wert von +2°Celsius gehalten werden kann. Voraussetzung ist dafür, dass die globalen Emissionen spätestens zwischen 2015 und 2020 ihren Höhepunkt erreichen und danach abnehmen, und zwar auf 50 Prozent bis 2050 und 0 Prozent bis 2100. "Das setzt voraus, dass die industrielle Revolution für Nachhaltigkeit sofort beginnt", schließt er seinen Beitrag.

Meeresspiegel

Schellnhuber hat sich auch zu Fragen des Meeresspiegelanstiegs geäußert. Er verwies darauf, dass der Meeresspiegel deutlich schneller steigen könnte, als vom UN-Klimarat IPCC in seinem letzten Sachstandbericht angenommen. Neuere Arbeiten sprächen von 0,8 bzw. 0,5 bis 1,4 Meter Anstieg bis zum Ende des Jahrhunderts. Mehr dazu demnächst in einem weiteren Hintergrund-Artikel. 

Wolfgang Pomrehn