Dirk Maxeiner / 31.01.2010 / 12:32 / 0 / Seite ausdrucken

Klima-Prognosen: Der Wasserdampf spielt nicht mit

Während Climatgate die Gemüter beschäftigt, schreitet die Klima-Forschung jenseits des „Weltklimarates“ und seiner Dogmen voran. Dieser Tage wurde im Online-Wissenschaftsmagazin „Science Express“ eine Studie veröffentlicht, die folgendes festgestellt hat: Von 1980 bis 2000, als es unten auf der Erde stark wärmer wurde, gab es hoch am Himmel – in 15 Kilometern – überdurchschnittlich viel Wasserdampf. Und von 2000 bis 2009, als unten die Temperaturen stagnierten, war der Wasserdampf oben unter dem Durchschnitt. Siehe auch hier,

hier und hier.

Das klingt nicht besonders spektakulär, ist aber von fundamentaler Bedeutung für die Einschätzung des vom Menschen gemachten Treibhauseffektes. Es geht um die sogenannte „Klima-Sensivität“ und damit DEN Schlüsselbegriff in der physikalischen Diskussion des Treibhauseffektes. Warum der Wasserdampf so entscheidend ist, möchte ich deshalb hier für Nicht-Fachleute einmal erklären.

Mindestens zwei Drittel des natürlichen Treibhauseffektes gehen auf das Konto von Wasserdampf. Kohlendioxid und (in geringerem Ausmaß) Gase wie bodennahes Ozon oder Methan teilen sich lediglich den Rest. Es ist auch weniger die - unstrittige - aber relativ geringe Treibhauswirkung des Kohlendioxids selbst, als vielmehr die Vermutung eines erheblichen Verstärkungseffektes durch Wasserdampf, auf dem das gängige wissenschaftliche Gebäude aufbaut.

Für den Fall einer Verdoppelung der Kohlendioxidkonzentration ergäbe sich eine direkte zusätzliche Treibhauswirkung von nicht einmal einem Grad. Wie kommen dann Prognosen zustande, die für diesen Fall einen Temperaturanstieg um mehrere Grad voraussagen? Dem liegt folgende Hypothese zugrunde: Die ursprüngliche leichte Erwärmung lässt mehr Wasser verdunsten und der zusätzliche Wasserdampf lässt die Temperaturen dann noch mehr steigen. Die Wissenschaftler nennen dies eine „positive Rückkoppelung“. Nur mit Hilfe dieser theoretischen Konstruktion kommen Erwärmungswerte von mehreren Grad zustande.  Die aber wird im wesentlichen vermutet, tragfähige Messungen gab es bislang kaum.

Theoretisch physikalisch ist dieser Prozess klar.  Was aber tatsächlich im komplexen Geschehen der Atmosphäre abläuft, ist unklar. Und in diesem entscheidenden Punkt liegt auch die Achillesferse aller gängigen Klimamodelle und Prognosen. Das Verhalten des Wasserdampfes und die Wolkenbildung sind nämlich kaum verstanden und können auch nicht im Rechner simuliert werden. Verschiedene Wolken in verschiedenen Höhen können wärmende Wirkung (positive Rückkoppelung) aber auch kühlende Wirkung (negative Rückkoppelung) haben. Ihre kühlende Wirkung hat jeder schon einmal erlebt, wenn sich im Sommer eine Wolke vor die Sonne schiebt. Was bei den teilweise gegenläufigen Temperatureffekten unter dem Strich herauskommt, ist schwer zu sagen. Wie groß die Unsicherheit ist, zeigen die Temperatur-Hochrechnungen für den Fall einer Verdoppelung des Kohlendioxids: Sie schwanken um den Faktor drei.

Ein ungeplantes Experiment in dieser Hinsicht brachte der Ausbruch des Vulkans Pinatubo 1991 mit sich. 17 Millionen Tonnen an Aerosolen und Staub gelangten in die Atmosphäre. Sie schirmten das Sonnenlicht auf dem ganzen Globus verstärkt ab und lieferten den Menschen auf der Nordhalbkugel spektakuläre Sonnenuntergänge. Und auch das Klima reagierte: Es kam im Durchschnitt zu einer weltweiten Abkühlung von fast einem halben Grad. Aber es geschah etwas noch viel überraschenderes. Mit den sinkenden Temperaturen nach dem Vulkanausbruch ging auch die globale Zunahme des Kohlendioxids in der Atmosphäre auffallend zurück (von 2,5 Teilen pro Million 1987/88 auf 0,6 Teile pro Million 1991/19992) - und dies obwohl die Menschheit weiter unverdrossen Kohlendioxid in die Luft pustete. Die Kohlendioxidemissionen folgten nach dem Ausbruch des Vulkans eindeutig dem Temperaturverlauf - und nicht umgekehrt. Ändert sich die Erdtemperatur - aus welchen Gründen auch immer - so zieht der Kohlenstoffkreislauf offenbar nach. Da stellt sich natürlich die Frage: Wer folgt eigentlich wem? Was ist Ursache und was ist Wirkung? Und: Wird beides möglicherweise verwechselt? Schließlich haben die sinkenden Kohlendioxidemissionen nicht den Pinatubo zum Ausbruch gebracht.

Das gängige wissenschaftliche Gebäude geht davon aus, dass der vergleichsweise winzige Kohlenstoffkreislauf den gigantischen planetaren Wasserkreislauf in Schwung bringt. Der Geowissenschaftler und Leipniz-Preisträger Jan Veizer ist eine Experte für ökolgische Stoffkreisläufe meint dazu: „Bei beinahe jedem ökologischen Prozess und auf jeder Zeitskala sind der Wasserkreislauf und der Kohlenstoffkreislauf aneinander gekoppelt, aber Wasser ist nun mal um Größenordnungen verfügbarer“, sagt Veizer. „Es ist nicht einfach nur da, um auf Impulse vom Kohlenstoffkreislauf zu warten, ganz im Gegenteil, es formt diesen aktiv.“

Veizer zieht gerne einen Vergleich mit Wirtschaftskreisläufen heran. Man stelle sich einmal die luxemburgische, die deutsche und die EU-Wirtschaft vor. Zwischen allen dreien gibt es viele Wechselwirkungen und Korrelationen. Genau wie zwischen Kohlenstoffkreislauf, Wasserkreislauf und dem Klima. Und auch die Größenordnungen passen ganz gut. Analog zu der gegenwärtig herrschenden Klimalehre müsste nun ein luxemburgisches Konjunkturprogramm genügen, um erst die deutsche Wirtschaft zu beflügeln und anschließend der europäischen Union einen Boom zu bescheren. Allerdings dürfte dies im richtigen Leben nicht der Fall sein. Umgekehrt wird schon eher ein Schuh daraus: Wenn es in der EU gut läuft, dann beflügelt das am Ende auch das Wirtschaftsleben der Luxemburger. Das kleine Konjunkturprogramm des Großherzogtums reitet Huckepack noch oben drauf, ist aber sicherlich nicht der dominierende Faktor.

Und wer bringt die Europäische Union auf Trab? Das ist ein Anstoß von außen denkbar, beispielsweise durch eine florierende Weltwirtschaft. Genauso wie beim Weltklima ein Anstoß von außen denkbar ist, beispielsweise durch die kosmische Strahlung, die sich verändert und über einen komplizierten Mechanismus zu mehr oder weniger Wolken bildet. Die Sonne treibt den Wasserkreislauf an, und diese Antriebsenergie wird, so vermutet Veizer (genau wie eine Reihe Solar- und Atmosphären-Forscher)  von der kosmischen Strahlung über die Wolkenbedeckung gesteuert (ganz so als schiebe man einen Paravent vor ein offenes Feuer). Heraus kommt das irdische Klima - und das regelt über die Temperatur den Kohlenstoffkreislauf. Die menschlichen Emissionen sind dabei so etwas wie ein zusätzliches kleines Konjunkturprogramm. Im Großen und Ganzen reitet der Kohlendioxidkreislauf aber Huckepack auf dem Wasserkreislauf, so wie es auch die erdhistorischen Analysen nahe legen (Da folgte immer das CO2 den Temperaturen und nicht umgekehrt) Im Orchester der Natur gibt es nach Jan Veizer einen kosmischen Dirigenten, sowie den Wasserkreislauf als erste und den Kohlenstoffkreislauf als zweite Geige.

„Die Erde ist ein Wasserplanet. Auch die Lebewesen bestehen zu 60 bis 95 Prozent aus Wasser“, betont Veizer. Bei der Photosynthese müssen Pflanzen fast tausend Wassermoleküle ausatmen, um ein einziges Kohlenstoffmolekül aufzunehmen. Wenn es wärmer wird, beschleunigt sich der irdische Wasserkreislauf, die Bioproduktivität erhöht sich, Bodenorganismen atmen vermehrt Kohlendioxid aus, das Meer ebenfalls. Wenn es kälter wird läuft es umgekehrt - siehe Pinatubo.  Und für diese Sichtweise spricht die neu veröffentlichte Studie.  Die Messungen deuten schlicht und einfach darauf hin, dass der Grad der Erwärmung, der durch eine Zunahme des Kohlendioxids hervorgerufen wird, erheblich geringer ist als bislang angenommen. Im Groben läuft es im Falle einer Verdoppelung des Kohlendioxid-Anteils auf etwa ein Grad mögliche Zunahme hinaus, ein Wert den dissidente Atmosphären-Physiker wie Richard Lindzen vom MIT oder Vertreter der Sonnenhypothese wie Jan Veizer und der israelische Astro-Physiker Nir Shaviv durchaus zugestehen. Das wäre aber bei weitem nicht so dramatisch, wie die heutigen Szenarien (Das IPCC geht in seinem Bericht von einem Wert zwischen 1,4 und 5,8 Grad aus) und läge weit unter dem (im übrigen völlig willkürlich gewählten) „Zweigrad-Ziel“ der gegenwärtigen Klima Politik. 


Entsprechende Hinweise gab es übrigens schon Anfang der neunziger Jahre des vorigen Jahrhunderts in der „peer-reviewed“  Literatur. Große Beachtung wurde diesen Arbeiten nicht geschenkt. Die Kohlendioxid-Konzentration ist seit der vorindustriellen Zeit bislang um etwa ein Drittel angestiegen, von etwa 0,029 Prozent auf heute 0,038 Prozent. Wobei auch wichtig zu wissen ist: Die Funktion des Kohlendioxids ist logarithmisch (Wollte man seine zusätzliche Wirkung noch einmal verdoppeln, müsste man die CO2-Konzentration bereits vervierfachen, dann verachtfachen und so weiter). Seine Wirkung steigt also nicht linear an, sondern jede zugefügte Einheit des Treibhausgases hat eine geringere Wirkung als ihre Vorgängerin. (Genau wie bei einem Treibhaus, bei dem es irgendwann nichts mehr bringt, noch dickere Scheiben zu installieren). Der maximalen Wirkung des Kohlendioxids sind also auch gewisse natürliche Grenzen gesetzt.

 

 

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