Das Klima DK007 - Die Differenzierung des Scheiterns
DK007 - Die Differenzierung des Scheiterns
…und warum wir den Wasserdampf ignorieren
"Das Klima”, der Podcast zur Wissenschaft hinter der Krise. Wir lesen den sechsten Bericht des Weltklimarats und erklären den aktuellen Stand der Klimaforschung.
Wir sind bei Kapitel 3 des IPCC-Berichts angekommen und damit dem, was wir Menschen so getrieben haben. Nix gutes, was das Klima angeht, das kann man sich denken. Um das ganze aber auch wissenschaftlich seriös abzusichern, geht es um dritten Kapitel ganzt explizit darum, welchen Anteil die diversen menschlichen Aktivitäten an den beobachteten Änderungen in allen Bereichen des Klimasystems haben. Darum klären wir zuerst einmal, wie man das eigentlich ausrechnet (Spoiler: Man braucht jede Menge Methoden mit seltsamen Akronymen). Danach schauen wir ein bisschen im Detail auf die Mechanismen des Klimawandels und vor allem zurück in die Geschichte seiner Erforschung. Wie lange wissen wir eigentlich schon, dass wir das Klima verändern? Und wer hat das rausgefunden? Am Ende erklärt Claudia noch ganz konkret, was an menschengemachten Veränderungen in der Atmosphäre stattfgefunden hat. Inklusive chaotischer Variabilitäten, der überraschenden Verbindung zwischen Monsun und Mikrochips und dem - zu Recht! - vernachlässigten Wasserdampf. Außerdem: Geht zur Wahl! Und zum Klimastreik!
Grüße an Veronika Eyring
Veronika Eyring ist eine koordinierende Hauptautorin von Kapitel 3. Sie ist Leiterin der Abteilung für Erdsystemmodellevaluierung und -analyse am Institut für Physik der Atmosphäre des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Außerdem erhielt sie 2021 (und nicht 2020 wie Claudia im Podcast fälschlicherweise behauptet) den Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis für ihre herausragenden Leistungen in der Klimamodellierung.
Wie schuld sind wir Menschen (bis jetzt)?
In Kapitel 2 ging es um eine allgemeine Feststellung von all dem, was sich im Klimasystem der Erde so geändert hat. Kapitel 3 will nun klären, welchen Anteil wir Menschen daran haben. Das ist nicht nur an sich wichtig, sondern vor allem wichtig, wenn wir die Ziele des Pariser Klimaabkommens erfüllen wollen. Denn um mit klimaschädlichen Verhalten aufzuhören, müssen wir ja zuerst einmal wissen, was wir bis jetzt angerichtet haben.
*Akronym-Overkill: CMIP, MIP und andere Modelle
Die Veränderungen im Klimasystem zu beobachten, ist vergleichsweise einfach. Was zwar so auch nicht ganz stimmt, aber es ist auf jeden Fall einfacher, als herauszufinden, welchen Anteil an dieser beobachteten Veränderung die menschlichen Aktivitäten haben. Das IPCC macht das CMIPs, MIPs, CVDP und ESMValTool. Das sind jede Menge Akronyme, die am Ende darauf hinauslaufen, das Klima im Computer zu simulieren und die menschlichen Akivitäten dabei einmal wegzulassen und einmal nicht. In der Praxis ist das natürlich SEHR viel komplizierter, weswegen wir uns diesem Thema auch ausführlich im Podcast widmen. Denn es braucht natürlich vereinheitliche Modelle (das sind die CMIPs), es braucht vereinheitlichte Arten, das Klimamodell zu betrachten (das sind die MIPs) und es braucht standardisierte Datenauswertungsmethoden (das sind CVDP und ESMAValTool). Wer noch mehr über die CMIPs lesen will, kann das hier tun und sich hier ein Video dazuansehen. Mehr zu den MIP-Klimaexperimenten findet man hier. Und wer gerne selbst mit den Datenauswertungsprogrammen rumspielen will, schaut hier oder hier.
Treibhauseffekt physikalisch
Wir haben schon oft über den Treibhauseffekt gesprochen, ihn aber noch nie näher erläutert, denn er ist nur ein kleiner Teil des Strahlungshaushalts unseres Erdsystems. Deshalb reden wir in dieser Folge ausführlicher darüber. Wir kennen die Energie (Solarkonstante), die wir von der Sonne in Form von kurzwelliger Strahlung abkriegen und wissen, dass ein Teil davon direkt wieder reflektiert wird und somit keine Energie ins System einbringt. Ein Hoch auf die Albedo dafür. Die restliche Strahlung wird aber von unserer Atmosphäre und der Erdoberfläche aufgenommen, die sich deshalb beide erwärmen. Die Moleküle geraten in Schwingung und geben dadurch ihrerseits langwellige Strahlung (Wärmestrahlung) ab. Aber all das hat noch nichts mit dem Treibhauseffekt zu tun, denn wäre es nur das was passiert, hätte wir im Mittel frostige -18°C auf der Erdoberfläche. Nicht so schön. Der Treibhauseffekt kommt erst jetzt ins Spiel, denn für langwellige Wärmestrahlung ist unsere Atmosphäre nicht sehr durchlässig (wenn wir nicht gerade durchs atmosphärische Fenster schauen) und deshalb wird ein großer Teil der Wärmestrahlung von der Erdoberfläche in der Atmosphäre durch die Treibhausgase absorbiert. Diese strahlen die zusätzliche Energie dann wieder aus und zwar Richtung Weltraum, aber auch zurück Richtung Erdoberfläche. Dieser Wärmestau ist der Treibhauseffekt und er beschert uns, in seiner natürlichen Form, im Mittel lauschige 15°C auf der Erdoberfläche. Eigentlich etwas gutes, wenn man ihn nicht künstlich weiter hochdreht.
Treibhauseffekt historisch
Es hat ein wenig gedauert, bis wir verstanden haben, wie das mit dem Klimawandel funktioniert. Zuerst einmal musste wir rausfinden, dass sich das Klima überhaupt ändern kann und das hat so richtig erst im 17. Jahrhundert begonnen. So richtig konkret verstanden haben wir das aber erst im 19. Jahrhundert. Da hat Joseph Fourier als erster auch mathematisch-physikalisch korrekt beschrieben, wie Treibhausgase die Erde erwärmen können (und mehr dazu kann man hier nachhören). Lange Zeit dachte man, dass John Tyndall derjenige gewesen ist, der als erster den konkreten Zusammenhang zwischen der Menge an CO2 in der Atmosphäre und der Temperatur der Erde beschrieben hat. Was er definitiv getan hat, und noch viel mehr spannende Sachen. Aber unabhängig davon und ein paar Jahre früher hat die amerikanische Frauenrechtlerin und Chemikerin Eunice Newton Foote diesen Zusammenhang ebenfalls entdeckt (hier gibt es noch ein Video dazu). Ihr Beitrag wurde - wie so oft bei der wissenschaftlichen Arbeit von Frauen - lange Zeit ignoriert und vergessen. Erst 2010 hat man ihre Aufzeichnungen wieder “entdeckt”.
Die Geschichte der Meteorologie ist überhaupt ein sehr spannendes Thema und deswegen empfehlen wir euch dazu das Buch “Das Wetter-Experiment: Von den Pionieren der Meteorologie” von Peter Moore.
Variabilitäten
Die interne Variabilität beschreibt die Veränderung des Klimasystems, die durch dessen chaotische Natur und den “Schmetterlingseffekt zustande kommt” (im Gegensatz zur externen Variabilität durch z.B. die Sonne und Vulkane). Auf Zeitskalen um die 30 bis 40 Jahren haben diese natürlichen Schwankungen einen erheblichen Einfluss und können längerfristige Trends überdecken. Im Bericht wird deshalb genau geschaut, ob die Klimamodelle diese internen Schwankungen gut abbilden, insbesondere bei der Erdoberflächentemperatur. Das Vertrauen ist sehr hoch, dass die Modelle gut genug sind. um eine vom Menschen verursachte Erwärmung nachzuweisen und zuzuordnen. Was man besonders schön in Abbildung 3.8 des Berichts sehen kann:
Die Übereinstimmung zwischen der beobachteten Erderwärmung (ganz links in grau) und der dem Menschen zugeschriebenen Erwärmung (in orange) spricht für sich.
Bei Abbildung 3.9 rät Claudia zu wachsamen Augen, denn hier sind die Achsen ein wenig uneinheitlich, was einen Vergleich der Erwärmungen unterschiedlicher Regionen nur durch die Betrachtung der Abbildung schwer macht.
Warum kümmern wir uns nicht um den Wasserdampf?
Das deutsche Klimakonsortium (DKK) schreibt: “Wasserdampf ist das wichtigste Treibhausgas in der Erdatmosphäre.“ Aber warum reden wir dann immer nur über CO2, Methan und Co? Das liegt hauptsächlich daran, dass die Menge an Wasserdampf in der Atmosphäre im Allgemeinen mit der Zeit nicht wesentlich schwankt, solange die Temperatur stabil ist. Kurz gesagt: Wasserdampf ist kein Emissionsgas. Wir pusten keinen zusätzlichen Wasserdampf in den Wasserkreislauf. Die Konzentration von Wasserdampf in der Atmosphäre steigt zwar, aber das verursacht der Mensch nicht direkt, sondern indirekt über die Temperaturerhöhung.
Unsicherer Niederschlag, Monsun und Mikrochips
Wie wir mittlerweile wissen, ist es beim Niederschlag schwierig, eindeutige Aussagen zu machen. Für die mittleren Breiten, in denen wir ja leben, hat der menschliche Einfluss aber wahrscheinlich zu den veränderten Niederschlägen seit Mitte des 20. Jahrhunderts beigetragen. Der Blick auf großskalige Niederschläge hingegen, wie den Monsun, sieht anders aus.
Dort wo die Sonneneinstrahlung senkrecht auf die Erde fällt, erwärmt sich die Luft besonders stark und nimmt über dem Ozean viel Wasser auf. Diese feuchte warme Lufte steigt auf und es regnet. Da die Erdachse sich mit den Jahreszeiten neigt, passiert das mal nördlich und mal südlich vom Äquator. Luft strömt dann von Norden und Süden in dieses Gebiet nach. Diese Zone, in der die Luft zusammen strömt, also konvergiert, nennt man Innertropische Konvergenzzone (ITCZ). Liegt sie im Nordhalbkugelsommer nördlich vom Äquator, wird (dank der Corioliskraft) der Südost-Passat beim Überwehen des Äquators zum Südwest-Wind und z.B. über Indien zum Südwest-Monsun.Warme feuchte Luft weht gegen den Himalaya und beschert der Region ganz viel Regen in sehr kurzer Zeit.
Wer das nochmal graphisch sehen mag, kann sich dieses Video zum Monsun und dieses zur ITCZ ansehen.
Während anthropogene Treibhausgase den Monsunniederschlag über Land gesteigert haben, wurde dieser Trend bis in die 80er durch anthropogene Aerosole überdeckt. Man hat jedoch mittleres Vertrauen darin, dass auf der Nordhalbkugel interne Variabilität im Einfluss auf die Veränderung des Monsuns dominiert.
Und wer sich jetzt denkt: Veränderter Monsun, was geht mich das an?, sollte vielleicht einen Blick auf die großen Zusammenhänge werfen. Schwächerer Monsun heißt weniger Regen, heißt stärkere Dürre, heißt weniger Wasser und Wasser brauchen wir nicht nur zum Trinken, sondern auch für die Wirtschaft. Insbesondere für die Herstellung von Mikrochips. Die durch die Klimakrise verursachten Änderungen in den Wettermustern sind also durchaus mitverantwortlich für den weltweiten Mangel an Computerchips und damit in letzter Konsequenz einer der Gründe, warum man sich derzeit zum Beispiel keine Playstation 5 kaufen kann. Tja, so kanns gehen (mehr dazu kann man hier - kostenpflichtig - nachlesen.
Klimastreik und Bundestagswahl
Am 24. September 2021 finden überall auf der Welt Aktionen zum “Klimastreik” statt. In Österreich, in Deutschland und überall sonst auch. Schaut doch mal, was bei euch so passiert und ob ihr nicht Lust habt, euch zu beteiligen.
Ansonsten kann man - in Deutschland - auch noch zwei Tage später etwas zum Klimaschutz beitragen. Nämlich bei der Bundestagswahl am 26. September 2021 und was die einzelnen Parteien so zum Klima zu sagen haben, kann man zum Beispiel hier nachlesen.
Weiterführende Informationen
Kapitel 3 des Klimaberichts ist hier als pdf downloadbar.
Kontakt und weitere Projekte
Wenn ihr Fragen oder Feedback habt, dann schickt uns einfach eine Email an podcast@dasklima.fm. Alle Folgen und alle Shownotes findet ihr unter https://dasklima.fm.
Florian könnt ihr in seinem Podcast “Sternengeschichten” zuhören, zum Beispiel hier: https://sternengeschichten.podigee.io/ oder bei Spotify - und überall sonst wo es Podcasts gibt. Außerdem ist er auch noch regelmäßig im Science Busters Podcast und bei WRINT Wissenschaft”-Podcast zu hören (den es ebenfalls bei Spotify gibt). Mit der Astronomin Ruth Grützbauch veröffentlicht er den Podcast “Das Universum”.
Claudia forscht und lehrt an der TH Köln rund um Wissenschaftskommunikation und Bibliotheken und plaudert im Twitch-Stream “Forschungstrom” regelmäßig über Wissenschaft.
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