2. Was das Klima antreibt. CO2 und andere Faktoren

In diesem Abschnitt gebe ich einen Überblick über die wichtigsten, für die Klimaentwicklung genannten Faktoren und referiere Ergebnisse sowie Überlegungen aus der wissenschaftlichen Gemeinschaft. Vorweg gilt es, eine populäre Auffassung zu revidieren. Diese lässt sich folgendermaßen zusammenfassen: CO2 ist, neben Methan CH4, das wichtigste Treibhausgas.25 Je mehr CO2 in der Atmosphäre, desto höher die Erdtemperatur. Das ist schlichtweg falsch und zwar aus zumindest zwei Gründen. Erstens: CO2 wirkt nicht linear, sondern logarithmisch (dazu weiter unten mehr), zweitens: Das wichtigste Treibhausgas lautet Wasserdampf, H2O. »Wasserdampf und Wolken tragen zu ungefähr 70 Prozent zum Treibhauseffekt bei, während CO2 einen Anteil von ungefähr 20 bis 30 Prozent hat«,26 so Robert Zimmermann vom Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation in Göttingen.

»Eine unabhängige Methode zur Schätzung des weltweiten durchschnittlichen Verhältnisses von Wasserdampfmolekülen zu CO2-Molekülen führt zu demselben Ergebnis, d. h. CO2 ist für etwa 2,7 % des gesamten Strahlungsantriebs aller Treibhausgase verantwortlich. Jede dieser beiden unabhängigen Methoden reicht für sich genommen aus, um zu beweisen, dass CO2 in viel geringerem Maße zur globalen Erwärmung beiträgt, als bisher angenommen wurde. Ein weiteres wichtiges Ergebnis beider Methoden ist, dass im Durchschnitt etwa 96 % der derzeitigen globalen Erwärmung auf Wasserdampf zurückzuführen sind. Die Faktoren, die die Menge des Wasserdampfs in der Atmosphäre kontrollieren, steuern also die atmosphärische Temperatur.« (H. D. Lightfoot et.al. 2014, 16)

Die Intensität des Wasserdampfes kann auch unabhängig vom CO2-Einfluss steigen. »Der Unterwasservulkan Hunga Tonga-Hunga Ha'apai war am 14. und dann vor allem am 15. Januar 2022 mit immenser Wucht ausgebrochen.«27 Er schleuderte riesige Mengen von Wasserdampf in die Atmosphäre, etwa 10 % der bisherigen Gesamtmenge. »Der H2O-Überschuss in der Stratosphäre wird über Jahre hinweg bestehen bleiben, könnte die Chemie und Dynamik der Stratosphäre beeinflussen und zu einer Erwärmung der Erdoberfläche führen.« (Millán et al. 2022, 1) Auch die NASA konstatiert auf ihrer Webseite: »Die riesige Menge an Wasserdampf, die in die Atmosphäre geschleudert wurde, wie das Mikrowellenmessgerät der NASA feststellte, könnte zu einer vorübergehenden Erwärmung der Erdoberfläche führen.«28 Üblicherweise senken Vulkanausbrüche die Temperaturen, weil die hochgeschleuderten Aerosole die Einstrahlung des Sonnenlichtes abmindern, in diesem Falle war es jedoch anders, der Effekt des freigesetzten Wasserdampfes übertraf diesen üblichen Effekt bei weitem. Es handelte sich zweifellos um ein singuläres Ereignis, das nicht verallgemeinernd als Ursache für die Erderwärmung genannt werden kann. Aber es war zweifellos ein Faktor, der bezeichnenderweise in der öffentlichen Berichterstattung vollkommen ignoriert wurde.

Klimasensitivität

Allerdings, und da sind wir wieder bei CO2, ist ein erhöhter Anteil von Wasserdampf in der Atmosphäre grundsätzlich eine Folge der durch CO2 bewirkten Erwärmung. Der erhöhte Anteil des Wasserdampfes zählt zur sogenannten Klimasensitivität von CO2, auch als Erderwärmungswirksamkeit bezeichnet. Einfach ausgedrückt, die durch die erhöhte CO2-Konzentration bewirkte Erderwärmung erhöht unter anderem den Wasserdampfgehalt in der Luft, dieser wiederum zieht weitere Wirkungen nach sich, etwa eine verstärkte Wolkenbedeckung. Diese Ursachen werden wieder zu Wirkungen, die als weitere Ursachen wirken. Ob und in welchem Ausmaß diese Rückkopplungsschleifen zureichend zu berechnen sind, kann ich nicht beurteilen. Dass sie sehr komplexe und auch fehleranfällige Berechnungen erfordern, ist jedoch evident.

»Die Frage der Rückkopplungen ist im weitesten Sinne die gesamte Frage des Klimawandels: Wie stark und auf welche Weise kann man erwarten, dass die Erde auf einen Anstieg der durchschnittlichen Oberflächentemperatur in der Größenordnung von 1 Grad reagiert, der sich aus einer eventuellen Verdoppelung der CO2-Konzentration in der Atmosphäre ergibt? Und welche weiteren Temperaturveränderungen könnten sich aus dieser Reaktion ergeben? Dies sind natürlich Fragen, die von den Klimawissenschaftlern zu klären sind.« (Wilson D. et.al. 2014, 10) Aber sind sie auch zureichend geklärt? Hans von Storch: »Es gibt eine inhärente Unsicherheit, die auch durch die beste Wissenschaft nicht kurzfristig beseitigt werden kann. Im Falle der Klimaforschung ist es die sogenannte Klimasensitivität, also der Anstieg der Gleichgewichtstemperatur nach Verdopplung der Kohlendioxidkonzentration.« (von Storch 2023, 155)

Wie unsicher nun diese Prognosen sind, zeigen Fritz Vahrenholt und Sebastian Lüning auf: »Kein ernstzunehmender Wissenschaftler bezweifelt einen Treibhauseffekt des CO2. Doch die entscheidende Frage ist, wie groß ist er und welche Folgen hat er? So gibt etwa das IPCC die entscheidende Größe der Klimasensitivität - also die Temperaturentwicklung bei Verdoppelung des CO2-Gehalts in der Luft von vorindustriellen 280 ppm auf zukünftige 560 ppm - mit einem Streubereich von 1,5 bis 4,5 Grad an.« (Lüning, Vahrenholt 2021, 330) Ob sich die Erde bei einer weiteren Erhöhung des Ppm-Gehalts um 1,5 oder um 4,5 Grad durchschnittlich erwärmt, das ist der Unterschied ums Ganze! Aktuell steigt der Ppm-Gehalt pro Jahr um 2 ppm (Quelle: Lüning, Vahrenholt 2021, 102), 560 ppm wären bei gleichbleibenden Emissionen also etwa im Jahre 2100 erreicht.29

Die Wirkung von CO2 ist nicht linear, sondern logarithmisch30

Aber die Komplexität der Klimasensitivität ist nicht das ganze Problem. Die Physik des Treibhauseffektes der Gase ist ausgesprochen diffizil und je genauer man sich mit der wissenschaftlichen Literatur dazu beschäftigt, erkennt man: Der Teufel steckt im Detail. Entscheidend ist die abnehmende, logarithmische Wirkung der CO2-Konzentration auf den Treibhauseffekt. Wijngaarden und Happer31 haben dazu wichtige Forschungsergebnisse veröffentlicht.

Ich zitiere aus ihrer Arbeit Infrared Forcing by Greenhouse Gases. »Die beiden Ziele dieser Überprüfung waren: (1) eine rigorose Überprüfung der grundlegenden Physik der Strahlungstransfers in der wolkenfreien Erd­atmosphäre und (2) die Darstellung quantitativer Informationen über die relativen Antriebskräfte der natürlich vorkommenden Treibhausgas-Moleküle H2O, CO2, O3, N2O und CH4.« (van Wijngaarden et.al, 2019, 48f) Als Ergebnis wird angegeben: »Die auffallendste Tatsache über den Strahlungstransfer in der Erdatmosphäre wird in folgenden Abbildungen zusammengefasst (Abb. 10-12). Große relative Änderungen der Konzentrationen von Treibhausgasen gegenüber den derzeitigen Werten bewirken relativ kleine Änderungen der Wirkung. Eine Verdopplung der derzeitigen Konzentrationen der Treibhausgase CO2, N2O und CH4 erhöht die Antriebe um nur wenige Prozent für wolkenfreie Teile der Atmosphäre.« (van Wijngaarden et.al, 2019, 50) In einer ein Jahr später veröffentlichten Studie heißt es:

»Eine Verdopplung der derzeitigen Konzentrationen der Treibhausgase CO2, N2O und CH4 erhöht die Antriebe um einige Prozent für wolkenfreie Teile der Atmosphäre. (.) Ein Treibhausgas stört und vermindert die Treibhauswirkung aller anderen. Die Selbstinterferenz eines Treibhausgases mit sich selbst, die Sättigung, ist jedoch ein viel größerer Effekt als die Interferenz zwischen verschiedenen Gasen. (.) Für den Fall einer festen absoluten Luftfeuchtigkeit erwärmt sich die Oberfläche um 1,4 K, was sehr gut mit anderen Arbeiten übereinstimmt (.). Die Erwärmung der Oberfläche nimmt im Fall einer Wasserrückkopplung bei fester relativer Luftfeuchtigkeit deutlich zu. Unser Ergebnis von 2,3 K liegt innerhalb von 0,1 K der von zwei anderen Gruppen ermittelten Werte sowie einer separaten Berechnung (.).« (van Wijngaarden et.al 2020, 34)32

Es ist Konsens, dass die Wirkung auf das Klima durch den Anstieg der Konzentration von CO2 in der Atmosphäre logarithmisch und keinesfalls linear wirkt. Das bedeutet vereinfacht ausgedrückt: »Würde CO2 allein und ohne Verstärkermechanismen wirken, so würde die globale Temperatur bei jeder Verdoppelung der CO2-Konzentration in der Atmosphäre um gut 1° C ansteigen.« (Lüning, Vahrenholt 2021, 109) Auch Stefan Rahmstorf, einer der Vordenker des Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung, formuliert in einer Polemik mit ärgerlichem Unterton: »Doch der CO2-Effekt ist logarithmisch (.), sodass ein exponentieller CO2-Anstieg zu einem linearen Temperaturanstieg führt.«33 Trotzdem begründet das deutsche...