Das richtige Klima.

Die Temperatur der Erde - ein Balanceakt.

Die Temperaturen auf unserer Erde reichen von eisiger Kälte (- 89 Grad Celsius) bis zur glühenden Hitze (+ 57 Grad Celsius). Mit Daten von Wetterstationen weltweit und von Satelliten wird die durchschnittliche Jahresmitteltemperatur der Erde errechnet und beträgt derzeit 15 Grad Celsius.

Die Sonne - mit einer Oberflächentemperatur von 5600 Grad Celsius - ist der Energielieferant für die Erde. Die durchschnittliche Energie, die auf die Erde trifft, beträgt 340 Watt/m2. Die kurzwellige Sonnenstrahlung wird an der Erdoberfläche zu einem großen Teil absorbiert und damit in Wärme umgewandelt. Die Energieabstrahlung der Sonne schwankt mit der Sonnenaktivität. Bekannt sind 11-Jahre- (Schwankung um ca. 0,1%) und 80-Jahre-Perioden. Seit 1980 messen Satelliten die Sonnenstrahlung. Die auf der Erde ankommende Sonnenstrahlung unterliegt zudem Schwankungen, wenn sich Parameter der Erdbahn um die Sonne ändern. Diese Schwankungen vollziehen sich in Perioden von einigen 10.000 bis zu einigen 100.000 Jahren und verursachen nach heutigem Kenntnisstand die Eiszeitzyklen.

Über den Einfluss einer veränderten Energiezufuhr auf das Klima auf der Erde gibt es unterschiedliche Meinungen unter den Wissenschaftlern. Im 4. Sachstandsbericht vom Zwischenstaatlichen Ausschuss für Klimaänderungen (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) der Vereinten Nationen, beträgt der seit dem Jahr 1750 durch Änderungen der Sonneneinstrahlung verursachte Klimaeffekt nur etwa ein Zehntel des anthropogenen (durch den Menschen verursachten) Effektes. 

Ein weiterer Einflussfaktor auf das Klima auf der Erde ist die Filterwirkung der Atmosphäre auf die vorwiegend langwellige Wärmeabstrahlung von der Erde in den Weltraum. Die Filterwirkung wird durch die so genannten Treibhausgase verursacht. Treibhausgase können aufgrund ihrer chemischen Natur in unterschiedlichem Ausmaß die Wärmestrahlung absorbieren und so die Wärme in die Atmosphäre reflektieren.  

Ohne diese "Schutzglocke" würde die Wärmestrahlung in das Weltall zurückstrahlen. Dieser Treibhauseffekt ist für die Warmblüter der Erde lebensnotwendig. Ohne Kohlenstoffdioxid und ohne Wasserdampf würde Leben auf der Erde kaum möglich sein, die Erde wäre um ca. 33 Grad Celsius kälter. 

Wasserdampf ist das wichtigste Treibhausgas, mit etwa 60 % Beitrag zum natürlichen Treibhauseffekt. Er entstammt überwiegend dem Wasserkreislauf (Ozean – Verdunstung – Niederschlag - Speicherung im Erdreich) plus einem kleinen Anteil aus dem Vulkanismus. Durch die globale Erwärmung steigt die Verdunstungsrate. Wasserdampf bewirkt zwei entgegen gesetzte Effekte: Einerseits eine Verstärkung des Treibhauseffektes und andererseits  vermehrte Wolkenbildung - dadurch kann weniger Sonnenlicht bis zum Erdboden vorzudringen und diesen erwärmen.

Kohlenstoffdioxid ist wie das Wasser für das Leben auf der Erde von großer Bedeutung. Pflanzen produzieren daraus mit Wasser und Hilfe von Lichtenergie  Sauerstoff und Stärke (Photosynthese). Tiere und Menschen atmen Sauerstoff ein und verbrennen ihn zusammen mit Zucker in ihren Muskeln, als Abfallprodukt entsteht Kohlenstoffdioxid und der Kreislauf beginnt von neuem.

Kohlenstoffdioxid (CO2) ist mit einem Anteil von etwa 0,038 Prozent (ca. 380 parts per million, ppm) in der Atmosphäre enthalten und hat einen Anteil von ca. 20 % am natürlichen Treibhauseffekt. Es entsteht u. a. bei Brandrodungen und der Verbrennung fossiler Energieträger (durch Verkehr, Heizen, Stromerzeugung, Industrie) und wird im Schnitt erst nach 120 Jahren in der Atmosphäre abgebaut. 

Fossile Brennstoffe haben sich im Laufe von Millionen Jahren aus ehemaligen Pflanzenresten gebildet. Sie sind organischen Ursprungs und bestehen aus Kohlenwasserstoffen. Bei der Verbrennung werden die Kohlenstoffatome zu Kohlenstoffdioxid und die Wasserstoffatome zu Wasserdampf oxidiert, dabei wird Energie in Form von Wärme frei. In den letzten 100 Jahren stieg der durchschnittliche  Kohlenstoffdioxidgehalt in der Atmosphäre von ca. 300 ppm auf 370 ppm. Im selben Zeitraum ist die durchschnittliche Temperatur der Erde um ca. 0,8 Grad Celsius gestiegen. Kohlenstoffdioxid macht etwa 60 % des vom Menschen verursachten zusätzlichen Treibhauseffekts aus. Der weltweite anthropogene CO2-Ausstoß betrug im Jahr 2006 ca. 32 Gigatonnen (Gt). Die geogene, also natürliche CO2-Produktion beträgt ca. 550 Gt pro Jahr. Dieser steht jedoch ein etwa gleich hoher natürlicher Verbrauch, insbesondere durch Photosynthese, aber auch durch Bindung in Kalk bildenden Organismen gegenüber. Der menschliche Ausstoß wird vermutlich jedoch durch Zunahme dieser Bindungsmechanismen nur zu einem Teil ausgeglichen. Der Grad der Bindung zusätzlichen Kohlenstoffdioxides ist einer der größten Unsicherheitsfaktoren der Klimamodelle zum anthropogenen Treibhauseffekt.

Methan (CH4) kommt nur in Spuren in der Atmosphäre vor (< 2 ppm). Anthropogenes Methan entsteht circa zur einen Hälfte in der Land- und Forstwirtschaft und anderweitiger Nutzung von Land und Biomaterial, in der Massentierhaltung, in Klärwerken und Mülldeponien. Zur anderen Hälfte wird es durch die Industrie durch Leckagen bei Förderung, Transport und Verarbeitung vor allem von Erdgas und bei der nie ganz vollständigen Verbrennung beim Abfackeln von nicht marktfähigen oder technisch nicht verwertbaren Gasen frei. Methan wird auch bei vielen Stauseen freigesetzt. Der See wird geflutet ohne organisches Material abzubauen und es wird im Verlauf organisches Material über Zuläufe zugeschwemmt. Das lagernde organische Material wird von Mikroorganismen zersetzt und dabei wird Methan produziert. 

Ein indirekter Effekt ist dessen Freisetzung beim weiteren Auftauen von Dauerfrostböden. Eine weitere solche Quelle ist in großen Mengen an und in den Kontinentalrändern im Meer lagerndes Methanhydrat, ein Feststoff, der bei Erwärmung zu Methan und Wasser zerfällt. Methan trägt aufgrund seiner hohen Wirkung (25-mal so wirksam wie CO2) mit rund 20 % zum anthropogenen Treibhauseffekt bei. Die Verweildauer in der Atmosphäre ist mit 9 bis 15 Jahren deutlich kürzer als bei CO2. Von der weltweit anthropogen emittierten Methan-Menge (etwa 5.900 Mt CO2-Äquivalent) stammen etwa 37 % direkt oder indirekt aus der Viehhaltung. 

Davon wiederum stammt der größte Teil aus Fermentationsprozessen im Magen von Wiederkäuern. 

Der globale mittlere Methan-Gehalt der Atmosphäre hat sich seit vorindustriellen Zeiten (1750) von rund 600 ppb auf 1.751 ppb im Jahr 1999 erhöht. Im Zeitraum von 1999 bis 2007 hat der Methan-Gehalt der Atmosphäre nicht mehr zugenommen. Es ist damit weit mehr Methan in der Atmosphäre, als jemals während der letzten 650.000 Jahre. In dieser Zeit schwankte der Methangehalt zwischen 320 und 790 ppb, wie anhand von Eisbohrkernen nachgewiesen werden konnte. 

Weitere -  von Menschen produzierte "Treibhausgase" sind die Chlor-Fluor- Kohlenwasserstoffe (CFKW),  Ozon und Distickstoffoxid.  Auch die Menge an Aerosolen in der Atmosphäre hat Einfluss auf den Treibhauseffekt. Ein Aerosol liegt vor, wenn flüssige oder feste Stoffe in fein verteilter Form mit Gasen vermischt sind. So wirken z. B. die aus den Abgasen stammenden Russteilchen dem Treibhauseffekt entgegen, da sie zu einer geringfügigen Verdunkelung führen und Abgasfiltern verstärken die Treibhauswirkung. 

Wie die Geschichte zeigt, sind die nicht vom Menschen beeinflussbaren Klimafaktoren für das Leben auf der Erde von entscheidender Bedeutung. Umso wichtiger ist es - und das im besonderen Maße für die nachkommenden Generationen - negative Entwicklungen nicht durch beeinflussbare Effekte zu verstärken. 2008 hat China mit 6 Milliarden Tonnen CO2-Ausstoß die USA knapp überholt. Der jährliche Pro-Kopf-CO2-Ausstoß liegt in China bei 4,6 Tonnen, in der USA bei 19 Tonnen (und in Deutschland bei 12 Tonnen). Ohne Maßnahmen - bei einer ähnlichen Weiterentwicklung der Wirtschaftsleistung in China - würden sich die Emissionen auf 17 Milliarden Tonnen erhöhen. Ähnliche Zuwachsraten würden auch für Indien (derzeit 1,3 Milliarden Tonnen) zu erwarten sein.

Was kann / muss nun geschehen ? 

Es liegt in der Natur der Sache, dass der anthropogene Treibhauseffekt von der Anzahl der Menschen auf der Erde abhängt. Daher: Wir müssen effektiv und sparsam mit Energie umgehen: Im Gewerbe und in der Industrie, in den Städten und Gemeinden, im Haushalt und im Verkehr. 

Und es bedarf einer "klimaschonenden" Energieerzeugung, einer Verwertung der quasi unendlich vorhandenen natürlichen Energien: 

Die Energie der Sonne, der Luft- und Wasserströmungen und der Gezeiten. Um die stark fluktuierenden natürlichen Energiequellen - Sonne, Wind und Wasser - effizient nutzen zu können, sind neue Speichertechnologien nötig, um die Spitzenlastenergie bereitstellen zu können. Etwa in dem die überschüssige Energie mittels Druckluft gespeichert wird. In Analogie zu einem mit Wasser betriebenen Pumpspeicherkraftwerk, bei dem Wasser aus einem hoch gelegenen Speichersee über Fallrohre nach unten fließt und dabei Turbinen und damit Generatoren antreibt, wird beim Druckluft-Speicherkraftwerk bei Energieüberschuss mittels Kompressoren Druckluft in einer unterirdischen Kaverne gespeichert. 
Bei hoher Energienachfrage wird die Luft wieder entspannt; über Gasturbinen wird dadurch ein Generator angetrieben. Gegenüber einem herkömmlichen Speicherkraftwerk liegt der Vorteil im geringen oberirdischen Flächenbedarf und in der Unabhängigkeit von Geländeformationen. Für die Energieübertragung - z.B. von Solarkraftwerken in Spanien zu Wasserspeicherkraftwerken in Norwegen - sind intelligente Netze erforderlich um einen hohen Wirkungsgrad zu gewährleisten. 

Und wir brauchen neue Wege für die Ernährung: Mehr pflanzliche Nahrung. Denn zwischen jeder Stufe in der Nahrungskette liegt in etwa der Faktor 10. Wird eine Landeinheit benötigt, um einen Menschen mit pflanzlicher Nahrung zu ernähren, dann sind es 10 Landeinheiten um einen Menschen mit tierischen Lebensmitteln von Pflanzenfressern zu ernähren. 

Klimaschutz ist auch Ernährungsschutz. 
Die Landwirtschaft verursacht ein Drittel der CO2-Emissionen und ist somit auch Mitverursacher. Daher dürfen Klimaforscher, Naturschützer und Agrarfachleute ihre Aufgaben nicht getrennt verfolgen, sondern müssen zusammenarbeiten um aus der Sackgasse zu kommen. Wir müssen Landwirtschaft so betreiben, dass sie Kohlenstoff bindet, nicht freisetzt. Das bedeutet einen Stopp der Entwaldung, beispielsweise in Ländern, in denen Wälder für Palmöl und Sojaplantagen fallen. 
Es muss auch sichergestellt werden, dass Agrartreibstoffe nachhaltig produziert werden, ohne das Hungerproblem zu verschärfen.
Wir müssen den Boden schonender bewirtschaften, so dass mehr CO2-speicherndes Grünland erhalten bleibt. Ungebremster Klimawandel würde dazu führen, dass Anbauflächen austrocknen oder überschwemmt werden, neue Tier- und Pflanzenkrankheiten entstehen und die Erträge sinken. Wir müssen mehr Lebensmittel produzieren, während sich die Anbauflächen im Süden deutlich verkleinern. 

Warum sollten die Kleinbauern in Asien und Afrika nicht davon profitieren, wenn sie auf ihren Flächen ebenso effizient, vielleicht sogar billiger, Kohlenstoff binden können ?