Klimaerwärmung – offene Fragen

Nun ging ja kürzlich die Kopenhagen Konferenz zu Ende, bei der über Abkommen, Reduktionen und Zahlen gefeilscht wurde – das alles suggeriert als sei alles bekannt, als wüsste man genau was man tun müsste um die Klimaveränderung aufzuhalten. doch ich denke dem ist nicht so. Hier ein paar offene Fragen und eine die nur in den USA als offen gilt:

Erwärmt Kohlendioxid die Erde?

Nun die Frage ist auf den ersten Blick berechtigt, Macht doch Kohlkendioxid nur 0,3 % der Atmosphäre aus. Doch es ist unzweifelhaft. Dazu muss ich nicht mal Klimatologie sein: Alle organischen oder gasförmigen Verbindungen mit mehr als 2 Atomen absorbieren Infrarotstrahlen um Schwingungen der Bindungen anzuregen. Das bekommt man im Chemiestudium vermittelt und es ist Basis der Infrarotspektroskopie, mit der man die Struktur und Zusammensetzung von organischen Substanzen aufklären kann. Die Methode wird seit Jahrzehnten eingesetzt.

Kohlendioxid ist übrigens dabei echt ineffizient. Die C=O Doppelbindung ist recht stark und damit schwingt sie kaum. Viel stärker ist der Effekt bei C-H Einfachbindungen wobei bei Kohlenwasserstoffen noch hinzukommt, das jede Bindung Energie aufnehmen kann. Die Zahl der Freiheitsgrade und damit die Zahl der Stellen am Spektrum wo ein Molekül Energie aufnehmen kann nimmt dabei rapide zu. So gelten deswegen auch Methan und Lachgas (CH4) und N2O) als viel stärkere Faktoren die den Temperaturanstieg forcieren. Von diesen Gasen unterscheidet sich Kohlendioxid allerdings in einem: Der viel längeren Verweilzeit in der Atmosphäre. Während Methan einige Jahre lang in der Atmosphäre verbleibt und dabei oxidiert wird, sind es bei Kohlendioxid viel längere Zeiträume.

Es reicht aber auch ein Blick auf unsere Nachbarplaneten: Mars hat eine Kohlendioxidatmosphäre. Allerdings ist der Partialdruck so gering, dass sie den Planeten kaum erwärmt. Bei der Venus ist die Kohlendioxidatmosphäre viel dicker – und die Erwärmung mit rund 450 Grad viel größer. Dabei erreicht nur 3 % des Lichtes die Oberfläche. Wäre es so viel wie bei der Erde (rund 36 %), so wäre der Effekt viel größer.

Die nächste Frage ist:

Kann man vorhersagen um wie viel sich die Erde erwärmen wird?

Und hier habe ich meine Zweifel. Das erste ist: Was haben wir an Mechanismen zur Verfügung um das Klima vorherzusagen. Da sieht es eher mau aus. Wir können die Atmosphäre aus Bohrkernen bis zu etwa einer Zeit vor 100.000 Jahren rekonstruieren. Darüber hinaus gibt es zwar irgendwelche Gaseinschlüsse in Bernstein, aber eben keine kompletten Klimadaten. Es ist also relativ schwer von der Vergangenheit auf das heutige Klima zu schließen, zumal es außer der Erdatmosphäre noch andere Einflussfaktoren gibt, die ja auch gerne als Begründung wie die Erderwärmung angeführt werden. So die wechselnde Sonnenaktivität, geologische wie die Neigung der Erdachse, Exzentrizität der Erdbahn. Geologische Aktivität wie Vulkanausbrüche und die Verteilung der Kontinente.

Was mir zu denken gibt ist das der Wechsel zwischen Eiszeit und Warmzeit recht schnell ging. In einem Zeitraum von 1000, manchmal nur 100 Jahren sprang das Klima abrupt um einige Grad. Die Polkappen vereisten oder wurden komplett eisfrei. In Mitteleuropa wechselte das Klima von Tundra wie heute in Sibirien oder Nordeuropa bis zu subtropisch wie heute in Nordafrika.

Auf der einen Seite haben wir also recht wenige Daten über dass frühere Klima und viele Fragen sind offen. Das betrifft auch das heutige Klima. Es kommt zu komplexen Wechselwirkungen. Hier nur ein paar Beispiele:

• Wenn es wärmer wird sollten die Pole abtauen und durch die geringere Bedeckung der erde die Albedo steigen. Das würde die Erwärmung weiter ansteigen lassen. Auf der anderen Seite könnte die Erwärmung zum Verdampfen von Wasser führen – die Wolken würden die Erde und das Wasser bedecken. Das würde wiederum die Albedo senken.
• Kohlendioxid wird von den Ozeanen aufgenommen – doch wie lange und für wie lange. Wird es irgendwann wieder freigesetzt? Oder könnte eine Erwärmung der Erde vielleicht auch den Gegenteilligen Effekt haben – die Meere werden wärmer und könnten so mehr Kohlendioxid abgeben – Gase lösen sich um so schlechter in Wasser je wärmer es ist.

Auf der anderen Seite ist die Art wie wir die Klimaerwärmung bestimmen verbesserungswürdig. Im wesentlichen basieren die Klimamodelle Wettermodelle. Sie werden über einen längeren Zeitpunkt berechnen und vereinfachen, weil z.B. das tägliche Wetter nicht so entscheidend ist. Dafür muss aber auch die Maschenweite gesenkt werden. Verschiedene Modelle treffen unterschiedliche Vorhersagen und in den letzten Jahrzehnten gab es Verbesserungen weil immer mehr Faktoren in die Modelle einbezogen wurden. Doch sind alle Faktoren einbezogen worden? Wurde nicht zu viel vereinfacht? Wenn man sich vergegenwärtigt um wie viel besser die Langzeitprognosen dadurch geworden sind indem man einfach die Maschenweite kleiner machte, so sollte man daran denken, dass Kliimamodelle noch wegen des viel längeren Zeitraums heute viel gröber durchgerechnet werden und der Prognosefehler größer ist.

Was ist zu tun?

Nun eines dürfte feststehen: Die Erde wird wärmer werden. Wenn das die US-Regierung lange Zeit geleugnet hat weil ihr politisch in den Kram passt (und wie ich in Diskussionen festgestellt habe auch die US Amerikaner das gerne übernommen haben). Es ist meiner Ansicht nach aber nicht sicher um wie viel, oder um wie viel man die Emissionen begrenzen muss, damit der Anstieg gestoppt wird und wie er wohl regional verlaufen wird. Ich hoffe nur es gibt nicht den Umkippeffekt den es bei dem Übergang Eiszeiten-Warmzeiten und umgekehrt gab.
Anbei noch ein Video an alle denen das Klima wurst ist: