Portal:Klimawandel/FAQ Globale Erwärmung

Da die Diskussionsseite um die globale Erwärmung immer länger wird und sich einige Fragen wiederholen, wurde diese spezielle Unterseite angelegt. Sie soll helfen, häufig gestellte Fragen zu sammeln und zu beantworten. Der Talk:Global warming/FAQ enthält weitere interessante Infos.

Globale Durchschnittstemperatur

Frage: Überall in der Diskusion über globale Erwärmung findet man den Begriff globale Durchschnittstemperatur. Wie und wo ist diese Größe definiert ?

Antwort: Die globale Durchschnittstemperatur ist ein Maß, das sich aus der ermittelten Durchschnittstemperatur der Luft in der Nähe der Erd- sowie Wasseroberfläche zusammensetzt. Beträgt die Temperatur an der Messstation X die ersten 12 Stunden immer 5 Grad und die zweiten 12 Stunden immer 10 Grad so beträgt die Tages-Durchschnittstemperatur dann 7,5 Grad - auch, wenn diese Temperatur faktisch niemals gemessen wurde. Wenn an einem benachbarten Ort Y an diesem Tag gleichzeitig 12,5 Grad im Durchschnitt ermittelt wurden, beträgt die gemeinsame Durchschnittstemperatur beider Orte 10 Grad. Das ganze kann man nun über ein Jahr lang machen und hat dann eine lokale Jahres-Durchschnittstemperatur zur Hand.

Auf ähnliche Weise wird auch die globale Durchschnittstemperatur ermittelt. In den Prozess fließen allerdings die Werte vieler tausend Messtationen ein, die zudem noch überarbeitet werden, um unter anderem nicht den gemessenen Temperaturen in Regionen mit einer höheren Dichte an Stationen ein größeres Gewicht einzuräumen als Regionen mit einer niedrigeren Dichte. Wenn also von einer steigenden globalen Durchschnittstemperatur die Rede ist, muss das nicht heißen dass an allen Orten der Welt die Temperatur in gleichem Maße gestiegen ist. Sie kann in einigen Regionen stärker, in anderen weniger stark und in manchen sogar gefallen sein.

Atmosphärische Gegenstrahlung

Frage: In der Diskussion zum Treibhauseffekt wird immer wieder von der Gegenstrahlung gesprochen, die aus kälteren Bereichen der Atmosphäre kommt und in wärmeren Bereichen (einschließlich der Erdoberfläche) absorbiert wird. Widerspricht diese Gegenstrahlung nicht dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik?

Antwort: Nein, denn es ist keine Zustandsänderung, deren einziges Ergebnis die Übertragung von Wärme von einem Körper niederer auf einen Körper höherer Temperatur ist, weil auf andere Arten gleichzeitig (oder vorher) Wärme von höherer Temperatur übertragen wurde oder andere Vorgänge wirken. Beispiel Blitzlichtpulver: Von dem Körper niedererer Temperatur wird beim Zünden heiße Strahlung von anderen Körpern absorbiert. Es wurde also Wärme von einem Körper niedererer Temperatur auf einen Körper höherer Temperatur übertragen - aber das ist nicht das einzige Ergebnis: das Blitzlichtpulver ist nämlich kein Blitzlichtpulver mehr.

Tropopause

Frage: Gibt es zur Existenz der Tropopause (und dem Temperaturverlauf ober- und unterhalb davon) eine andere Erklärung als den Treibhauseffekt?

Antwort: Es scheint so, dass kein Kritiker für die Existenz der Tropopause eine Erklärung hat. Mit dem Treibhauseffekt ist die Erklärung ganz einfach: Die Treibhausmoleküle strahlen entsprechend ihrer Temperatur (Einsteingleichungen und Boltzmann-Verteilung). Die Strahlung von unten kommt aus Bereichen mit höherer Temperatur und ihre Stärke liegt über dem Wert der isothermen Strahlung. Deswegen überwiegt für von unten kommende Strahlung die Absorption. Die Strahlung von oben kommt aus kälteren Bereichen (bzw. ist fast Null für die IR-Einstrahlung aus dem Weltraum) und liegt deshalb unter dem Wert der isothermen Strahlung. Deswegen überwiegt für von oben kommende Strahlung die Emission.

In einem Höhenbereich oberhalb der Tropopause (bei noch größeren Höhen kommt die UV-Absorption der Solarstrahlung hinzu) gleichen sich die Absorption und Emission aus. Deswegen herrschen dort isotherme Verhältnisse. Unterhalb der Tropopause überwiegt die Emission. Die abgekühlte Luft sinkt ab und verursacht durch Verdrängung ein Aufsteigen warmer Luft. Diese vertikale Luftströmung ist mit einem adiabatischen Temperaturverlauf verbunden - d. h. nicht ganz, denn der Temperaturverlauf muß etwas überadiabatisch sein, weil über die turbulente Luftströmung Wärme transportiert weren muß. Für die reine Adiabate ist ja Voraussetzung, dass die Wärme im transportierten Luftvolumen erhalten bleibt - in der Atmosphäre wird aber durch das Überwiegen der Emission dem Luftvolumen Wärme entzogen.

Da in der Nähe der Erdoberfläche durch Reibung die turbulente Luftströmung behindert wird, ist dort die Abweichung von der Adiabate besonders groß (deshalb Wettermeßhütte in 2 m Höhe über der Erdoberfläche).

Wie funktioniert eigentlich der Treibhauseffekt?

(In Anlehnung der FAQ des UBA, [1]) Die Temperatur der Erde ist Ergebnis eines Strahlungsgleichgewichts: einerseits kommt kurzwellige Sonnenstrahlung bei uns an, andererseits strahlt die Erde langwellige Infrarotstrahlung ab. Wegen der Wellenlängenunterschiede sind die Emissionsfaktoren für Sonnenstrahlung und Infrarotstrahlung unterschiedlich. Jeder Körper gibt Strahlung ab - je wärmer er ist, um so mehr (Stefan-Boltzmann-Gesetz). Die Erde erreicht dabei gerade die Temperatur, bei der ankommende und abgegebene Strahlung sich ausgleichen. Setzt man die ankommende Sonnenstrahlung (abzüglich des reflektierten Anteils von 30%) in die Stefan-Boltzmann-Gleichung ein, so ergibt sich für die Erde als Schwarzkörper bei einer Temperatur von -18°C ein Strahlungsgleichgewicht. Die Oberflächentemperatur der Erde ist aber im Mittel +15°C. Woher diese Diskrepanz?

Zwar könnte der Unterschied darin liegen, daß die Erde kein Schwarzkörper ist, aber +15°C erfordern einen Emissionsfaktor von etwa 0,61 - aber die Emissionsfaktoren aller Bereiche der Erdoberfläche sind größer als 0,9. Damit ist die Ursache des Unterschieds von 33 Grad nicht mit den Emissionsfaktoren erklärbar, sondern nur mit dem natürlichen Treibhauseffekt - der Unterschied liegt also daran, dass die Erde von einer Atmosphäre umgeben ist, die selbst in alle Richtungen (nach oben und nach unten, aber auch seitwärts) strahlt - und zwar hauptsächlich im Infrarotbereich entsprechend der Temperatur und der Konzentration der Treibhausgase. Durch diese zusätzliche Strahlung steigt die Temperatur an der Erdoberfläche. Weil die Temperatur steigt, steigt auch der Leistungsverlust an der Erdoberfläche - und zwar so lange, bis wieder ein Energiegleichgewicht erreicht ist. Das ist bei der gemessenen mittleren Temperatur von +15°C der Fall. Auf diese Temperatur der Erdoberfläche stützt sich der Höhenverlauf der Temperatur der Atmosphäre, der nach oben adiabatisch abnimmt, so daß der Strahlungsbeitrag höherer Atmosphärenschichten abnimmt. Die Strahlungstemperatur von -18°C wird deshalb nicht an der Erdoberfläche gemessen, weil die ins All abgehende Strahlung von der oberen Atmosphäre abgegeben wird. Dort oben in der Atmosphäre ist es ja tatsächlich so kalt und kälter. Die Strahlung vom Erdboden kommt nicht direkt ins All, weil der physikalische Vorgang, der die Emission bedingt, auch eine Absorption bedingt (Kirchhoffsche Gesetze). Wie schon erwähnt wird die einfallende Wärme von der Oberfläche durch Strahlung, atmosphärische Konvektion und durch den Transport latenter Wärme (d. h. Wärmeentzug an der Erdoberfläche durch Verdunstung und Schmelzen, Wärmezufuhr in die Atmosphäre durch Kondensation und Gefrieren bei der Wolkenbildung) nach oben abgeleitet. Ohne diesen natürlichen Treibhauseffekt wäre die Erde lebensfeindlich und völlig vereist.

Kritik kommt zu kurz

Frage: Kommen die Kritiker der Klimaforschung über die globale Erwärmung nicht zu kurz?

Antwort: Früher gab es mal einen Kritikabsatz, der mittlerweile in den eigenen Artikel zur Kontroverse um die globale Erwärmung ausgelagert worden ist. Das Problem, die Kritik so umfassend wie nötig und so knapp wie möglich darzustellen besteht vor allem in der Vielfalt der geäußerten Zweifel an der Klimaforschung. Da aber der größte Teil der klimakritischen Positionen einer näheren Überprüfung der wissenschaftlichen Fakten nicht standhält und Kritiker überwiegend im Internet verkehren und äußerst selten in seriösen Fachzeitschriften publizieren, erfüllen sie zu weiten Teilen nicht die Qualitätsanforderungen der Wikipedia. Da sich die Kritik zusätzlich im Laufe der Zeit erheblich gewandelt und auf andere Ebenen verlagert hat, wird ein eigener Abschnitt zur Kritik schnell aufgebläht und übersteigt dann z. B. das Volumen des Abschnitts über den Klimaschutz. Nach langen und schwierigen Diskussionen, welche Kritik denn aufgenommen werden darf und welche nicht, haben wir uns für die Auslagerung des ganzen Abschnitts und die Verlinkung zum Hauptartikel an prominenter Stelle in der Einleitung entschieden. Alles, was den Qualitätskriterien der Wikipedia zumindest halbwegs entspricht findet sich daher im Artikel zur Kontroverse wieder.

Die Berechnungen zur zukünftigen Erwärmung sind ungenau

Frage: Mir erscheinen die Berechnungen der Klimaforscher sehr ungenau. Eine berechnete Erwärmung zwischen 1,1 und 6,4 Grad zeigt eigentlich nur wie ungenau diese Daten sind. Unterstreicht das nicht, dass wir eigentlich viel zu wenig wissen, um den Klimawandel als Tatsache darzustellen?

Antwort: Die größte Unsicherheit bei der Berechnung hat nicht klimawissenschaftliche, sondern vielmehr politische Ursachen: Wie wird sich die Menschheit verhalten? Wird der Ausstoß an Treibhausgasen schnell reduziert, wie es Wissenschaftler empfehlen, dann gelingt es vielleicht, die Steigerung bei unter 2 Grad zu halten. Steigt der Ausstoß stark an, dann beträgt die Erhöhung bis über 6 Grad. Und das Verhalten hängt u. a. wiederum vom Bevölkerungswachstum der nächsten 100 Jahre ab, von Kriegen und Krisen, den Regierungen (und Wahlen) in den USA, der EU, China usw. So etwas ist immer nur näherungsweise abschätzbar. Könnten diese Fragen mit Sicherheit beantwortet werden, dann wäre auch die Ungenauigkeit geringer. Die Klimasensitivität, also die erwartete Steigerung der Temperatur bei einer Verdoppelung des Kohlendioxidanteils in der Atmosphäre, wird auf 2 bis 4,5 Grad Celsius geschätzt. Das ist immer noch eine nicht zu vernachlässigende Spannbreite, aber schon deutlich enger gefasst als der in der Frage genannte Wert und angesichts der ungeheuren Komplexität des Klimasystems schon erstaunlich exakt.

Schmilzt das antarktische Eis?

Frage: Ich habe gehört, dass durch die Klimaerwärmung das Eis in der Antarktis nicht schmelzen wird, sondern im Gegenteil wachsen würde. Stimmt das?

Antwort: Ja und nein. In einem extrem kalten und trockenen Klima, wie es in der Antarktis herrscht, führen höhere Temperaturen auch zu einer höheren Luftfeuchtigkeit und damit auch zu mehr Niederschlägen. Durch die gestiegene Niederschlagsmenge in Form von Schnee wächst dann auch die Eisschicht. An den Rändern der Antarktis, wo ein anderes Klima herrscht und wo viele Gletscher im Kontakt mit sich erwärmendem Meerwasser stehen, geht die Eismenge aufgrund der steigenden Temperaturen zurück. Unter dem Strich überwiegt letztlich der Eisverlust, so dass in der Antarktis im Ganzen unter dem Strich jährlich etwa 128 km³ an Eis verloren gehen.

Siehe auch: Folgen der globalen Erwärmung in der Antarktis

oder alternativ

Ausführliche Erklärung der Zusammenhänge in wählbarer Erklärungstiefe auf der Website von Skeptical Science

Religion/Glauben

Frage: Ich komme immer mehr zu der Erkenntnis, dass manche Anhänger der Thesen über die globale Erwärmung tatsächlich eine Art säkularer Ersatzreligion aufgebaut haben. Hat die globale Erwärmung nicht etwas an sich, das sehr nach Religion riecht?

Antwort: In der Tat glauben viele Leute, dass die Natur einen hohen Wert besitzt und besser geschützt werden sollte. Diese Motivation kannst Du „säkulare Ersatzreligion“ nennen, wenn Dir das hilft es zu verstehen. Viele religiöse Menschen wollen („Gott sei Dank“) auch die Umwelt schützen, z. B. um die Schöpfung zu bewahren. Was auch immer die Motivation ist, wir wissen inzwischen, dass der anthropogene Treibhauseffekt eine Tatsache ist. Im Artikel sind gute Gründe dafür und zahlreiche Quellen, die diese näher beschreiben, angegeben.

Die Ursachen und die genauen Auswirkungen sind im Einzelnen teilweise umstritten oder Gegenstand fortdauernder wissenschaftlicher Diskussionen. Das hat aber nichts mit Glauben zu tun, sondern vielmehr mit der verfügbaren Datenlage, der verwendeten Berechnungsmethode etc. Ganz im Gegenteil wird das Argument der „Ersatzreligion“ sehr häufig von Leuten verwendet, die sich nicht mit dem Stand der Wissenschaft auseinandersetzen und statt dessen zu einem Totschlagargument greifen, um die Debatte unzulässig abzukürzen.

Nebenbei ist Religion auch nicht mit „Glaube an Unsinn“ gleichzusetzen. Selbst wenn Vertreter einer naturwissenschaftlichen These eine parareligiöse Bewegung stiften oder schon gestiftet haben, heißt das nicht automatisch, dass sie Unrecht haben.

IPCC

Frage 1: Wer hat das IPCC gegründet bzw. beauftragt und wann?

Antwort: Siehe dazu den Artikel Intergovernmental Panel on Climate Change oder direkt dessen Website unter www.ipcc.ch: Das Umweltprogramm der Vereinten Nationen und die Weltorganisation für Meteorologie, beides Organisationen der UN.

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Frage 2: Zum Thema „globale Erwärmung“ gibt es differenzierte (wissenschaftliche) Meinungen und keine ja/nein Standpunkte (z. B. in wie weit der Mensch für die Erwärmung verantwortlich ist etc.). Alle Meinungen, die nicht dem IPCC entsprechen, als inkompetent und verzerrt darzustellen, ist sachlich falsch. Dass das die vorherrschende Meinung ist, ist richtig und das kann man auch so darstellen.

Antwort: Es wird nicht gesagt, dass alles, was die IPCC macht alleinige Gültigkeit hat und der Rest Murks ist, die IPCC ist ja nicht „die“ Klimaforschung, sondern versucht diese eher zu einem Bild zusammenzufassen. Was gesagt wird, ist, dass die grundlegende Position der IPCC einen Konsens in der Klimaforschung darstellt, und das ist richtig. Daher: Ist dieser Konsens eine politische oder wissenschaftliche Meinung? Ist er Weltanschauung? Auch die Frage, inwieweit der Mensch verantwortlich ist, kann durchaus wissenschaftlich formuliert werden und ist keine ja/nein-Entscheidung, wobei das jedoch auch im Endeffekt oft in einer unwichtigen Haarspalterei ausarten würde und wenig neue Erkenntnisse bringt. Eine wissenschaftlich seriöse Meinung, die nicht der IPCC entspricht, wie gestaltet sich diese? Durch andere Modellierungsergebnisse? Durch eine Arbeit die in einem Fachbereich etwas detaillierter und genauer ist? Die IPCC ist an sich nicht homogen und deren Position passt sich auch an neue Erkenntnisse an, das macht sie ja gerade aus. Eine generelle Ablehnung der IPCC ist allerdings wissenschaftlich unhaltbar. Denn letztendlich sammelte die IPCC wissenschaftliche Erkenntnisse und präsentiert sie für alle zur Entscheidungsfindung. Die IPCC als weltanschauliche Vereinigung einiger Klimawissenschaftler zu sehen, die der Gesellschaft ihre Meinung aufdrücken wollen, ist falsch.

Einheit der Temperaturdifferenz

Frage: Warum wird im Artikel Celsius als Einheit der Temperaturdifferenz verwendet, obwohl Kelvin eigentlich korrekt wäre?

Antwort: Weil der Artikel nicht für Fachleute, sondern für Laien geschrieben ist. Und Laien sind es gewohnt, Temperaturen und Differenzen in Grad Celsius auszudrücken. Übrigens schert sich nicht einmal das IPCC um diese Feinheit, sondern schreibt ganz offiziell von möglichen Temperatursteigerungen bis 2099 um 1,1 bis 6,4 °C. Außerdem ist seit einiger Zeit °C von der SI-Kommission zugelassen: gesetzliche Einheiten, S. 2.

Fehler, Lücken, etc.

Frage: Dieses oder jenes fehlt oder ist falsch dargestellt, sollte das nicht noch eingebaut oder geändert werden?

Antwort: Nicht reden, sondern machen, und zwar trotz allem mit einem neutralen Standpunkt und mit angegebenen seriösen Quellen! Allerdings müssen in diesem Artikel nicht sämtliche Sachen erklärt werden, für die es ausführlichere Artikel gibt. Wenn Du Dir unsicher bist, kannst Du das Thema erst einmal auf der Diskussionsseite ansprechen und die Meinung anderer Autorinnen und Autoren abwarten.

The Great Global Warming Swindle

Frage: Der Film The Great Global Warming Swindle widerspricht dem Wikipedia-Artikel. Nicht das CO₂, sondern die Sonnenaktivität ist schuld an der globalen Erwärmung.

Kurze Antwort: Dieser Film ist ein Propagandafilm.

Lange Antwort: Im Artikel The Great Global Warming Swindle und den weiterführenden Links wird beschrieben, warum dieser Film den Stand der Wissenschaft falsch wiedergibt. Dem Produzenten wurde schon bei früheren Filmen Manipulationen nachgewiesen und auch bei diesem werden solche Vorwürfe erhoben. Links zu urheberrechtlich bedenklichen Kopien dieses Films auf YouTube, Google Videos usw. sollen hier aus rechtlichen Gründen nicht eingefügt werden.

Menschlicher Anteil am CO₂

Frage: Ich habe gehört, dass der Mensch nur für einen kleinen Prozentsatz des CO₂ in der Atmosphäre verantwortlich ist. Daher kann er nicht der Hauptverursacher des Temperaturanstiegs sein.

Antwort: In der Atmosphäre gibt es einen natürlichen, geschlossenen Kreislauf, den Kohlenstoffzyklus. Dabei werden große Mengen CO₂ beispielsweise von Tieren ausgeatmet und von Pflanzen wieder verarbeitet, oder von verrottender Vegetation im Herbst freigesetzt und im Frühjahr wieder aufgenommen. Insgesamt würde die Menge an CO₂ stabil bleiben, wenn nicht besondere Ereignisse hinzukommen. So blieb der CO₂-Gehalt seit dem Ende der letzten Eiszeit über Jahrtausende hinweg relativ konstant um 280 ppm.

Bestimmte Ereignisse können diesen stabilen Zyklus aus der Bahn bringen. So sank der CO₂-Anteil während der Eiszeiten der letzten 800.000 Jahre auf ca. 180 ppm, um in den Warmzeiten wieder auf 280 bis maximal 300 ppm zu steigen. Auch während der Eiszeiten hatte sich demnach ein stabiler Kohlenstoffzyklus eingependelt, nur auf generell geringerem CO₂-Niveau.

Der Mensch erhöht durch seine CO₂-Emissionen seit der industriellen Revolution den Anteil des Treibhausgases in der Atmosphäre, auch wenn diese im Vergleich zum gesamten Kohlenstoffzyklus nur geringen Mengen entsprechen. Stell Dir eine Badewanne vor, in die jede Stunde hundert Liter Wasser einlaufen und die selbe Menge wieder abfließt; die Badewanne wird dadurch nicht überlaufen. Wenn aber nun eine geringe Störung dafür sorgt, dass 101 Liter einlaufen, der Abfluss aber nur um einen halben Liter zunimmt, dann steigt das Wasser in der Wanne immer weiter, bis es irgendwann zur „Katastrophe“, nämlich zum Überlaufen des Wassers kommt. Analog dazu wurde der gesamte Anstieg an CO₂ auf heute ca. 400ppm nur vom Menschen verursacht. Ein „Überlaufen“ des CO₂ in der Atmosphäre ist natürlich nicht möglich, die Konsequenzen dieses Anstiegs sind aber sicher signifikante Änderungen des Erdklimas mit langfristig katastrophalen Auswirkungen.

Es ist kalt

Frage: Draußen ist es kalt. Widerspricht das nicht der Behauptung, dass es eine globale Erwärmung gibt?

Antwort: Nein. Globale Erwärmung bedeutet nicht, dass an jedem Ort die Temperatur ständig zunimmt, sondern dass der globale Mittelwert im langfristigen Trend zunimmt. Es gibt weiterhin wärmere und kältere Jahreszeiten, und die globale jährliche Durchschnittstemperatur kann auch mehrere Jahre lang geringer sein als in manchen Jahren zuvor, ohne dass das am Effekt etwas ändert.

Wetter ist nur begrenzt vorhersagbar

Frage: Das Wetter ist ein chaotisches, nichtlineares System und daher nicht langfristig vorhersagbar; Wettervorhersagen sind ab sieben Tagen schon unzuverlässig. Wie können Klimatologen so sicher sein, dass ihre Vorhersagen für das Klima in mehreren Jahrzehnten korrekt sind?

Antwort: Die Frage verwechselt Wetter und Klima. Das Wetter ist langfristig nicht berechenbar, denn sein Verhalten wird durch einen seltsamen Attraktor bestimmt. Der Attraktor selbst hingegen ist berechenbar – und er beschreibt das Klima.