Die Sonne im Juli 2019: Die Erde wird grüner – die ausbleibende Katastrophe

Von Fritz Vahrenholt und Frank Bosse

Unser Zentralgestirn ist weiterhin im tiefen Minimum des Sonnenzyklus (SC). Die festgestellte SSN (SunSpotNumber) im Juli betrug 0,9. An nur 3 Tagen des Monats wurde überhaupt ein oder mehrere winzige Flecken beobachtet, den Rest der Zeit war die Sinne komplett fleckenlos. Auch der Radiowellenfluss (es wird die Amplitude des Sonnenrauschens auf der Radiofrequenz von  2,8 Ghz  ausgewertet) ist auf Tiefstand. Beide Indikatoren sagen: sehr ruhig! Die SSN betrug dabei nur 5% des in diesem Zyklusmonat ( Nr. 128) Üblichen. Grafisch:

Abb.1: Der Verlauf des aktuellen Zyklus 24 (rot) gegenüber einem mittleren Zyklus (blau), der aus den monatlichen arithmetischen Mittelwerten aller bisherigen 23 Zyklen gebildet wurde, und dem vor allem zum Zyklusende hin recht ähnlichen Zyklus 5 (schwarz).

Wie vergleichen sich die Minima des vorhergehenden Zyklus 23 mit dem aktuellen Minimum? Hierfür haben wir die monatlichen SSN ab Zyklusmonat 100 abgetragen:

Abb.2: Die Minimummonate jeweils ab Zyklusmonat 100 des vorigen Minimums (SC23) ab August 2004 (blau) und der bisherige Verlauf des Minimums des aktuellen Zyklus ab März 2017.

Das Bild zeigt klar, dass das gegenwärtige Minimum bisher deutlich schwächer ausfällt als das des vorigen Zyklus und schon dies sah man als sehr ausgeprägt an. Wie es bisher aussieht toppt SC24 das recht eindrucksvoll. Die Zyklen im Vergleich:

Abb. 3: Die solaren Zyklen 1…24 im Vergleich untereinander. Die Daten entstehen, wenn man die Differenzen der einzelnen Monate zum Mittelwert ( blau in Abb.1) bis zum aktuellen Zyklusmonat aufsummiert.

So niedrig wie im bisherigen Verlauf des aktuellen Zyklus war die solare Aktivität seit dem SC6 nicht, er endete 1823, recht genau 200 Jahre her. Wie lange wird das Minimum noch andauern? Prognosen sind bekanntlich schwer, wenn sie die Zukunft betreffen.  Unsere Schätzung von vor einigen Monaten ging davon aus, dass es noch ca. 1 Jahr dauern könnte, ehe es vorüber ist und die SSN des neuen Zyklus wieder ansteigen werden. Es lassen sich gegenwärtig auch keine kleinen Flecken von SC25 blicken, die eine umgekehrte magnetische Polarität gegenüber denen des SC24 haben und in höheren Sonnenbreiten ( ca. 30° N,S heliographischer Breite) auftauchen. Der letzte Zyklus mit dem langen Minimum dauerte 151 Monate… wir sind „erst“ bei 128 (vgl. Abb.2). Ein wenig Spannung ist angesagt.  

Die Erde wird grüner- Implikationen für den Kohlenstoffkreislauf

Eine der entscheidenden Fragen hinsichtlich der weiteren Entwicklung der CO2 -Konzentration in der Atmosphäre, ist der Einfluss der CO2 – Senken. Wie groß ist die CO2-Aufnahme durch die Ozeane und an Land, dort maßgeblich also durch die Pflanzenwelt? Jahr für Jahr stößt die Menschheit mehr CO2 aus als zuvor. Waren es 1959 noch 8,5 Milliarden Tonnen sind es heute schon etwa 37 Milliarden Tonnen. Und egal wie hoch die Emissionen wurden, zunächst knapp die Hälfte, heute mehr als die Hälfte der Emissionen wurden durch die Ozeane und das vermehrte Pflanzenwachstum aufgesogen.

Das ist sogar im letzten IPCC-Bericht von 2013 nachzulesen (Summary for policymakers, S.26). Allerdings wird in den vom IPCC zugrunde gelegten Modellen die zukünftige Aufnahmefähigkeit Des CO2 in Frage gestellt. Auf der gleichen Seite 26 heißt es: „Basierend auf Erdsystem -Modellen, gibt es hohe Konfidenz, dass das feedback zwischen Klimaentwicklung und Kohlenstoffkreislauf im 21. Jahrhundert positiv ist. Als Resultat wird mehr des emittierten anthropogenen CO2 in der Atmosphäre verbleiben.“

Mit der hohen Konfidenz, mit der die abnehmende Aufnahmefähigkeit der Biosphäre und der Ozeane durch den IPCC prognostiziert wurde, ist es vorerst vorbei. Denn das Global Carbon Project, an dem unter anderem die UN-Organisation WMO (World Meteorological Organisation) beteiligt ist, zeigt in seinem vor kurzem erschienenen Bericht, dass die Pflanzenwelt mehr CO2 aufnimmt als gedacht.  

 Die Forscher fanden, dass “globale Land- und Ozeansenken im Großen und ganzen Schritt gehalten haben mit den wachsenden CO2- Emissionen seit 1958, da sie 60 Jahre später immer noch rund 50 % des in die Atmosphäre abgegebenen CO2 aufnehmen. Diese Intensivierung der Absorption kann zurückverfolgt werden auf die in der Nordhemisphäre gelegenen Landsenken, die auf die wachsenden Emissionen reagieren, vor allen Dingen durch Wälder.“

Die Nordhemisphäre beheimatet ungefähr zwei Drittel der Landfläche und der Vegetation der Erde, während die Südhemisphäre durch die Ozeansenken bestimmt wird. Das Global Carbon Project stellt also von 1958 bis 2016 eine Intensivierung der Aufnahme in der Nord- Hemisphäre fest. Die vom IPCC behauptete Abnahme der Aufnahmefähigkeit hat sich zumindest bis heute durch neuere Untersuchungen nicht bestätigt, eher im Gegenteil. Zur Zukunft kommen wir weiter unten.

Abb. 4: Die CO2- Bilanz bis 2018

Wie kommt es überhaupt zu dieser starken Dämpfung durch Pflanzen?

Für Pflanzen ist CO2 überlebensnotwendig. 90 % aller Pflanzen sind sogenannte C3- Pflanzen, die unterhalb von 150 ppm CO2 die Photosynthese einstellen, sie sterben ab. Unsere Bäume, aber auch Weizen, Roggen, Reis wachsen besser mit steigendem CO2-Gehalt der Luft. C4- Pflanzen wie Gräser und Mais reagieren nicht ganz so empfindlich auf CO2. Von der vorindustriellen Zeit bis heute hat sich die Photosyntheseleistung der meisten Pflanzen um 65 % gesteigert. Bei einem weiteren Anstieg des CO2 in der Luft von den heutigen 410 ppm auf 600 ppm legen die Pflanzen noch einmal 35 % zu. Manche Gewächshausbesitzer machen sich das zunutze, in dem sie die Treibhäuser auf 600 ppm CO2 anreichern, um damit eine entsprechend bessere Nahrungsmittelausbeute von mehr als einem Drittel zu erreichen.

Abb. 5: Die Pflanzenproduktivität hat durch den CO2- Anstieg seit 1850 um 65 % zugenommen.

CO2 macht die Erde grüner

Die Erde wird grüner. Das zeigen Satellitenbilder eindeutig. Etwa auf einem Viertel bis zur Hälfte der bewachsenen Gebiete  der Erde hat sich die Vergrünung breit gemacht.

(Donohoe et al., 2013 Geophysical research letters)

Die Zunahme an grüner Biomasse entspricht einem neuen grünen Kontinent, doppelt so groß wie die USA. Etwa 70 % ist auf die gesteigerte Photosynthese durch CO2 zurückzuführen. Geholfen hat natürlich auch die Erwärmung um 1 Grad Celsius seit 1850. Und diese Erwärmung hat zusätzlich die Feuchtigkeit in der Luft erhöht. Die Ernteerträge sind gestiegen, nicht nur, aber vor allen Dingen auch wegen des Klimakillers CO2.

Die grüner werdende Erde saugt das CO2 auf

Für die Klimamodelle ist die Senkendiskussion von zentraler Bedeutung. Und nun, 6 Jahre nach dem Bericht des IPCC vom Jahre 2013, stellt sich heraus, dass die Modelle vollständig daneben lagen, in dem sie die Aufnahmefähigkeit von Ozean und Land dramatisch unterschätzten.

 In einer im Februar diesen Jahres erschienenen Studie (hier die Pressemitteilung) stellen Alexander Winkler und Victor Brovkin vom Max-Planck -Institut für Meteorologie in Hamburg und Ranga Myeni vom Department of Earth and Environment der Boston University fest : “Diese Modelle, die  die wissenschaftliche Basis für die IPCC Assessment Reports sind, unterschätzen wahrscheinlich auch die zukünftige Kohlenstoffaufnahme durch Photosynthese – ein zentraler Aspekt für Klimaprojektionen. In den letzten beiden Jahrzehnten entstanden im Mittel 310 000 km² zusätzliche Blatt- und Nadelfläche – ungefähr die Größe Polens oder Deutschlands – jedes Jahr.“

„Unsere zentrale Erkenntnis ist”, so die Forscher weiter, „dass der Effekt der CO2- Konzentration auf die terrestrische Photosynthese größer als zuvor gedacht ist und daher bedeutende Implikationen für den zukünftigen Kohlenstoffkreislauf hat.“ Der CO2- Dämpfungseffekt ist 60 % höher als das Mittel der Modelle angenommen hatte, bei einer Verdoppelung von 280 ppm auf 560 ppm CO2. Und die Realität gibt den Forschern Recht. Schon heute verbleiben nur 46 % CO2 in der Atmosphäre, 24 % in den Ozeanen und 30 % auf Land und in Pflanzen.

Der Weltklimarat IPCC nahm bislang an, dass der Verbleib des CO2 in der Luft uns viel länger  zu schaffen machen würde. Von mehreren hundert Jahren Verweildauer war noch in den ersten Weltklimaberichten zu lesen. Im letzten Bericht von 2013 gab es dann schon ein kleinlautes Heranpirschen an die Realität und man schätzte die Verweildauer des CO2 in der Luft auf 30 bis 100 Jahre. Die Erkenntnisse des Hamburger MPI über die unterschätzte CO2- Senke durch Pflanzen müsste zu einer Revision der Verweildauer führen. Und weder bei der Vegetation noch bei der der Verlagerung des CO2 in die tieferen Schichten der Ozeane ist  eine Sättigung in Sicht. Erst bei 1500 ppm bleibt die Aufnahme von CO2 durch die Pflanzen nahezu  konstant. Aber 1500 ppm erreichen wir niemals, eher geht uns Kohle, Erdöl oder Erdgas aus.

Drastische Emissionsminderung nicht erforderlich

Und nun kommt das höchst überraschende: Entschließt sich die Menschheit,  in den nächsten Jahren einfach, die weiteren Emissionen nicht weiter ansteigen zu lassen, sozusagen die Gesamtemissionen bei 37 Mrd. Tonnen CO2 einzufrieren, wird sich nach geraumer Zeit eine neues Gleichgewicht einpendeln zwischen den jährlichen Emissionen und den Ozeanen und Pflanzen. Roy Spencer von der Universität Alabama hat das in einem einfachen Modell berechnet, bei welchem CO2- Niveau man landen wird. Er kommt bei einem Festhalten an den CO2- Emissionen des Jahres 2018 zum Ergebnis, dass ein Niveau von 500 bis 520 ppm nicht überschritten wird. Denn er kann zeigen, dass die Rate der Entfernung des CO2 aus der Atmosphäre in den letzten Jahren 50 Jahren von 40 % auf  über 50 % der jährlichen Emission angestiegen ist. Eine sehr schöne Ableitung mit einem ähnlichen Ergebnis ist bei Dr. Rainer Link nachzulesen.

Wir haben dieses einfache CO2- Modell nachgebildet und für folgenden Fall berechnet. Bis 2030 steigen die globalen Emissionen auf 45 Milliarden Tonnen an. Danach bleiben sie konstant. China wird bis 2030 die Emissionen von heute 9,5 auf 12,5 Milliarden Tonnen CO2 ansteigen lassen und Indien wie viele andere sich entwickelnde Länder werden mehr Emissionen ausstoßen. Die Verweildauer ist mit Tau= 65 Jahren (IPCC 30-100 Jahre) angenommen worden. *)

*) Fussnote : die Abklingzeit Tau ist definiert als die Zeit, in der die Konzentration des CO2 auf 37 % zurückfällt 

Abb.6: Die CO2-Konzentration übersteigt niemals 560 ppm bei konstanter Emission ab 2030 (435ppm), Verweildauer des CO2 in der Atmosphäre 65 Jahre

Es ist also nicht erforderlich, dass die Emissionen auf Null zurückgefahren werden. Wir können solange fossile Energieträger nutzen, bis sie alle sind – unter einer einzigen Voraussetzung: wir dürfen nicht wesentlich mehr als 45 Mrd. Tonnen pro Jahr ausstoßen und sollten diese Emissionen auch niemals mehr ansteigen lassen.

Durch ein Einfrieren der CO2- Emissionen würde  eine Verdopplung der CO2- Konzentrationen von vorindustriellen 280 ppm auf 560 ppm eintreten. Bei einer Verdoppelung auf 560 ppm wäre eine Erwärmung von 1,8 Grad Celsius zu erwarten, legt man die neuesten empirischen Klimaempfindlichkeitsberechnungen (ECS) zum CO2 zugrunde.

Fazit: Der schon beschlossene Schritt der Bundesregierung, die CO2-Emissionen auf 80 % zurückzufahren, ist überflüssig und die Ankündigung der Kanzlerin, das Ziel  auf 100 % hochzuschrauben, ist mehr als fragwürdig und sinnlos.

Nun kann man darüber diskutieren, wieviel die entwickelten Länder zurückfahren müssen, um den sich entwickelnden Nationen einen Nachholbedarf in Sachen CO2-Emissionen zu ermöglichen. Das sollte aber nicht in der Weise erfolgen, dass Deutschland seine Emissionen bis 2030 um 300 Millionen Tonnen reduziert und China um 3000 Millionen hochfährt. Immerhin emittiert China schon heute mehr CO2 pro Kopf als Europa, nämlich 6,9 Tonnen pro Kopf. 5 Tonnen pro Kopf bei einer 9 Milliarden Weltbevölkerung wäre doch eine akzeptable weltweite Größe. Macht insgesamt die obengenannten 45 Milliarden Tonnen pro Jahr. Das hieße für Deutschland eine Reduktion auf nicht einmal 50 %. Das wärs.

Panik ist also völlig unnötig. Mutter Erde hält das CO2 – Problem für uns in Grenzen. Wir sollten ihr dabei helfen. Je mehr Pflanzen und Bäume wachsen, umso mehr kann auch an CO2 aufgenommen werden. Das macht jedenfalls sehr viel mehr Sinn als abenteuerliche Konzepte von Elektromobilität  bis zum Zupflastern schöner Landschaften mit Windkraftanlagen.