Die nicht so heile Welt der Klimawissenschaft

Von Eike Roth

Beim Klima, so heißt es allenthalben, wäre sich die Wissenschaft einig: Der Mensch ist schuld an der Erwärmung und wenn wir unsere CO2-Freisetzungen nicht innerhalb weniger Jahre vollkommen einstellen, dann ist die Katastrophe unabwendbar. Aber diese Einigkeit ist ein Mythos, der nicht aufrecht erhalten werden kann. Tatsächlich besteht in vielen Punkten Unsicherheit und oft sogar ausdrücklicher Dissens. In einem früheren Blog-Beitrag /1/ wurde das bereits ausführlich erörtert. Die Darlegungen wurden fortgeschrieben, verfeinert und ergänzt und sind nun auch in einem Buch nachzulesen: In /2/ Eike Roth: „Probleme beim Klimaproblem – Ein Mythos zerbricht“, BoD-Verlag 2019, ISBN 9783748182757 werden viele strittige Punkte aufgeführt, wobei jeweils detailliert angegeben wird, was genau noch offen ist und welche Bedeutung das für das Klimaproblem insgesamt hat. In Summe ergibt sich ein völlig anderes Bild vom Klimaproblem selbst und vom aktuellen Stand der Klimawissenschaft als es normalerweise in der Öffentlichkeit gezeichnet wird. Hier seien drei besonders wichtige offene Fragen kurz vorgestellt und diskutiert, für nähere Details wird auf /2/ verwiesen:

Wohin?“ bezieht sich auf das Ziel, das wir anstreben sollen. Die Frage sieht einfach aus: Unter 2 Grad Erwärmung, wie im Pariser Klima-Abkommen vorgesehen, oder besser unter 1,5 Grad, wie heute meist gefordert wird? Aber hinter der Frage verbirgt sich deutlich mehr.

Wie stark?“ bezieht sich auf die Klimawirksamkeit des CO2. Um wie viel erwärmt unsere CO2-Freisetzung das Klima wirklich?

Wie schnell?“ bezieht sich auf den Zeitdruck: Wann tritt diese Erwärmung ein und wie eilig haben wir es mit Gegenmaßnahmen?

 

1.    Wohin?

Das Klima hat sich geändert, solange die Erde existiert, und es wird sich weiter ändern, solange sie existiert. Z. B. vor 1000 und vor 2000 Jahren war es ähnlich warm wie heute, dazwischen war es deutlich kälter. Die Historiker sind sich einig: Der Menschheit ist es in den warmen Zeiten stets besser gegangen als in den kalten. Die warmen Zeiten wurden daher immer schon als „Klimaoptimum“ bezeichnet. Aber sind sie das wirklich? Ist noch ein bisschen wärmer nicht noch besser? Hört das „je wärmer, umso besser“ bei der heute erreichten Temperatur plötzlich auf und schlägt ins Gegenteil um? Wie schnell schlägt es um? Warum können wir nicht einfach zugeben, dass wir gar nicht wissen, wo das Klima-Optimum tatsächlich liegt? Zu Beginn der Industriellen Revolution (ca. 1850) waren wir jedenfalls deutlich vom Optimum entfernt. Wo stehen wir heute?

Aber das Klimaoptimum ist nur das Eine. CO2 ist zweifelsfrei nicht nur klimawirksam, sondern auch lebensnotwendig. Ohne CO2 gibt es keine Fotosynthese. Und als Folge davon keine Pflanzen, keine Tiere, keine Menschen. Doch wenn es mehr CO2 gibt, dann gibt es auch mehr Fotosynthese, mehr Pflanzen und mehr Nahrungsmittel. Die erhöhte CO2-Konzentration der letzten Jahrzehnte hat unbestreitbar Millionen Menschen vor dem Verhungern gerettet! Das wird nur gerne übersehen. Zukünftig werden wir 10 Milliarden Menschen ernähren müssen. Sollen wir die CO2-Konzentration nicht besser doch noch etwas weiter erhöhen? Verantwortung für die armen Menschen heute und für die vielen Menschen morgen fordert von uns, die positiven Wirkungen des CO2 gegenüber seinen negativen Wirkungen aufzurechnen. Bisher unterbleibt das. Nur deswegen, weil die „optimale“ CO2-Konzentration dann zwangsweise höher wird? Wäre das wirklich so schlimm??

Schließlich ist Klimaschutz auch nicht das einzige Problem, das wir haben. Das dafür aufgewendete Geld fehlt uns zur Lösung anderer Probleme. Auch dieser „Konkurrenzkampf“ muss bei der Festlegung, wohin wir wirklich zielen sollen, mit berücksichtigt werden.

Ob wir es wahr haben wollen oder nicht, die Frage nach dem „Wohin“ verantwortlich zu beantworten, erfordert noch viele Überlegungen. Bevor sie verantwortlich beantwortet werden kann, ist das Risiko von Fehlentscheidungen erheblich.

 

2.     Wie stark?

CO2 ist ein Treibhausgas und erwärmt daher die Erde. Aber um wie viel? Die Erwärmung, die sich bei einer Verdoppelung der CO2-Konzentration einstellt, wird als „Klimasensitivität des CO2“ bezeichnet. Es ist dies die entscheidende Größe in den Klimamodellen. Wenn man die Sensitivität aus physikalischen Gesetzen und den speziellen Eigenschaften der CO2-Moleküle berechnet, erhält man ca. 0,7 °C. Einen ähnlichen Wert erhält man auch aus der Auswertung von Satellitendaten. Der „Weltklimarat“ IPCC will hier aber nicht rechnen und auch die die Satelliten interessieren ihn nicht, er beschreitet vielmehr einen völlig anderen Weg: Er ermittelt den Wert indirekt aus einer Vielzahl von verschiedenen historischen Beobachtungen, Auswertungen und Rekonstruktionen. Allerdings mit sehr magerem Ergebnis: Einen wahrscheinlichsten Wert kann IPCC „infolge der großen Unsicherheiten“ gar nicht angeben. IPCC hilft sich mit einem Vertrauensbereich, in dem der „wahre“ Wert mit 95% Wahrscheinlichkeit liegt. Wo in diesem Bereich, kann niemand sagen. Dieser Vertrauensbereich reicht von 1,5 bis 4,5 Grad. Die Unsicherheit beträgt also einen Faktor 3! Anders ausgedrückt: IPCC weiß über die Klimasensitivität von CO2 so gut wie nichts. Trotzdem meint IPCC, die Klimaentwicklung für 100 Jahre im Voraus genau berechnen zu können. Genau genug jedenfalls, um daraus Schlussfolgerungen mit extremen Auswirkungen auf Wirtschaft und Gesellschaft ableiten zu können. Weitere Abklärungen wären nicht notwendig, wir wüssten schon genug. Das bei einem Vertrauensbereich von 1,5 bis 4,5 Grad, Faktor 3! Der Leser möge sich bitte vorstellen, dass jemand sich überlegt, ein neues Auto zu kaufen. Die Preise, die man ihm nennt, sind aber nur auf den Faktor 3 genau. Vermutlich würde er vor der Kaufentscheidung genauere Angaben einfordern. Warum soll das nicht auch beim Klima so sein?

Neben den IPCC-Angaben und den schon genannten direkten Berechnungen und Satellitendaten gibt es auch viele aktuelle Beobachtungen, die Aussagen über die Klimasensitivität des CO2 erlauben. In /2/ werden mehrere angeführt und näher erläutert. Hier sei nur eine herausgegriffen: Die schlechte Übereinstimmung der Kurven für den Anstieg der CO2-Konzentration und der Temperatur. Vor 1945 ist die CO2-Konzentration jahrtausendelang weitgehend konstant geblieben, die Temperatur hat sich aber mehrfach und durchaus auch erheblich geändert. Da müssen andere Ursachen gewirkt haben. Dann, nach dem Ende des Zweiten Weltkrieges, ist die CO2-Konzentration stark und kontinuierlich angestiegen. Die Temperatur ist dem aber nicht gefolgt, sondern 30 Jahre lang gefallen! Auch da muss eine andere Ursache stärker gewesen sein. Nur in der Zeit von ca. 1975 bis 1998 sind die Kurven für Temperatur und CO2 tatsächlich parallel verlaufen. Da kann das Klima vom CO2 dominiert worden sein. Der gleichartige Verlauf kann aber auch nur Zufall sein. Nach 1998 klafft die Entwicklung wieder beträchtlich auseinander: Die CO2-Freisetzungen sind weiter stark angestiegen, doch bei der Temperatur hat sich gut 15 Jahre lang nicht mehr viel getan, sie ist vielmehr auf hohem Niveau weitgehend konstant geblieben. Erst das Jahr 2016 war dann wieder deutlich wärmer, es war das bisher wärmste Jahr überhaupt, seitdem es genaue Messungen gibt. Aber seither ist es wieder kühler geworden, obwohl die CO2-Freisetzung weiter zugenommen hat. Die schlechte Übereinstimmung der Kurven spricht eindringlich für einen nur geringen Einfluss des CO2, andere Einflüsse waren fast immer dominierend. Doch IPCC berücksichtigt diese anderen Einflüsse in seinen Modellen so gut wie gar nicht. Das IPCC-Ergebnis wird daher von vielen Wissenschaftlern angezweifelt.

Wenden wir uns nochmals der Entwicklung seit 1850 zu: Wie gesagt, da haben meist andere Einflussgrößen dominiert. Die eingetretene Erwärmung um ca. 1 Grad kann daher, nüchtern betrachtet, nur zu einem relativ kleinen Teil vom CO2 verursacht worden sein. Die IPCC-Zuordnung der gesamten Erwärmung um 1 Grad zum CO2 wird denn auch von vielen Wissenschaftlern als klar falsch bezeichnet. Von einem Konsens sind wir meilenweit entfernt. Das gilt für die Beiträge zur Erwärmung seit 1850 und es gilt generell für die Klimasensitivität des CO2.

 

3.    Wie schnell?

Genauso wichtig wie die Stärke der Erwärmung durch das CO2 ist die Zeit, wann diese Erwärmung eintritt, wenn sie denn eintritt. Diese Zeit hängt vor allem von der Verweildauer des CO2 in der Atmosphäre ab. IPCC beschreibt den Verbleib des CO2 in der Atmosphäre bzw. seine Entnahme aus ihr in verschiedenen Verfeinerungen, die aber letztlich alle auf die Annahme einer sehr langen Verweildauer, Jahrhunderte bis Jahrtausende, hinauslaufen. Dann sammelt sich praktisch das gesamte anthropogen freigesetzte CO2 in der Atmosphäre an. Die sich daraus ergebende CO2-Konzentration und damit die sich als Folge davon einstellende Erwärmung hängen dann nicht mehr vom zeitlichen Verlauf der Freisetzungen ab, sondern nur von der insgesamt freigesetzten Menge. Nach IPCC gibt es daher ein festes „CO2-Budget“, das nicht überschritten werden darf, wenn ein bestimmtes Klimaziel – z. B. 2 Grad Erwärmung – eingehalten werden soll. Weil wir dieses Budget schon weitgehend ausgeschöpft haben, müssen wir – nach IPCC – unsere CO2-Freisetzungen innerhalb weniger Jahre komplett einstellen. Das ist auch die Basis für die Klimaschutz-Forderungen, die derzeit im öffentlichen Raum vehement erhoben werden.

Diese Basis wird aber vielfach als unbegründet zurück gewiesen. Die Kritik gilt prinzipiell dem IPCC-Konzept von einem festen CO2-Budget. Sie gilt damit für alle Versionen der IPCC-Beschreibung von Verbleib/Entnahme des CO2 in/aus der Atmosphäre. Allen Versionen ist gemeinsam, dass die CO2-Moleküle in der Atmosphäre in Gruppen eingeteilt werden, die unterschiedlich schnell aus der Atmosphäre wieder ausgeschieden werden. Diese Gruppeneinteilung ist aber – so die Kritik – unzulässig, weil alle CO2-Moleküle gleich sind und sich nicht voneinander unterscheiden.

IPCC sieht den Austrag von CO2 aus der Atmosphäre in verschiedene Senken (Ozeane, Biomasse, Gesteine etc.) analog zum Zerfall radioaktiver Stoffe: Dort hat ein jeder Stoff seine spezielle Halbwertszeit. Diese hängt von der Art der Atome ab. Nach Maßgabe dieser Halbwertszeit nimmt die Zahl der entsprechenden Atome ab. Wechselwirkungen zwischen Stoffen mit unterschiedlicher Halbwertszeit gibt es nicht. Analog verläuft nach IPCC auch der Austrag von CO2 aus der Atmosphäre: Die verschiedenen CO2-Teilmengen werden nach Maßgabe der ihnen zugehörigen Zeitkonstanten in die verschiedenen Senken ausgelagert. Auch hier laufen nach IPCC die einzelnen Entnahme-Prozesse unabhängig voneinander ab, also ohne sich gegenseitig zu beeinflussen.

Real ist es jedoch genau umgekehrt: Die Zeitkonstanten für den CO2-Austrag sind keine spezifischen Eigenschaften der CO2-Moleküle, sondern spezifische Eigenschaften der jeweiligen Senken. Diese fischen CO2-Moleküle unterschiedlich schnell aus der Atmosphäre heraus. Die CO2-Moleküle sind alle gleich, nur die Senken unterscheiden sich. Also gehören die Zeitkonstanten zu den Senken.

Die falsche Zuordnung der Zeitkonstanten – zu Molekülgruppen, statt zu den Senken – mag auf den ersten Blick hin unbedeutend erscheinen, hat aber gravierende Auswirkungen auf das Ergebnis, selbst wenn man dieselben Zeitkonstanten verwendet: Im IPCC-Modell verschwinden nur wenige CO2-Moleküle schnell (diejenigen, denen eine kurze Zeitkonstante zugeordnet ist), die meisten verbleiben lange (weil ihnen lange Zeitkonstanten zugeordnet sind und weil ihr Abbau aus der Atmosphäre nur von „ihren“ Zeitkonstanten bestimmt wird, ohne jeglichen Einfluss der CO2-Moleküle mit kurzen Zeitkonstanten hierauf). Bei der richtigen Zuordnung wirken demgegenüber die Senken mit kurzen Zeitkonstanten auf alle CO2-Moleküle, die überhaupt in der Atmosphäre vorhanden sind, und sie haben Einfluss auf die Wirksamkeit der Senken mit langen Zeitkonstanten. Die Senken mit kurzen Zeitkonstanten schnappen den Senken mit langen Zeitkonstanten gewissermaßen die CO2-Moleküle vor der Nase weg. Die Senken mit langen Zeitkonstanten werden daher weitgehend wirkungslos. Nach IPCC haben vor allem die langen Zeitkonstanten Bedeutung, real haben praktisch nur die kurzen Zeitkonstanten Bedeutung. Die Verweildauer muss daher sehr viel kürzer sein.

Eine kurze Verweildauer ergibt sich auch aus Beobachtungen: Zurzeit werden jährlich ca. 40 Milliarden t CO2 anthropogen in die Atmosphäre freigesetzt und etwa 20 Milliarden t werden ihr jährlich bleibend entnommen. Es verbleibt also nur etwa die Hälfte des neu freigesetzten CO2 in der Atmosphäre, die andere Hälfte wird wieder ausgeschieden. Das gilt bei der heute vorhandenen CO2-Konzentration von ca. 400 ppm. Bei einer anderen Konzentration würde sich eine andere Entnahmerate einstellen. Aber zurzeit sind es eben ca. 20 Milliarden t und daher steigt die Konzentration derzeit auch nur um ca. 2 ppm pro Jahr und nicht um 4 ppm, wie sie bei vollständigem Verbleib steigen müsste. Das sind Messwerte, sie sollten außer Streit stehen.

Würden wir unsere CO2-Freisetzungen auf 20 Milliarden t pro Jahr zurück fahren, ergäbe sich ein Gleichgewicht zwischen Nachlieferung und Abbau von CO2. Wir könnten diese Freisetzung beliebig lange fortsetzen, ohne dass sich die CO2-Konzentration verändern würde. Es gibt daher kein festes CO2-Budget zum Einhalten einer bestimmten Klimagrenze!

Ähnlich sieht es aus, wenn wir ein Konstanthalten der heutigen Freisetzung unterstellen: Dann steigt die CO2-Konzentration weiter. Damit nimmt auch die CO2-Entnahme zu. Es würde sich daher auch hier ein Gleichgewicht einstellen. Es wäre einmal interessant zu untersuchen, bei welcher CO2-Konzentration und wann.

Umgekehrt bliebe bei einem sofortigen Stopp aller anthropogenen Freisetzungen die CO2-Entnahmerate zunächst unverändert. Die CO2-Konzentration würde daher einige Zeit lang um ca. 2 ppm pro Jahr abnehmen (und sich dann allmählich verlangsamen). Das ist ein krasser Widerspruch zur IPCC-Annahme eines langen Verharrens auf dem erreichten hohen Niveau.

Die Verweildauer von neu freigesetztem CO2 in der Atmosphäre beträgt eindeutig nur Jahre oder Jahrzehnte und nicht Jahrhunderte oder Jahrtausende, wie von IPCC unterstellt. Als Folge davon sammelt sich CO2 wesentlich langsamer in der Atmosphäre an. Grenzwerte, wenn es sie überhaupt gibt, werden wesentlich später erreicht. Auch spielt der Verlauf der Freisetzungen sehr wohl eine Rolle und ein festes CO2-Budget zum Einhalten einer bestimmten Grenze gibt es nicht, selbst wenn man eine starke Klimawirksamkeit des CO2 unterstellt.

 

Konsequenzen

Es gibt keine Einigkeit in der Wissenschaft. Wir wissen nicht, wohin wir steuern sollen, wir wissen nicht, wie stark das CO2 das Klima erwärmt, und wir wissen nicht, wie lange das CO2 in der Atmosphäre verbleibt. Wir wissen aber sehr wohl, dass es dort ganz sicher sehr viel kürzer verbleibt als von IPCC angenommen. Ursache für diese Diskrepanz ist insbesondere eine falsche Zuordnung der Zeitkonstanten durch IPCC. Allein die Korrektur dieses Fehlers wandelt das Klimaproblem unweigerlich in ein völlig anderes um: Es ist auf jeden Fall zeitlich ganz wesentlich entspannt. Wir haben Zeit, die noch offenen Fragen sorgfältig zu klären. Panik ist nicht angebracht, Schnellschüsse sind weder notwendig noch sinnvoll. Es wäre hilfreicher, wenn an den Freitagen für die Klärung der offenen Fragen und nicht für unausgegorenes und vielleicht sogar nicht notwendiges Handeln demonstriert wird.

/1/ Blog Die Kalte Sonne: „Probleme beim Klimaproblem“, Gastbeitrag von Eike Roth vom 12. Dez. 2018.

/2/ Eike Roth: „Probleme beim Klimaproblem – Ein Mythos zerbricht“, BoD-Verlag 2019, ISBN 9783748182757.