Apocalypse Now

Willkommen im Anthropozän.

Die Sonne sinkt über der jüngsten geologischen Epoche, dem Holozän, mit seiner ungeheuren Artenvielfalt und seinen atemberaubend schönen wilden Landschaften. Angetrieben von einem enormen Konsumrausch, der Ressourcen in alarmierender Geschwindigkeit in Abfall verwandelt, betreten wir das Anthropozän, eine Epoche, die unter anderem durch die Tatsache gekennzeichnet ist, dass der Einfluss der Menschheit die natürlichen Prozesse des Planeten und die Regenerationsfähigkeit dieser Prozesse zu übersteigen beginnt.

Für alle vom Aussterben bedrohten Arten und alle Arten, die bereits verloren sind, ist dies wirklich eine Zeit von "Apocalypse Now".

Wir haben mit einer weltweiten Massenvernichtung der Arten begonnen und basteln derzeit an der Klimakontrolle des Planeten herum. Alle Kohle, alles Erdöl und alles Erdgas, das seit ca. 1832 verbrannt wurde, hat sich permanent in der Atmorphäre angesammelt. Einige Studien befürchten sogar, dass wir die Waage in Richtung eines tödlichen Klimawandel-Szenarios kippen könnten.

 

Klimawandel für Anfänger

Es gibt heute so viele Informationen über Klimawandel (den man wohl besser als Klima-Destabilisierung bezeichnen sollte), dass viele den Wald vor lauter Bäumen nicht mehr sehen. Gehen wir zurück zu den Grundlagen. Tun Sie so, als seien Sie ein Wissenschaftler der Zukunft, der Experimente mit Planeten durchführt. 

1.Zuerst nehmen Sie einen Planeten wie die Erde und entfernen die Atmosphäre, das Wasser und alles andere außer den Steinen auf der Oberfläche. Messen Sie nun die Temperatur. Sonnenstrahlen, die den Boden erreichen, werden in Wärme umgewandelt. Diese Wärme wird zurück in den Raum reflektiert. Ihr Experimentalplanet wird also am Mittag auf der Oberfläche aufgrund direkter Sonneneinstrahlung eine Temperatur von ca. +130°C aufweisen und in der Nacht kurz vor Sonnenaufgang eine Temperatur von ca. -160°C, da fast die gesamte Wärme in den Weltraum entwichen ist, welcher eine Temperatur von -270°C hat. Das sind Temperaturen, die Sie derzeit auf dem Mond vorfinden. Auf Ihrem Experimentalplaneten erhalten Sie eine errechnete Durchschnittstemperatur von -15°C, die täglich zwischen -160° und +130°C wechselt. 
2.Als nächstes fügen Sie eine Atmosphäre aus 78% Stickstoff, 21% Sauerstoff und 1% Edelgasen hinzu (ähnlich wie auf der Erde). Nun wird die Temperatur durch dieses bewegte Gas rund um den Globus verteilt. Die extremen Temperaturen von direktem Sonnenlicht und frostigem Raum vermischen sich, aber das Ergebnis ist immer noch eine Durchschnittstemperatur von -15°C.
3.Jetzt geben Sie Ihrer Atmosphäre eine winzige Menge eines sogenannten Treibhausgases hinzu: z.B. Kohlendioxid. Es lässt Licht durch, verhindert aber, dass Wärme in den Weltraum zurückstrahlt. Die Wärme wird zur Erde zurück reflektiert (Treibhauseffekt). Dadurch entsteht ein moderater und behaglicher, weltweiter Temperaturanstieg von +30°C. Die Oberflächentemperatur Ihres Planeten steigt im Durchschnitt von -15°C auf +15°C und Sie haben ein mehr oder weniger angenehmes Klima auf Ihrem Planeten geschaffen. Hurra!
4.Anstelle von Kohlendioxid können Sie auch Wasser als natürliches Treibhausgas auf Ihrem Experimentalplaneten nutzen. Aber wenn Sie Ihrem Planeten Wasser hinzufügen, wird alles sehr kompliziert: Die Eiskappen reflektieren das Sonnenlicht wie riesige Spiegel und Wolken schützen die Oberfläche vor Sonnenlicht. Außerdem bekommt man lokale Wettervorhersagen und jetzt wird alles wirklich schwer vorherzusagen. Sie benötigen riesige Computermodelle, um zu berechnen, was mit den Temperaturen überall auf der Welt passiert. In der Tabelle unten sehen Sie die Unterschiede zwischen Ihrem Experimentalplaneten mit Kohlendioxid als einzigem Treibhausgas und der Erde mit Kohlendioxid und Wasserdampf als Treibhausgasen (plus eine winzige Menge Methan und Spuren von anderen Treibhausgasen, nur um die Dinge etwas komplizierter zu machen). Wenn Sie sich die Tabelle ansehen, sollten Sie inzwischen die Funktionsweise des "Treibhausgases" an sich verstehen und sehen, dass selbst die extrem komplizierten Vorhersagen von Computermodellen für die Entwicklung des Erdklimas eine einfache Grundlage haben.

Sehr einfacher experimenteller Planet

extrem komplexes
atmosphärisches Computermodell für die Erde
Mittlere Temperatur ohne natürliche Treibhausgase –15°C –18°C
Temperatur-Effekt der
natürlichen Treibhausgase
+30°C +33°C
Art der natürlichen Treibhausgase und ihr Anteil am Treibhauseffektnur Kohlendioxid Wasserdampf (36%-72%)
Kohlendioxid (9-26%)
Methan (4-9%)
andere Spurengase (3-7%)
Mittlere Temperatur mit natürlichen Treibhausgasen +15°C +15°C

Jetzt werfen wir einen genaueren Blick auf die Erde:

Auf einem blauen Planeten, der hauptsächlich aus Ozeanen besteht, steht die Menge an Wasserdampf in der Luft in direktem Zusammenhang mit der Lufttemperatur und kann von der Menschheit nicht kontrolliert werden. Damit bleibt nur ein Hauptschalter für die Planetenheizung: Kohlendioxid.

Zwischen 1832 und 2016 haben wir den Wärmeschalter von 284 ppm (parts per million) auf 409 ppm hochgedreht, indem wir fossile Brennstoffe verbrannt und in Kohlendioxid umgewandelt haben. Das ist ein Anstieg auf 144% (409 ppm) im Jahr 2017 im Vergleich zu 100% (284 ppm) im Jahr 1832. Der Anstieg des Kohlendioxids lässt sich auch sehr leicht auf menschliche industrielle Aktivitäten zurückführen: Radiocarbon (das instabile Isotop 14C) wird in der Atmosphäre auf natürliche Weise produziert. Fossile Brennstoffe, die seit Jahrmillionen unter der Erde liegen, sind frei von 14C. Die 1955 erstmals von Hans Suess beobachtete Verdünnung von atmosphärischem 14CO2 durch fossilen Kohlenstoff war einer der ersten Hinweise darauf, dass menschliche industrielle Aktivitäten den globalen Kohlenstoffkreislauf stark beeinflussen.

» www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4534253/
» esrl.noaa.gov/gmd/outreach/isotopes/c14tellsus.html
» www.pnas.org/content/112/31/9542.full.pdf 

Was wird passieren,

wenn wir die Gesamtwärmeaufnahme des Planeten erhöhen? 

Wir starten ein zweites Experiment: Diesmal setzen wir einen Wasserkocher auf und beobachten das Wasser, während es sich erwärmt. Während wir zuschauen, fängt das Wasser an, sich immer schneller zu bewegen, bis es schließlich zu kochen beginnt. Das gleiche Prinzip gilt für die Atmosphäre (obwohl Gas nicht so schwer ist, wie Wasser und sich daher leichter bewegt). Wenn es wärmer wird, bewegt es sich schneller. Die Spitzenwindgeschwindigkeiten nehmen zu. Schnellere Winde können mehr Gewicht tragen und damit die Größe des Hagels erhöhen, bevor die Gravitation einsetzt. Wenn sich die Luft schneller bewegt, kommt es auch zu mehr Zusammenstößen von sehr warmer und sehr kalter Luft mit heftigen Wechselwirkungen, die zu einer Zunahme von Stürmen führen. Die wärmere Luft kann mehr Wasser aufnehmen. Dieses Wasser wird irgendwann herunterkommen, so dass wir mehr Überschwemmungen bekommen.

Wenn das Wasser wärmer wird, dehnt es sich aus, so dass der Meeresspiegel mit zunehmender Ausdehnung der Ozeane steigt. Sogar die Erdkruste dehnt sich aus, was zu erhöhtem Druck auf die tektonischen Platten führt, was zu mehr Erdbeben führen kann. Wollen wir das alles wirklich? Können wir es uns leisten, sowohl die wirtschaftlichen als auch die menschlichen Kosten zu tragen?

Generell ist die Richtung des vom Menschen verursachten Klimawandels nicht sehr schwer zu verstehen. Indem wir seit Beginn der industriellen Revolution fossile Brennstoffe verbrennen, haben wir auf unserem Planeten ein Experiment durchgeführt, das die Grundlagen unseres eigenen Lebens in Gefahr bringt. Zunehmend sieht es so aus, als ob unser Experiment für unsere Kinder und Enkel nicht sehr gut ausgehen wird - es sei denn, wir setzen dem sehr bald ein Ende.

Die Einsparungen einer noch rechtzeitigen Energiewende gehen nach Untersuchungen in die Trillionen (M. Burke et al., Nature 557, 05/2018 (Large potential reduction…), W. Schlenker, M. Auffhammer, Nature 557, 05/2018). 

Websites

Die englische “List of periods and events in climate history” mit ihren Sub-Links ist sehr gut, allerdings sehr umfangreich: List of periods and events in climate history

Globale Temperatur-Änderung 1850 to 2016:
https://www.climate-lab- book.ac.uk/2016/spiralling-global- temperatures/

Im deutschen Wikipedia findet man einiges über Temperatur und die Geschichte der Kohlendioxid-Entwicklung, siehe: Klimageschichte und Kohlenstoffdioxid in der Erdatmosphäre

Paläo-Temperaturkurve der letzten 500 Millionen Jahre,
erstellt aus einer Reihe verschiedener Proxy-Daten
(Null ist die mittlere Temperatur zwischen 1960 und 1990)

User: Glen Fergus  
User: hg6996

Quelle Wikimedia

CC BY-SA 3.0

File: All palaeotemps G2.svg
Erstellt: 8. August 2014

Hier ist eine Grafik von Wikipedia, die den Stand der Wissenschaft zur gesamten Klimageschichte der Erde zeigt. Trotz der geringen Größe sieht ein Plus von 2,5°C in dieser Skala ziemlich beängstigend aus. Darüber hinaus sind auch recht starke Klimaschwankungen zu beobachten, die zeigen, dass es Kipppunkte gibt, den wir noch nicht ganz verstehen. Was Sie auf dieser Skala nicht sehen können, ist die Tatsache, dass die früheren Klimaveränderungen in der Regel mehrere tausend bis 100.000 Jahre dauerten, im Gegensatz zur gegenwärtigen Veränderung, die nur 100 bis 150 Jahre dauert. Tiere und Pflanzen können sich kaum an evolutionäre Veränderungen anpassen, die so schnell sind. Sie müssen sich von ihrem Lebensraum entfernen. Wenn sie auf einem Berg, auf einer Insel, in einem See, auf einem Riff oder in Küstennähe leben, wo sie praktisch in ihrem Lebensraum "gefangen" sind, müssen sie bald umgesiedelt werden oder sie sterben aus. Ob sich die menschliche Landwirtschaft anpassen kann, bleibt abzuwarten.

Weitere Domino-Effekte des Klimawandels

 

 

Gletscherschmelze

Gletscher und die polaren Eiskappen reflektieren das Sonnenlicht wie riesige Spiegel. Dieses Sonnenlicht wird nicht in Wärme umgewandelt, sondern zurück in den Raum reflektiert. Wenn Gletscher und Polkappen schmelzen, schrumpft die Größe dieser reflektierenden Spiegel und der neue eisfreie Boden verwandelt Sonnenlicht in Wärme. Diese Wärme wird dann in der unteren Atmosphäre durch Kohlendioxid eingefangen. Außerdem nimmt das Schmelzen von Eis viel Energie auf. Was passiert mit dieser Energie, wenn alles Eis verschwunden ist?

Verwirrte Strömungen

Die großen Strömungen der Ozeane hängen von den Unterschieden in Wassertemperatur und Salzgehalt ab. Der Golfstrom zum Beispiel transportiert riesige Mengen an Energie aus den Tropen zum Nordpol und erwärmt damit Westeuropa. Dann transportiert er kühles Wasser wieder nach Süden. Wenn Sie den Salzgehalt des Meerwassers verändern, indem Sie große Mengen Schmelzwasser aus schmelzenden polaren Eiskappen hinzufügen und zusätzlich die Wassertemperatur ändern, verlangsamen die Ströme (derzeit: 15% Reduktion 02/2018) und kommen schließlich zum Stillstand. Ein Zusammenbruch könnte zu einer starken Abkühlung in Europa und Nordamerika führen, auch wenn die globale Erwärmung noch nicht abgeschlossen ist. Die Veränderungen könnten recht plötzlich sein: z.B. ein fünf Grad Rückgang der Durchschnittstemperatur in einem einzigen Jahrzehnt. Untersuchungen haben ergeben, dass es in Europa und Nordamerika zu härteren Wintern und in Australien, Südamerika und im südlichen Afrika zu schweren Dürren kommen kann. Dass die globale Erwärmung zu einem kühleren lokalen Klima führen kann, ist für einige Menschen verwirrend, aber es ist alles Teil desselben Klimamusters.

Meeresspiegelanstieg

Das Schmelzen der polaren Eiskappen und die Ausdehnung des wärmeren Wassers in den Ozeanen führt zu einem messbaren Anstieg des Meeresspiegels (bisher ca. 20 cm). Während einige wenige noch darüber diskutieren, ob der Klimawandel wirklich existiert, haben die Niederlande bereits ein Programm gestartet, um die Höhe aller Staudämme zu erhöhen und geben jährlich zwei Milliarden Euro aus, um ihr Land vor dem steigenden Meer zu schützen. 

Permafrost

Der Permafrostgürtel bedeckt derzeit 20% bis 25% der Landfläche der Erde, hauptsächlich in Kanada und Russland. Die Moore des Permafrostgürtels enthalten riesige Mengen an gefrorenem Methan (Sumpfgas). Methan fängt Wärme 25-mal besser ein als Kohlendioxid. Durch das Schmelzen von Permafrostböden können große Mengen des Treibhausgases Methan in die Atmosphäre freigesetzt werden, was zu einer Beschleunigung der globalen Erwärmung führen kann. In den letzten Jahrzehnten haben zum Beispiel die sibirischen Sümpfe begonnen zu tauen. 

Schelfeis-Überraschung

Unter bestimmten Bedingungen von Kaltwassertemperatur und -druck bildet Methan Eis. Die Ozeane enthalten enorme Mengen dieses so genannten Schelfeises oder Methanklathrats. Eine Änderung der Wassertemperatur könnte zu einer massiven Freisetzung riesiger Mengen an zusätzlichem Methan in die Atmosphäre führen. Dann würde es richtig heiß. Für weitere Informationen suchen Sie im Netz nach Stichworten wie "methane plume", "clathrate gun hypothesis" oder "Palaeocene-Eocene Thermal Maximum (PETM)".

Nebenprodukte der "Grünen Revolution"

Die globale Bevölkerungszunahme hat eine globale Zunahme der Nahrungsmittelproduktion erforderlich gemacht. Der Einsatz von Mineraldüngern und Pestiziden hat zu einem beispiellosen Anstieg der Nahrungsmittelproduktion auf der ganzen Welt geführt. Aber diese so genannte "Grüne Revolution" hat auch viele unerwünschte Nebeneffekte. Beispielsweise führen sehr große Rinderherden zu einer massiven Freisetzung von Methan (das Treibhausgas ist 25-mal so stark wie Kohlendioxid) und der hohe Einsatz von Mineraldünger setzt große Mengen Lachgas N2O frei (ein Treibhausgas, das 298-mal so stark ist wie Kohlendioxid). Das Abholzen der Wälder zur Gewinnung von Weideland oder Futtermittelanbauflächen ist ein weiterer Puzzelstein im Klimawandel-Programm.

Sprudelwasser überall

Kohlensäurehaltiges Mineralwasser erhalten Sie in jedem örtlichen Kiosk. Es ist sauer, die Kohlensäure brennt im Mund. Das Gleiche geschieht mit den Ozeanen. Die Ozeane haben einen Großteil des Kohlendioxids, das seit 1830 aus fossilen Brennstoffen freigesetzt wurde, als Kohlensäure absorbiert und werden sie auch weiterhin absorbieren. Dies wird als Versauerung der Ozeane bezeichnet. Sie verwandeln sich in Sprudelwasser. Die Säure löst die Kalziumskelette einiger Plankton- und Korallenarten auf und tötet sie dadurch ab. Plankton ist einer der größten Recycler von Kohlendioxid zu Sauerstoff und natürlich ein wichtiger Teil der Nahrungskette in den Ozeanen.

Korallenbleiche

Da das Wasser in den Ozeanen wärmer wird als je zuvor, halten Korallen der Hitze nicht mehr stand und sterben ab. Korallenbleiche ist das Ergebnis. Korallenriffe sind der Kindergarten des Lebens in den Ozeanen.

Wald der Zukunft - Zukunft des Waldes

Sehr große Mengen an Kohlendioxid werden von Pflanzen aus der Atmosphäre entnommen und in Holz und Laub verwandelt. Wälder enthalten daher große Mengen an gespeichertem Kohlenstoff aus Kohlendioxid. Leider hat die Menschheit viele Wälder gerodet und abgebrannt und dabei das früher gespeicherte Kohlendioxid freigesetzt. 

Verlust der Biodiversität

Neben dem Klimawandel und seinen weltweiten Auswirkungen auf Tiere und Pflanzen führt die Überbevölkerung der Erde zu einem harten Wettbewerb um den verfügbaren Raum zwischen der Menschheit und allen anderen Pflanzen- und Tierarten. Dies wird als Lebensraumverlust bezeichnet. Er entsteht durch Wohnbauprojekte, Landwirtschaftsprojekte, Straßen- und Verkehrsprojekte sowie Industrieprojekte. Weitere Lebensraumverluste entstehen durch Abfälle und Verschmutzungen wie Grubenabwässer oder Ölverschmutzungen. Schließlich werden einige Arten zur Nahrungsmittelproduktion (Überfischung der Ozeane), gegen Gesundheitsprobleme (z.B. Nashorn), zur Freizeitgestaltung oder als Statusobjekte (Wilderei, Jagd) gejagt, und einige Arten sind unerwünscht, weil sie die Nahrungsmittelproduktion oder die Gesundheit bedrohen (viele Insekten und Unkräuter, daher der allgemeine Einsatz von Pestiziden). Das Sterben von Insekten führt zum Verlust von insektenfressenden Tieren (viele Vögel, einige Säugetiere) und zum Zusammenbruch bestimmter Nahrungsketten. Einige Arten sind durch Zufall oder als Nebenprodukte einer Entwicklung bedroht. Zum Beispiel werden viele Nachtinsekten durch Straßenlaternen irritiert und sind durch die so genannte Lichtverschmutzung stark vermindert. Auch sind Insekten, Vögel und andere Tiere häufig von Verkehrsunfällen betroffen. All diese Effekte zusammengenommen haben zu einem Verlust an Arten geführt, der heute einem globalen sechsten Massensterben der Arten gleichkommt. Wir verlieren die Vielfalt, Widerstandsfähigkeit und Schönheit unseres Heimatplaneten in erstaunlicher Geschwindigkeit. Schmetterlinge, Bienen, Vögel, Säugetiere, Amphibien, Reptilien und Orchideen sterben aus. Willkommen im Anthropozän.

Eine Grafik, die kürzlich in Yuval Noah Hararis Bestseller Homo Deus (Penguin Random House UK 2015, Seite 72) veröffentlicht wurde, besagt, dass die heutige Biomasse von Großtieren weltweit wie folgt aufgeteilt werden kann:

  • Auf der einen Seite gibt es 300 Millionen Tonnen Menschen und 700 Millionen Tonnen Nutztiere.
  • Auf der anderen Seite sind nur noch 100 Millionen Tonnen wilde Großtiere übrig geblieben, alle Arten zusammengenommen.