Dr.-Ing. Adalbert Rabich

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Inhaltsverzeichnis: Seite • Abstract 3

1. Grundsätzliches 4 2. Diskurs über Klima-Probleme 6 3. Prüfkriterien für Aussagen einer globalen Klimaentwicklung 7 4. Das globale Klima 9 5. Klima als Übungsprojekt für Wahrscheinlichkeits-Rechnungen 10 6. Klima-Daten aus menschlicher Tätigkeit des Messens 15 7. Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosphäre 20 8. Unsicherheiten aus dem Ermitteln paläoklimatischer Daten 22 9. Die Grenzen einer Vorhersage, z. von CO2 und Temperatur 25 10. Klima und menschlich-energiebedingte CO2-Emissionen 31 11. Energie auf Basis ausgeglichener globaler Bilanz ohne Fossilien 34 12. Klima und Energie als Steuerungselemente der Politik 36 Weiter: 13. Tabellen/Tafelverzeichnis 40 14. Bildverzeichnis (in Teil 2) 48 15. Fußnoten 49

Bildteil gesondert als Teil 2

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Abstract:

Unter Klima wird das Geschehen in der Atmosphäre zusammengefasst, in dem das Wetter und insbesondere die Temperaturen der Luft und des Oberflächenbereiches der Erde als gewichtige Einflüsse des menschlichen Lebens enthalten sind. Von dieser Bedeutung her hat man die Temperatur bereits vor über 200 Jahren an verschiedenen Stellen in Europa gemessen und weitere Wahrnehmungen schriftlich aufgezeichnet. Erst in den letzten Jahrzehnten wurde dieses Messen genormt und der Verlauf einiger Klimaeigenschaften kritisch verfolgt. Es bildete sich ein eigener Zweig von Wissenschaft heraus und man begann, sich mit den Grundlagen der Atmosphärenphysik und der Entwicklung des Klimas einst und in Zukunft zu beschäftigen. Man versucht, das zukünftige Geschehen vorherzusagen. Das Klima ist ein sehr komplexes Objekt wissenschaftlicher Untersuchungen und wird derzeit nur in Teilgebieten verstanden. Es fehlen auch die Voraussetzungen für eine mathematisch ausreichend begründbare und vollkommene Darstellung durch Gleichungssysteme, weshalb man sich damit begnügt, einzelne näher erfassbare Bereiche in Modellen abzubilden und diese wiederum zu verknüpfen und jeweils nach dem fortgeschrittenen Erkenntnisstand weiter auszubauen ¹ . Modelle dienen der Anschaulichkeit und als Hilfsmittel, durch Einsetzen einzelner veränderlicher Eigenschaften (Parameter) einen sich daraus ergebenden Verlauf zu studieren. Prüfen lässt sich das anhand früherer Schlussfolgerungen aus paläoklimatischen Forschungen und der bruchfreien Kontinuität des Verlaufes mit gesicherten Daten aus der geschichtlichen Vergangenheit.

Es bleibt nicht aus, dass infolge der Lücken von Daten an sich und von Ableitungen daraus eine Unsicherheit der Klima-Auffassungen und Vorhersagen unausweichlich ist. Darin liegt jedoch auch das derzeitige große Problem der Vertrauenswürdigkeit von Aussagen, insbesondere von solchen Personen, die die Fakten nicht unbefangen zu interpretieren scheinen. Der Laie steht zumeist hilflos vor einem Aussagen-Koloss über eine Klima- und Kohlendioxid-Zukunft, er weiß nicht, was wissenschaftlich gesichert, was gefühlsmäßig als richtig empfunden werden darf oder was von der Politik absichtlich in den Medien verbreitet wird. Das Drohen mit einer Zuweisung, er, der Mensch sei schuld am Kollaps des Klimas, ist zwar eine Begründung für von ihm zu leistende Abgaben, bleibt aber dennoch womöglich eine schlechte Beratung.

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1. Grundsätzliches.

Der Begriff Klima ist vieldeutig und das Thema wird oft und mannigfach publiziert. Das, was man unter Klima versteht, ist vielen Menschen nur in einzelnen Aspekten klar bewusst, es scheint komplex zu sein, weshalb Fragen zu beantworten sind: 1. Was ist Klima, woran erkennt und unterscheidet man es? 2. Wie war das Klima in der Erd- und Menschheits-Geschichte? 3. Kann man die polaren Eisregionen als wissenschaftliches Datenarchiv nutzen? 4. Wie weit darf man gewissenhaft die zukünftige Klimaentwicklung deuten? Dass wir hier in einer gemäßigten Klima-Zone der Erde leben, ist jedem geläufig. Auch fühlt so mancher das Wetter, er weiß um den sich ändernden Witterungsverlauf seiner Gegend, er will sich darauf einstellen, weshalb er auf die Vorhersage der nächsten Tage wartet. Viele Wissenschaftler sind heutzutage damit beschäftigt, eine Reihe entsprechender Daten zu sammeln und in das Gebiet der Wetterkunde (Meteorologie) einzubauen. Der gegenwärtige Stand der Klimatologie als übergeordnetes Wissenschaftsgebiet und die Kenntnis der Klimate an-hand bestimmter Kenngrößen wie Temperatur, Gaskonzentrationen in der Atmosphäre wird dargestellt und dabei auf die Schwierigkeiten und Unsicherheiten der Ermittlung und Festsetzung dieser Größen eingegangen.

Es ist bekannt, dass die Umstellung der Gaszusammensetzung der Erdatmosphäre mit Anwachsen von Sauerstoff erst das Entstehen von Wirbeltieren ermöglichte. Seit dem Erscheinen der ersten Menschen mussten diese manche dramatischen Änderungen des Klimas hinnehmen, unter anderem das Anwachsen und Schmelzen der polaren Eiskappen (Bild 2]. Selbst während der schriftlichen Geschichtszeit traten ernstlich bedrohliche natürliche Schwankungen z.B. der Temperatur auf. In jüngster Zeit kommt die Erkenntnis des Einflusses der menschlichen Emissionen auf die Luftverschmutzung hinzu, dessen Grad jedoch von den Wissenschaftlern unterschiedlich bewertet wird. Hierbei soll das Erforschen früherer Klimate helfen, den Verlauf der Einfluss-Kenngrößen wissenschaftlich sicherer festzustellen, denn der relativ kurze Verlauf in den letzten Jahrhunderten gestattet zwar gewisse regionale und globale Aussagen, aber kaum eine hinreichend sichere für die Zukunft. In der sogenannten Paläoklimatologie spielen die Eisbohrkerne eine große Rolle, da man aus ihnen genaue Daten herzuleiten glaubt. Dieses junge wissenschaftliche Gebiet harrt jedoch des Einbaues in die

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Klima-Systematologie und fordert einen intensiven Diskurs zwischen den Anhängern des Konzeptes des Weltklimarates ² und den sogenannten Zweiflern heraus, unter denen sich international herausragende Meteorologen und Wissenschaftler anderer Disziplinen befinden. Wissenschaftlich scheint derzeit der menschlich verursachte Einfluss auf die Erwärmung der Erde zwar abschätzbar, aber bei der Veränderlichkeit der Klimate in erdgeschichtlichen Epochen noch nicht hinreichend sicher beurteilbar. Die sogenannten Klima-Modelle sind Ausdruck des Standes der Wissenschaft mit seinen Erkenntnislücken und bedingten Genauigkeiten. In den letzten Jahrzehnten wurden sie bereits mehrfach „angepasst“.

Dass die Menschen erst in der Zeit der sogenannten geschichtlichen Aufklärung vor ca. 200 Jahren sich näher mit den Schwankungen ihrer Lebensbedingungen und dem Sinn des Lebens philosophisch und wissenschaftlich auseinandersetzen, ist jedermann geläufig. Heute greifen die Wissenschaften einerseits in für gewöhnlich unvorstellbare Größenordnungen des Weltalls und andererseits in die Bedingungen Menschen-Daseins. Der Mensch wird durch die Aus-einandersetzung mit seiner Umwelt sich dessen bewusster ³ , wenn er auch persönlich trotz der Vielzahl seiner Vorfahren meist nur über 3 Generationen denkt. Immerhin weiß man um die Härte der Existenzbedingungen früherer Zeiten, die Kürze seiner damaligen Lebenserwartungen ⁴ und um den Einfluss vom Klima auf seine Arbeitsfähigkeit ⁵ . Der Mensch ist offensichtlich von der Natur nur auf ein Regulier-Dasein zwischen einer Temperatur von -30 ° bis + 50 ° C angepasst und er erwartet demgemäß eine Konstanz mit geringer Toleranz dieser und anderer Eigenschaften des Klimas. Die sich im Evolutionsprozess eingestellte allgemeine Biodiversität (z.B. der Pflanzen- und Tierwelt) liegt in gleicher Größenordnung. Dass einst die Hartgräser fressenden Mammute an einem enormen Kälteschock starben und viele Kriegsgefangene in Sibirien den dortigen Bedingungen nicht gewachsen waren, das hält der moderne Mensch für seltene Ereignisse. Daher ängstigen sich nur einige Menschen um die klimatische Zukunft. Der Großteil der sich rasch vermehrenden Menschheit aber glaubt, die Umweltbedingungen seinen Lebensanforderungen gemäß selbst gestalten zu können.

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2. Diskurs zu Klima-Thesen.

Das globale Klima ist ein atmosphärisches Systemmerkmal, das heutzutage vorherrschend die Politik bestimmt [Tab. 1]. Meist wird es am Größenverlauf des Kohlendioxid-Gehaltes in der Luft festgemacht und an der These, dass ein Überschreiten einer bestimmten Größe eine für die (gegenwärtige) Natur und insbesondere für unsere menschliche Gesellschaft folgenschwere Klimaerwärmung auslöse. Das System selbst können wir nicht vollständig beschreiben und auch nicht in mathematische Formeln fassen. Deshalb begnügt man sich damit, die erkenn- und messbaren Größen funktional zu ordnen und in Modellen zusammenfassend abzubilden.

Schon zu Zeiten der Anfänge der Technik benutzt man als sichere Berechnungs- und Auslege-Grundlage die naturwissenschaftlichen Gesetzmäßigkeiten und die abstraktive Logik bzw. Mathematik mit ihrem Formalismus von Axiomen, die selbst keines Beweises bedürfen. Unabdingbare Voraussetzungen eines Systems - und auch des offenen Systems der Atmosphäre - sind also Widerspruchsfreiheit und logische Beweisbarkeit. Mit Einführung der Simulationstechnik, der Annahme von Randbedingungen und der Veränderlichkeit von Variablen kann man das Verhalten des Systems unter Modell-Szenariobedingungen aufnehmen, besonders im Bereich vermuteten zukünftigen Verhaltens. Damit wird klar, dass die gewählten System-Parameter und die Abbildungstreue des Modells gegenüber dem Modell, z.B. eines Weltklimas von weittragender Bedeutung für die Sicherheiten von Aussagen sind. Die Richtigkeit einer Vorhersage zukünftigen klimatischen Geschehens und seiner Folgen muss daher anhand konsequenten Einhaltens wissenschaftlicher Methodik und der Plausibilitäten geprüft werden ⁶ .

In der Wissenschaft ist es üblich, Thesen (Behauptungen) zu falsifizieren, d.h. die anerkannten Sätze der Energieerhaltung, Wärmelehre usw. müssen angewendet sein. Bis heute ist es jedoch nicht möglich, das Geschehen in der globalen Atmosphäre durch partielle Differentialgleichungen exakt abzubilden. Man greift daher zur Vereinfachung und Anschaulichkeit von Zusammenhängen, ohne diese exakt zu beweisen oder überhaupt beweisen zu können. Damit gerät die Politik in Kollision mit der Wissenschaft.

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Kohlenstoff ist wichtigster Ausgangsstoff für alles Leben auf der Erde. Dieser Stoff ist über die Atmosphäre in einen sich ständig ändernden Transport-Kreislauf eingebunden, dessen Eigenschaften instabil und dessen Physikgrößen nur begrenzt erfassbar sind. Bekannt ist, dass prähistorische Klimaschwankungen Kaltzeiten oder erdgeschichtliche Zeitalter ausgesprochene Warmzeiten aufweisen ⁷ [Tab. 2]. Der hohe, veränderliche Einfluss der Sonnenstrahlung auf die Erdoberfläche leitet sich aus astronomischen Erkenntnissen ab (Bild 16). Einen funktionalen Zusammenhang von Kohlendioxid auf die Lufttemperatur in der unteren Luftschicht versucht man aus den Analysedaten von Eisbohrkernen bis zu früheren Jahrhundertausenden herzustellen ⁸ (Bild 11). Durch die Verknüpfung der paläoklimatischen Parameter mit den Messdaten der letzten zwei Jahrhunderte soll eine Kontinuität über lange Zeit und die Richtigkeit einer bestimmten Klima-Prognose bewiesen werden. Da Kohlendioxid bei der exothermen Reaktion von Kohlenstoff mit Sauerstoff und besonders bei der Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Brennstoffen wie Erdöl, Kohle und Gas durch den Menschen entsteht, wird er als Haupt-Verursacher von Klimakatastrophen angenommen. Wenn allerdings die paläoklimatischen Biomasse-Energiequellen in der Erdrinde erschöpft sind, ist diese Gefahren-Ära vorbei und gleichzeitig das Erzeugen von Kunststoffen aus diesem Grundstoff. Die Risiken von Energie-Engpässen sind unabsehbar.

3. Prüfkriterien für Aussagen über globale Klimaentwicklungen

Die Menschen nehmen ihre Umwelt mit ihren Sinnesorganen wahr. Theoretische Überlegungen gehen darüber hinaus. Sie müssen auf Axiomen, Naturgesetzen und Ableitungen daraus basieren. Wenn durch Annahmen Vorgänge verständlich gemacht, daraus logisch interpretiert oder Modelle entwickelt werden, weil die reale Welt durch Messdaten nur unzureichend abgebildet werden kann, dann ist der Nachweis der Richtigkeit eines Modells nur bedingt möglich. Zur Einsicht ist daher die Begrenzung des Geltungsanspruches durch Klarstellung der voraussetzenden Annahmen notwendig.

Texte unter wissenschaftlichen Aspekten richtig zu lesen, heißt kritisch die Geltungsansprüche zu prüfen. Jede Begründungskette unterliegt folgender Problematik:

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Dogma = ohne Begründung > Setzung

Infiniter Regress = eine nicht endende Argumentationskette Tautologie = sich selbst beziehende Ursache-Wirkungs-Kette.

Im Einzelnen sind die Begründungen auf Voraussetzungen, Widersprüche, gewagte Schlussfolgerungen usw. sachkritisch zu hinterfragen. Dabei muss der Leser sich besinnen, was er an eigenem Vorwissen, Erfahrungen zur Thematik mitbringt und was er aus anderen Quellen, z. B. Medienberichten entnimmt. Oft werden die wissenschaftlichen Quellen nicht oder nur unzureichend zitiert, zuweilen werden bestimmte Gruppen von Quellen anderen vorgezogen. Der Verdacht eigener und fremde Befangenheit ist besonders zu prüfen.

Folgende Sachthemen stehen zur Diskussion an:

• Klima als offenes System-Merkmal (Begriff), globales Klima Klima als Mess- und Bewertungs- sowie Modellierungsobjekt • Klima-Daten der Vergangenheit, Unsicherheit genereller Aussagen Nachweis der immerwährenden Instabilität der Erd-Klimate • Kohlendioxid- und Temperatur-Daten aus vergangener Zeiten aus historischer, aus paläoklimatischer Zeit • Kohlendioxid als Kreislauf-Größe in der Atmosphäre Berechenbarkeit • Unsicherheiten paläoklimatischer Daten

• Voraussage-Möglichkeiten und deren Grenzen

Kohlendioxid- und Temperatur

• Fossile Energien als Träger von Technologie und Kultur der Menschheit

• Ersatz des Energie-Bedarfs der Menschheit

• Klima und Energie als Steuerungselemente der Politik

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4. Das globale Klima.

Als Klima wird eine nicht näher definierte Summe bestimmter Wetter- oder Umgebungseigenschaften eines abgegrenzten geographischen Bereiches bezeichnet, die auf den Menschen einwirken und z.T. messtechnisch erfassbar und international genormt sind. Entscheidend für die Datenqualität ist dabei die Meßstations-Netzdichte am Boden und in den atmosphärischen Schichten. Die Grenze für eine globale Hochrechenbarkeit der Datenverläufe ist durch die Repräsentativität, die Interpolierbarkeit, die Typisierbarkeit und die Forderung nach Aussagesicherheit gegeben.

Als globales Klima wird das Umrechnungsergebnis regionaler Klimate auf die gesamte Erdatmosphäre betrachtet, das aber keiner reellen Wahrnehmung entspricht. Außer sogenannten typischen Eigenschaften z.B. von globalen Zirkulationsmustern in Äquatorebene und sogenannten wiederkehrenden Wetter-Extremen sind globale Triebkräfte des energetischen und wasserbezogenen Austausches von Boden zur Atmosphäre schwer ermittel- und voraussehbar. Bekannt und nachgewiesen ist die Variabilität der Klimate in historischer Zeit. Die Einflussgrößen auf das Wetter und das Klima sind wissenschaftlich nur lückenhaft bekannt und sie sind aus der Erdgeschichte auch nur grob skizziert. Selbst für eine numerische Vorhersage von regionalen Klimadaten gibt es heute noch zahlreiche Unsicherheitsquellen, weshalb sich die örtliche Wettervorhersage mit einer über eine Zukunftszeit von Tagen begnügt. Charakteristisch sind beispielsweise die Wolkenbedeckung und die Gestalt der Wolken, die in ständiger Veränderung begriffen sind.

Aus paläoklimatischen Forschungsergebnissen kann man folgern, dass es früher erhebliche und hochgeschwinde Temperaturänderungen in der Atmosphäre gegeben hat, deren Ursache und Funktion wir faktisch nur sehr bedingt vermuten und schon gar nicht für das globale Klima genau berechnen können. Simulations-Modelle orientieren sich an einzeln ausgewählten Parametern und Entwicklungs-Vorstellungen über Teilbereiche, die je nach Wissensstand

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in die Anpassung der Modelle bzw. Szenarien einfließen. Die Geschichte der Klima-Modell-Entwicklung seit 1970 offenbart klar die Anpassbedürftigkeit und den sich ändernden Einsatz der Computer-Leistungsfähigkeiten. Zu den letzten Verbesserungs-Schritten gehören die Ein-

vernahme eines Kohlenstoff-Kreislaufes, die der Pflanzenwelt und die von chemischen Prozessen. Trotzdem ist die Fähigkeit des Abbildens von Vergangenheitsklimaten wegen des beschränkten dreidimensionalen Auflösens und der funktionalen Begrenzung der benutzten Gleichungssysteme unsicher. Das Weltklima ist ein Klima der gesamten Erde entsprechend einem Kreis von 25 500 km mit allen hydrologischen Zyklen und Teil-Energie-Prozessen. Die Größe dieses Abbild-Risikos ist wegen der geringen Prüfmöglichkeiten nicht angebbar. Dieses Risiko geht aber unmittelbar in die Fortschreibung bisheriger Funktionsverläufe ein und muss einerseits zu der generellen Unsicherheit von Zukunftsabschätzungen aufgrund von Indizien spezifisch hinzugefügt und unabdingbar als Basis von politischen Entscheidungen „wissenschaftlich“ bewertet werden.

5. Klima als Übungsprojekt für Wahrscheinlichkeits-„Rechnungen“.

Bei der Auslegung von Prozessanlagen der chemischen Industrie hat man es mit geschlossenen Systemen zu tun, die über physikalische Gesetze und erforschte Verhaltensweisen von Stoffen in Apparaten usw. berechnet und demgemäß beherrscht werden können. Die grundsätzliche Vorgehensweise zur Lösung eines Problems oder einer spezifischen Aufgabe hat bereits John Locke ⁹ [1632-1704] umrissen:

• Ermitteln und Auffinden von Wahrheiten, von zutreffenden Sachverhalten • Zweckmäßiges Ordnen der einzelnen Sachverhalte so, dass man einen funktionalen Zusammenhang und seine jeweilige Bedeutung erkennen kann, • Wahrnehmen und Feststellen der Zusammenhänge mit Hilfe der Logik, • Ziehen der richtigen Schlussfolgerungen ggf. mit Interpretationen. Zur Methode des Bearbeitens gehört die Frage nach der Anwendbarkeit und Geltung von Daten der gewonnenen Sachverhalte, wozu der kritische Gedanken-Austausch mit spezifischen Fachleuten gehört. Ein Ordnen sollte in keinem Fall subjektiv erfolgen. Die Ereignisfolgen müssen jederzeit kausal nachvollziehbar sein, es muss klar sein, welche Sachverhalte nur gedanklich verbunden und nicht durch Messdaten belegt sind. Gefährlich wird es, wenn

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der Glaube an die Unfehlbarkeit der Methode und an das zugrunde gelegte Prinzip gegenüber nüchternen Prüfens überhand nimmt. Beispiele für Denkhilfen dieser Art sind Vermutungen und Analogie-Schlüsse, die einen besonderen Aufwand an Kritik herausfordern ¹⁰ . Durch eine bessere Vermutung kann eine bisherige umgestoßen werden. Beim Klima in dem offenen atmosphärischen System gibt es viele offene Problemfelder und Erfahrungs- sowie Wissenslücken, weshalb man das zeitliche Geschehen vereinfacht und mit verschiedenen Annahmen versieht, um es überhaupt in einem Rechen-Modell abbilden zu können. Während man in der Verfahrenstechnisch für den späteren sicheren Betrieb einer Produktionsanlage jeden Teilschritt zum Modell sorgfältig überdenken und prüfen muss, kommt man bei der Lösung der Klima-Aufgabe und besonders einer quantitativen Begrenzung von Kohlendioxid-Konzentrationen in der Atmosphäre je nach Einvernahme der ermittelten Sachverhalte methodisch über das Finden von Kompromissen in einer großen Experten-Gemeinschaft zu einem politisch wirksamen Beschluss. Durch das Durchspielen unterschiedlicher Parameter- und Verlaufs-Varianten versucht man einen Blick in das zukünftige Verhalten des Klimas und zu einer Entscheidungs-Matrix zu gelangen. Dabei ist jedem seriösen Verwender von solchen Szenarien klar, dass die herausgelesenen Daten und Parameter-Verläufe je nach Vermutungen, Festlegungen und Verknüpfungen von Teilfunktionsmodellen unterschiedliche Grade an Vertrauen verdienen.

Die Basis der den Klima-Modellen zugrunde gelegten Parameter ist verlaufszeitlich sehr schmal, denn die Messdaten hängen von der Normung des Messens und globalen Vergleichbarkeit der Messdaten ab. Hier kann man nur ein halbes Jahrhundert als einigermaßen gesichert ansetzen. Der Zeitraum der paläoklimatischen Daten reicht zwar über > 100 Tausend Jahre, aber diese Daten sind geographisch nur punktuell gewonnen und meist erst aus Messdaten in verwertbare Klimadaten umgewandelt. Außerdem ist die Menge statistisch für höhere Wahrscheinlichkeiten zu gering und nur bedingt global hochrechenbar. Wichtig für die Plausibilität von Klima-Vorhersagen sind die zeitlichen Bezugsgrößen. Das Wettergeschehen erfolgt in einer Zone bis zu 1 % der Lufthülle der Erde, es ist regional und schnelllebig. Vulkan-Eruptionen dagegen können bis zur Höhe von 3 % der Lufthülle reichen und sich über Jahre global auswirken. Während seiner vergangenen Kultur-Zeit erlebte der Mensch bereits erhebliche Klima-Änderungen wie dramatische Schwankungen von Meeres-

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höhen ¹¹ (Bild 1), von gewaltigen, aber zeitlich über Jahrtausende gestreckten Niederschlagsrückgängen im Gebiet der Sahara [Tab. 5], das von der Savanne zur Wüste wurde usw.

Als zeitlicher Maßstab können das Universums- und die Erdgeschichte dienen [Tab. 2 und 3]. Erst am Ende der kosmischen und erdplanetarischen Entwicklung kann eine biologische Evolution einsetzen, wenn die Umgebungsbedingungen in Atmosphäre, Temperatur usw. dies erlauben (Bild 10). Bekannt sind uns aus den Anfängen vor mehreren hunderten von Millionen Jahren die einst in der Erdrinde gespeicherten kohlenstoffhaltigen Biomasse-Energieträger. Den Beginn der Menschheit setzt man in eine Zeit vor 10 Millionen Jahren und für die Kulturzeit nur eine von 1 % davon an. Erst in einem Bruchteil der Kulturzeit folgt die naturwissenschaftliche Forschung und der Mensch ist in der Lage, die Zusammenhänge in ihrer Bedeutung zu erkennen ¹² . Gegenwärtig beutet der Mensch in ein Millionstel der Entstehungszeit die Masse der fossilen Energieträger aus und steht vor der Erschöpfung dieser den Wohl-stand sichernden Stoffe. Zudem stört er dabei wegen der chemischen Umwandlung von Koh-

lenstoff in Kohlendioxid durch Verbrennung die atmosphärische System-Dynamik, die entsprechend den Gesetzen der Selbstregelung reagiert (Bild 13 bis 15). Dieser Vorgang ist im Sinne der Gesamt-Evolution und der menschlichen Betrachtung seiner Existenz zwar gravierend, jedoch unter diesen Umständen nur vorübergehend.

Wir wissen, dass eine Konstanz unserer Lebensbedingungen unsere Existenz sichert, denn als Voraussetzung muss die Ernährung über die Fauna und Flora gewährleistet sein und diese ist abhängig von Klimaänderungen, wie Beispiele in der Erdgeschichte (Mesozoikum ab -180 Mill. Jahren) von Massensterben der Lebewesen und damit von Klimakatastrophen zeugen. Bereits nach dem Entstehen der Erstarrungskruste vor etwa 3,5 Mrd. Jahren sollen sich Klimagürtel der Erde gebildet haben, die aber durch ihren Wandel nicht allein dafür verantwortlich gemacht werden können. Wegen der gewaltigen Ausmaße sind nach Ansicht der Paläontologen z.B. durch die Gebirgsbildungen oder durch Meteoriten-Einschläge in Verbindung mit exzessiven Vulkan-Ausbrüchen verursacht. Aus den paläoklimatischen Zeugnissen leitet man aber ein überraschendes Merkmal des irdischen Klimas ab: die Jahresmittel von ausgesprochenen Warm- und Kaltzeiten differieren nur um rund 10 ° C 13 . Wenn die Temperatur-

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Amplitude wesentlich darüber gelegen hätte, wäre das ganze irdische Leben ausgelöscht worden. Mit Hilfe der Isotopen-Geologie konnte man sogar die Wassertemperatur längst vergangener Meere rekonstruieren, wenn man die Isotopenzusammensetzung früherer Meere als der heutigen gleich ansieht. Die Daten-Streuungen lehren jedoch, diese Rückschlüsse als vorläufig zu betrachten.

Als wichtige Phasen der klimatischen Entwicklung auf der Erde werden die Eiszeiten betrachtet (Bild 2). Sie sind ein Symbol für die globalen Temperaturänderungen in Erdbodennähe und für das Ausfällen von Wasser aus dem hydrologischen Kreislauf in feste Form als Ablagerung auf Land- und Seeflächen. Man meint, dass im jüngsten Abschnitt der Erdzeitalter vor 2,5 Millionen Jahren der Nordpol eisfrei war (Bild 2). Allerdings lebten zu dieser Zeit in Europa wohl keine Menschen. Vor einigen hundert Tausend Jahren, also zur Steinzeit durchstreiften sie dann dort die Flächen zwischen den eisbedeckten Regionen. Die Temperatur lag in der sogenannten letzten über 10 Tausend Jahre währenden Zwischen-Warmzeit sogar > 5 ° C höher als heute (Bild 3). Selbst vor einigen Tausend Jahren gab es Zeiten mit bis zu 2 ° höheren Temperaturen und in diese fällt der Beginn der menschlichen Kultur mit Sesshaftigkeit (Bild 8).

Als Haupt-Ursache für die großen Klimaveränderungen wird hier von der Mehrheit der Wissenschaftler der astronomische Einfluss, d.h. die Veränderung der wirksamen Sonneneinstrahlung in Abhängigkeit von den Bewegungen der Erde im Sonnensystem ausgemacht. Mit 0,2 EW/a gelangt sie zur Erde ¹⁴ . Der Mensch nimmt aber nur einen geringen Teil dieser Wärmeenergie im optischen Bereich als Licht und an der Wirkung der Infrarotstrahlung wahr. Er ist als Warmblüter dankbar für diese Naturgabe.

Kleinere kühlere Klimazeiten (Eiszeiten) mit geringeren Temperaturdifferenzen sind in historischer Zeit noch vor dem Anschwellen des Energiehungers der Menschheit infolge der Industrialisierung zu verzeichnen und können damit nicht auf eine anthropogene Folge der Wärmeerzeugung und damit dieser Kohlendioxid-Vermehrung zurückgeführt werden. Da bereits die kleinen Eiszeiten Gletscherwachstum und Hochwässer hervorrufen, begegnet der Mensch solchen Ereignissen mit Schrecken und Furcht, wird sich aber auch seiner geringen Chancen, diese vermeiden zu können, bewusst. Andererseits weiß er um die Notwendigkeit von Kohlendioxid für den photosynthetisch induzierten Stoffwechsel von Fauna und Flora.

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Das Verhältnis der Kräfte und Energien zu den menschlichen lässt sich an den beteiligten Massen erahnen. Gegenüber der Masse der Erde hat die Atmosphäre eine verschwindende Massengröße von etwa 5 x 10hoch21 g. Sie ist bis etwa 80 km Höhe ein nicht näher definiertes (turbulent) verschmutztes durchmischtes Gas, in dem sich zeitweise und instationär Wasser in Form von Wolken befindet. Der Anteil CO2 in der atmosphärischen Luft beträgt 0,038 %, der anthropogene Anteil daran wird heute auf 40 % geschätzt, die Senkung bis 2020 um 40 % macht weniger als 1 Millionstel der Atmosphärenmasse aus. Zu > 2/3 wird die Erde mit Wasser bedeckt, wovon der größte Teil sich in den Weltmeeren bis zu einer Tiefe von mehreren km befindet. Das Wasser kann ein Vielfaches an Kohlendioxid(masse) gegenüber dem natürlichen atmosphärischen Gasgemisch aufnehmen.

Die Bewegungsenergien der Gas- und Wassermassen sind nicht annähernd quantitativ genau erfassbar. Große Massen weisen dabei Trägheiten auf, sie können nicht abrupt beschleunigt oder abgebremst werden. Diese Energien sind im Vergleich zum gesamten menschlichen Energiebedarf von 0,15 EW/a ungeheuer hoch. Darüber hinaus sind sie in ihrem „Fließgleichgewicht“ durch noch eine weitere schwer abschätzbare Eigenschaft charakterisiert: die des fortlaufenden Ändern ihres Zustandes, eines gewissen chaotischen Systems (Bild 17), das empfindlich an kritischen Stellen reagieren kann. In einem komplexen Klimamodell wertet man das als typische Sensitivitäten der Unter-Systeme, denen in der Rechnung durch Wahl geeigneter Anfangs- und Randbedingungen entsprochen werden muss. Was einerseits kritisch und andererseits geeignet ist, das ist gegenwärtig ungewiss. Als Beispiel für eine unbekannte System-Labilität kann der sogenannte Golfstrom genannt werden, der man seit mehreren Jahrzehnten in Größe und Abbruchgefahr z.B. durch Modellstudien mit den Meeres-Zellen der warmen Region des Äquators und der kalten Region des Nordpols beizukommen sucht. Die warme Zelle wird von der Sonne mit Energie aufgeladen und später in der anderen Zelle mit Schmelz-Süßwasser abgekühlt. Diese Motorik ist wohl kaum vom Menschen veränderbar ¹⁵ , es sei denn, er greift gerade in die heute noch nicht erkannte Abbruch-

Schwachstelle des Nordatlantikstroms (irgendwie) oder an einer anderen kritischen Stelle ein. Die (selbstorganisierte) Kritikalität unseres klimabestimmenden Gesamt-Systems ist nicht bekannt.

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