Es ist ohne weiteres zu beobachten, dass es gegenwärtig auf der Erde wärmer wird. In den Berichten des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) findet man zahlreiche Hinweise darauf; sie sind überwältigend. Die beobachtete Erwärmung ist zumindest teilweise durch menschliche Aktivitäten verursacht, insbesondere durch den Ausstoss von Klimagasen wie Kohlendioxid (CO2), Lachgas (N2O) und Methan (CH4), sowie dem im bodennahen Smog gebildeten aber auch in der Stratosphäre natürlich vorhandenen Ozon (O3). Das mit Abstand wichtigste Klimagas ist der natürlich in der Atmosphäre vorkommende Wasserdampf.
Eine wärmere Atmosphäre kann mehr Wasserdampf aufnehmen (Rückkoppelungseffekt). Gemäss IPCC stossen die Klimagase eine Erwärmung an, die dann durch den erhöhten Wasserdampfgehalt in der Atmosphäre verstärkt wird.
Läuft die Erde in eine «run away» Klimaerwärmung rein? Das IPCC meint, dass die Erwärmung mehrere Grad betragen wird, wenn nicht sofort die Klimagasemissionen massiv reduziert werden. Man will die Erwärmung auf unter 2 Grad Celsius oder besser sogar unter 1.5 Grad begrenzen. Die vergangene und zukünftige Temperaturentwicklung wird mit dem CMIP5-Modell (Coupled Model Intercomparison Project Phase 5) berechnet. Bei einer Verdoppelung der CO2-Konzentration von heute 400ppm auf 800ppm bis 2100 soll die Temperatur um rund 3 – 4°C steigen.
Das CMIP5-Modell ist nicht unbestritten. Entsprechende Einwände von Wissenschaftern haben aber zu wenig oder gar keinen Eingang in die Berichte des IPCC gefunden. Die Klimaerwärmung ist zu einer weltanschaulichen Glaubensfrage geworden, die mit handfesten politischen und materiellen Interessen verbunden ist.
Die beste Übereinstimmung mit der Temperaturentwicklung erhält man, wenn die solare Aktivität (Satelitenmessungen der Einstrahlung der Sonne auf die Erde) und der CO2-Gehalt der Atmosphäre berücksichtigt werden. Es gibt wissenschaftlich begründete Nachweise die zeigen, dass der Einfluss der variablen Sonneneinstrahlung auf die Temperatur etwa doppelt so gross ist, wie derjenige des CO2.
Verschiedene Wissenschafter kommen zum Schluss, dass der Einfluss von CO2 auf den Temperaturanstieg vom IPCC deutlich überschätzt werde. Das ist bemerkenswert, denn auch diese Autoren stellen sich der wissenschaftlichen Debatte, bemühen sich um Glaubwürdigkeit und riskieren ihren Ruf. Sie dürfen gewiss nicht in die Ecke notorischer Klimaleugner gestellt werden. Die selektive Auswahl der vom IPCC verwendeten Daten und Arbeiten deutet vielmehr darauf hin, dass wissenschaftliche Beiträge, die nicht ins Bild passen, nicht berücksichtigt werden.
Es gibt trotzdem gute Gründe, CO2 nicht weiter unlimitiert in die Atmosphäre zu pusten. Das Vorsorgeprinzip gebietet längst einen sorgfältigeren Umgang mit allen natürlichen Ressourcen. Die Reduktion der Klimagasemissionen ist sicher richtig. Wegen der Klimaerwärmung in Alarmismus zu verfallen, könnte sich aber in der längeren Frist als kontraproduktiv erweisen.
Einfluss des Treibhauseffekts
Der Treibhauseffekt beruht auf der Wärmeenergie der Sonne, die auf die Erde trifft und nicht wieder vollständig ins All abgestrahlt wird. Ein Teil bleibt in der Atmosphäre gefangen und wird von dieser wieder auf die Erde reflektiert. Tatsächlich ist es der Klimaeffekt des Wasserdampfes in der Atmosphäre, der die Temperatur auf der Erde auf einem Niveau hält, bei dem Leben in der Form wie wir es kennen überhaupt möglich ist. Sonst wäre es im Durchschnitt deutlich unter null Grad Celsius auf unserem Planeten.
Die Gesamtenergiebilanz der Erde befindet sich vereinfacht gesagt in einem fliessenden Gleichgewicht bei welchem die absorbierte Energie von der Sonne gleich gross ist, wie die ins All abgestrahlte Energie. Wäre dem nicht so, so würde es immer wärmer bzw. immer kälter.
Der Beitrag des CO2 zur Erderwärmung ist limitiert durch den bereits reichlich vorhandenen Wasserdampf. CO2 bringt etwas zusätzliche Erwärmung, aber die Wellenlängen, in denen CO2 Wärmestrahlung absorbiert und zurück auf die Erde wirft, sind zum Grossteil schon vom Wasserdampf belegt. Eine immer weiter steigende Konzentration von CO2 in der Atmosphäre wird deshalb immer weniger bis fast gar nichts mehr zu einer weiteren Erwärmung beitragen. Dieser Sättigungseffekt bei den Absorptionsbanden der Klimagase ist gut dokumentiert. (z.B. Prof. Herman Harde, «Was trägt CO2 wirklich zur globalen Erwärmung bei» ISBN 978-3-8448-6287-4).
Einfluss der solaren Einstrahlung
Die Energie, die von der Sonne kommt, ist nicht konstant. Die Sonnenaktivität variiert relativ kurzfristig um einige Watt pro Quadratmeter. Die Rekonstruktion der zurückliegenden Variabilität basiert auf Stellvertreter-Grössen, da direkte Messungen mit Satelliten erst ab Mitte der Achtzigerjahre möglich sind. Die Wissenschaft ist sich nicht einig, ob gegenwärtig weniger, gleich viel oder mehr Sonnenenergie auf die Erde trifft als in der historischen Vergangenheit. Allerdings lässt sich die beobachtete Temperaturentwicklung genauer mit einem Modell rekonstruieren, das von der aktuell gemessenen Variabilität der Sonneneinstrahlung ausgeht. Das CMIP5-Modell des IPCC berücksichtigt demgegenüber nur eine gleichbleibend geringe Variabilität, mit entsprechend weniger plausiblen Nachbildung der Temperaturentwicklung.
Der Zusammenhang zwischen der Temperaturentwicklung auf der Nordhalbkugel und der Variabilität der Sonneneinstrahlung ist gut dokumentiert (z.B. Willie Soona, Ronan Connolly, Michael Connolly, «Re-evaluating the role of solar variability on Northern Hemisphere temperature trends since the 19th century», https://globalwarmingsolved.com/data_files/SCC2015_preprint.pdf oder https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0012825215300349 ).
Für unsere Gegenwart nicht relevant ist der Antrieb für die in geologischen Zeiträumen immer wieder auftretenden Kalt- und Warmperioden (Eiszeiten; Milankovitch Zyklen). Diese werden sehr wahrscheinlich durch eine höhere Sonneneinstrahlung auf der Südhalbkugel ausgelöst. Die Umlaufbahn der Erde um die Sonne ist keine perfekte Kreisbahn, sondern eine Ellipse und zudem ist die Erdachse im Raum nicht stabil, sondern wobbelt etwas, wie ein torkelnder Kreisel. Einzelne Regionen können dadurch recht unterschiedliche Einstrahlung erleben. Mit der Erwärmung wird das Gleichgewicht für CO2 und CH4 verschoben. Vorher in Böden gebundener Kohlenstoff bzw. im Meer gelöstes Gas gelangt in die Atmosphäre. Diese wird wärmer und kann mehr Wasserdampf aufnehmen. Eine Entwicklung, wie vom IPCC postuliert, wird auf natürliche Weise in Gang gesetzt, wobei die Erwärmung der natürlichen Emission von Klimagasen voraus geht. Die dafür massgebende in geologischen Zeiträumen oszillierende Geometrie der Sonneneinstrahlung wird in den nächsten zigtausenden Jahren keine Warmzeit auslösen. Interessant ist dann natürlich auch die Frage, weshalb das Klima nach einer gewissen Zeit trotz erhöhten CO2 und CH4-Werten plötzlich wieder in die nächste Eiszeit kippt. Darüber brauchen wir uns auf absehbare Zeit allerdings keine Sorgen zu machen…
