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Was ist das Klima und wie unterscheidet es sich vom Wetter?

Die Begriffe „Klima“ und „Wetter“ unterscheiden sich durch den Zeitraum, der betrachtet wird.

Das Klima beschreibt nämlich den mittleren physikalischen Zustand der Atmosphäre an einem bestimmten Ort (oder in einer bestimmten Region) über einen längeren Zeitraum. Meistens wird in der Klimaforschung ein Zeitraum von mindestens 30 Jahren verwendet, aber auch deutlich längere Zeiträume wie Jahrhunderte oder Jahrtausende werden betrachtet. Das Klima wird durch die statistischen Eigenschaften der Atmosphäre charakterisiert. Dazu zählen zum Beispiel die Mittel-, Minimal- und Maximal-Werte der Wetterdaten und die Häufigkeit oder Dauer verschiedener Wetterereignisse. Dadurch gibt das Klima unter anderem an, welches Wetter zu welcher Jahreszeit typisch für eine Region ist.

Das Wetter beschreibt im Gegensatz dazu den Zustand der Atmosphäre an einem bestimmten Ort (oder in einer bestimmten Region) zu einem bestimmten Zeitpunkt oder in einem kurzen Zeitraum von Stunden bis wenigen Tagen. Jeden Tag erleben wir das Wetter und können es beobachten. Das Wetter wird durch meteorologische Größen charakterisiert, die regelmäßig gemessen werden. Dazu gehören unter anderem Temperatur, Luftdruck, Niederschlag, Bewölkung, Windrichtung und Windgeschwindigkeit.

Übrigens: Der Begriff Klima entstand aus dem griechischen Wort klimatos, was Neigung bedeutet. Damit ist die Neigung der Erdachse gegenüber der Ebene ihrer Umlaufbahn um die Sonne gemeint.

 

Quellen:

https://www.pik-potsdam.de/de/institut/abteilungen/klimaresilienz/projekte/projektseiten/pikee/unterrichtsmaterialien/klimawissen/klimawissen/klima-und-wetter-was-ist-der-unterschied

https://www.dwd.de/DE/service/lexikon/Functions/glossar.html?lv2=101334&lv3=101462

https://www.helmholtz-klima.de/faq/was-ist-eigentlich-klima-und-wie-unterscheidet-es-sich-vom-wetter

Warum verändert sich das Klima?

Oft meint man mit „Klimawandel“ die Erderwärmung seit der Industrialisierung. Aber das Klima hat sich auch immer wieder aus natürlichen Gründen verändert. Um den anthropogen verursachten (menschengemachten) Klimawandel einzuordnen, ist es wichtig diese zu kennen.

Wenn durch bestimmte Faktoren ein Ungleichgewicht des Verhältnisses von absorbierter und reflektierter Strahlung entsteht, ändert sich das Klima, bis ein neues Gleichgewicht entsteht. Die Faktoren können in externe und interne unterteilt werden.

Externe Faktoren wie die Sonnen- und Vulkanaktivität, die Erdbahn um die Sonne, die Plattentektonik und die Zusammensetzung der Atmosphäre wirken von außen auf das Klimasystem.

  • Alle elf Jahre gibt es besonders viele Sonnenflecken und gleichzeitig eine erhöhte Sonnenaktivität, sodass die Temperatur auf der Erde ca. 0,2 Grad wärmer ist. 
  • Bei einem großen Vulkanausbruch werden riesige Mengen an Schwefeldioxiden und Aerosolen freigesetzt. Diese reflektieren die Sonnenstrahlung zum Teil zurück ins All, sodass die Temperaturen kurzfristig sinken.
  • Die Verschiebung von Erdplatten lässt neue Landbrücken oder Meeresstraßen entstehen, was die Meeresströmungen stark beeinflusst.
  • Ein Teil der Sonnenstrahlung wird an der Erdoberfläche und in der Atmosphäre reflektiert und der andere in Wärmestrahlung umgesetzt. Letzterer wird entweder an den Weltraum abgegeben oder durch die natürlichen Treibhausgase in der Erdatmosphäre absorbiert.  Seit der Industrialisierung verändert sich durch den menschlichen Einfluss die Zusammensetzung der Atmosphäre und der Anteil der Treibhausgase nimmt zu. Das Klima erwärmt sich.
  • Die Beschaffenheit der Erdoberfläche beeinflusst das Rückstrahlvermögen der Sonnenstrahlung.

Interne Faktoren sind die Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre, Gewässern, Eis-, Landmassen und der Biosphäre.

  • Ein Beispiel hierfür sind die El Niño - gehäuft vorkommende Extremwetterereignisse in Südamerika (Starkregen) und Indonesien und Australien (extreme Trockenheit) durch eine erhöhte Oberflächentemperatur des tropischen Pazifiks.

Klimaveränderungen über einen längeren Zeitraum sind natürlich. Der aktuelle, anthropogene Klimawandel verläuft jedoch ungewöhnlich schnell.

 

Quellen:

https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimawandel/haeufige-fragen-klimawandel?sprungmarke=ursachen#ursachen

https://www.menschenswetter.at/editorial_articles/show/1215/albedo-bemisst-die-strahlungswaerme-der-sonne

https://www.quarks.de/umwelt/klimawandel/so-funktioniert-der-natuerliche-klimawandel/

Warum gibt es seit der Industrialisierung einen menschengemachten Klimawandel?

Mit der Frage, ob und wie stark die Menschen das Klima beeinflussen, beschäftigen sich Wissenschaftler*innen schon seit über einem Jahrhundert.

Ein erhöhter CO2-Gehalt in der Atmosphäre führt zu einem Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur. Dafür sorgt der Treibhauseffekt. Die mittlere Temperatur auf der Erde ergibt sich aus dem Gleichgewicht von absorbierter Sonnenstrahlung und abgestrahlter Wärmestrahlung. Gibt es kein Gleichgewicht mehr, ändert sich die Temperatur so, dass wieder eins entsteht. Die Erdoberfläche strahlt aufgrund ihrer Temperatur Wärme ab. Treibhausgase in der Atmosphäre absorbieren einen Teil dieser Wärme und geben sie wieder in alle Richtungen ab - auch zurück zur Erde. Auf die Erde trifft also zusätzliche Strahlung. Das heißt, sie muss für das Gleichgewicht auch selbst mehr Strahlung abgeben, wärmer sein. Die wichtigsten Treibhausgase sind Wasserdampf, CO2 und Methan.

Der natürliche Treibhauseffekt ist lebenswichtig, ohne ihn wäre die Erde eiskalt (-18 °C statt +15 °C). Das Problem ist, dass die anthropogenen Treibhausgase aus der Nutzung fossiler Brennstoffe und der Abholzung den Treibhauseffekt verstärken, was zu einer globalen Erwärmung führt. Die CO2-Konzentration ist heute so hoch wie seit mindestens 800.000 Jahren nicht mehr.

Seit Ende des 19. Jh. gab es bereits eine Erwärmung um ca. 1,1 °C. Sie liegt zum Großteil an menschlichen Aktivitäten, nur zu einem sehr kleinen Teil an natürlichen Ursachen. Würden die Treibhausgaskonzentrationen weiter ungebremst steigen, könnte es bis 2100 einen Anstieg von insgesamt bis zu 6 °C geben. So eine Erwärmung gab es zuletzt vor ca. 15.000 Jahren. Damals dauerte sie aber 5000 Jahre!

Fazit: Die Erkenntnis, dass die Menschen eine globale Erwärmung verursachen, ist keineswegs neu. Umso wichtiger ist es, dass auf Basis der Klimaforschung endlich gehandelt wird, um den anthropogenen Klimawandel deutlich zu «bremsen».

 

Quelle: «Der Klimawandel» von S. Rahmstorf und H.J. Schellnhuber (2019)

Was sind die Folgen des Klimawandels?

Auch wenn es bisher «erst» eine globale Erwärmung um ca. 1,1 °C seit Ende des 19. Jahrhunderts gab, lassen sich schon viele Auswirkungen des Klimawandels beobachten. Die globale mittlere Temperatur ist ein wichtiger Indikator für den Klimawandel, aber die Folgen gehen weit über einen Temperaturanstieg hinaus und sind regional sehr unterschiedlich.

  • Eine wichtige Folge des Klimawandels ist das Abschmelzen von Eismassen: Dazu zählen Gebirgsgletscher, die Eisschilde in Grönland und Antarktis, die Eisdecke im arktischen Ozean und Permafrostböden (Böden, die normalerweise dauerhaft gefroren sind).
  • Der globale mittlere Meeresspiegel steigt durch die thermische Ausdehnung des Wassers wegen der Erwärmung und durch das Abschmelzen von Eisschilden. Der Anstieg wird länger andauern als die Erderwärmung. Bis 2300 ist ein Anstieg um ca. 2,5 bis 5 Meter zu erwarten.
  • Durch die Klimaveränderungen können sich auch die Meeresströmungen ändern. Der Nordatlantikstrom ist schon heute abgeschwächt. Geht diese Entwicklung weiter, sorgt das für eine Abkühlung im Norden und eine zusätzliche Erwärmung im Süden.
  • Die Wahrscheinlichkeit von Wetterextremen wie Stürmen, Überschwemmungen und Dürren nimmt zu.
  • Die Ökosysteme verändern sich. Das Problem ist häufig, dass die Klimaveränderungen zu schnell für eine Anpassung der Tier- und Pflanzenarten ablaufen. Deshalb befürchten viele Biolog*innen ein Massensterben von Arten.
  • Zwar werden die Bedingungen für Landwirtschaft in den gemäßigten bis kalten Breiten wahrscheinlich besser, aber in den Subtropen und Tropen wird es noch mehr Probleme mit Hitze und Wassermangel geben als heute.

Der Klimawandel wirft große ethische Fragen auf, denn die Menschen in den Regionen, die am wenigstens zur Erderwärmung beigetragen haben, werden vermutlich am meisten darunter leiden.

Die bisherigen Folgen deuten an, wie sich der Klimawandel noch auswirken wird. Die negativen Folgen werden bei Weitem die positiven überwiegen. Und weil das Erdsystem so komplex ist, können immer noch überraschende Auswirkungen dazu kommen, mit denen vorher noch kein*e Wissenschaftler*in gerechnet hat.

 

Quelle: «Der Klimawandel» von S. Rahmstorf und H.J. Schellnhuber (2019)

Was sind Kipppunkte und warum sind sie so entscheidend?

Die meisten Risiken, die durch den Klimawandel entstehen, wachsen graduell mit der Erderwärmung. Allerdings gibt es in Teilen des Klimasystems sogenannte Kipppunkte. Wenn diese kritischen Schwellenwerte überschritten werden, kommt es zu starken Veränderungen, die zum Teil unumkehrbar sind, und der Klimawandel wird beschleunigt.

In diesem #klimawissen-Post stellen wir beispielhaft drei Teile des Klimasystems, in denen es Kipppunkte gibt, vor. Oft lässt sich zwar vorhersagen, dass es einen Kipppunkt gibt, aber nicht genau, wo er liegt. Deshalb wird ein Bereich angegeben, in dem sich der Kipppunkt höchstwahrscheinlich befindet. Einige Kipppunkte werden wahrscheinlich schon bei einer Erwärmung von 1,5 bis 2°C überschritten. Mit steigender Temperatur steigt das Risiko dafür.

Arktisches Meereis:

Wenn das arktische Meereis im Sommer ganz oder zu großen Teilen abschmilzt, verstärkt das die Erderwärmung, denn dunkles Wasser absorbiert die Sonnenstrahlung, statt sie wie das helle Eis zu reflektieren.

Grönländischer Eispanzer:

Die Höhe des Eisschildes auf Grönland sorgt dafür, dass die Temperatur an der Oberfläche des Eises kalt genug ist. Wenn das Eis zu weit abschmilzt, liegt die Oberfläche allerdings in tieferen und wärmeren Luftschichten. Unterhalb einer bestimmten Höhe fängt das Eis deshalb an, komplett abzuschmelzen. Der Kipppunkt liegt wahrscheinlich ungefähr bei einer Erwärmung um 1,9°C (bisher gibt es eine Erwärmung um ca. 1,1°C).

Korallenriffe:

Korallen werden stark von höheren Wassertemperaturen und mehr CO2 in den Ozeanen gefährdet. Sie stoßen die Algen ab, die auf ihnen wachsen, bleichen aus und werden dadurch zusätzlich geschwächt. Bei einer Erwärmung um 2°C sterben nahezu alle (98-99%) Korallenriffe ab. Bei 1,5°C können immerhin 10-30% überleben.

Es ist sehr wichtig, dass möglichst wenige Kipppunkte überschritten werden, aber mit jedem Zehntelgrad Erderwärmung steigt das Risiko dafür. Deshalb ist das 1,5°C -Ziel von großer Bedeutung!

 

Quellen:

http://www.pik-potsdam.de/~stefan/Publications/Kipppunkte%20im%20Klimasystem%20-%20Update%202019.pdf

https://helmholtz-klima.de/aktuelles/welche-kipppunkte-erreichen-wir-bei-einhaltung-des-2-grad-ziels

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