Wider das Klimagespenst! (2009)

Wie groß ist der CO₂-Anteil an der Erderwärmung nach "Stefan-Boltzmann"?

I. Strahlungsantrieb: Die Hemmung der Abstrahlung durch das Treibhausgas CO₂ (auch "Strahlungsantrieb" genannt) ist ungefähr proportional zum Logarithmus der relativen Änderung der Gaskonzentration. ΔR≈ 6,3 * ln(C/C₀) Watt/m², im konkreten Fall einer Verdoppelung (ln(2)=0,7) der  CO₂-Konzentration: ΔR ≈ 4,4 Watt/m² (allgemein anerkannter, weitgehend unstrittiger Wert. Ernst zu nehmende Meteorologen weisen jedoch darauf hin, dass der Mechanismus des Strahlungsantriebs bis heute nicht richtig verstanden ist und die Richtigkeit der Modell-Vorstellung durch physikalische Messungen nicht überprüft werden kann.) Der letztlich in Wärme umgewandelte Primärenergieverbrauch der Erde entspricht demgegenüber nur etwa 0,03 Watt/m² (2009), ist also zu vernachlässigen.

II. Strahlungsgesetz: Nach dem Stefan-Boltzmann’schen Strahlungsgesetz ist der Strahlungsfluss eines "Schwarzkörpers" propor­tio­­nal zur 4. Potenz seiner Temperatur: R = s * T⁴. Deshalb beträgt (bei "kleinen" Änderungen) die relative Änderung der abso­lu­ten Temperatur etwa ein Viertel der relativen Änderung der Strahlung: ΔT/T ≈ ¼ΔR/R [ΔR=4sT³ΔT, ΔT=¼ΔR/sT³=¼ΔR/(R/T)]. (Die Erde ist zwar kein "Scharzkörper", aber das Strahlungsgesetz zeigt, wie Temperatur und Strahlung sich im Grundsatz zu einander verhalten und dieses Prinzip gilt für alle strahlenden Körper.)

III: Treibhauseffekt: Die untere Atmosphäre ist von 1900 bis 2000 um 0,6°- 0,7° wärmer geworden, während der CO₂-Gehalt um ca. 80 ppm stieg. Der Anteil des zusätzlichen CO₂ am Strahlungsantrieb beträgt (nach I) 1,5 Watt/m², das sind 60% des Strahlungs­antriebs aller künstlichen Treibhausgase. Das entspricht bei einem mittleren Strahlungsfluss von  240 Watt/m² einer relativen Hemmung der Abstrahlung um 0,62%. Um diese auszugleichen, erhöhte sich die Temperatur durch das CO₂ (nach II) um 0,15% - das sind bei einer Temperatur von 288 Kelvin (=15°C) 0,45°. Das stimmt sehr gut mit dem Beobachtungswert (60% von 0,65° ≈ 0,4°) überein, dieser liegt sogar noch darunter. Alle CO₂-Emissionen bis heute sind also nur für 0,4° Erwärmung verantwortlich!

Wie viel wiegt das überschüssige CO₂ in der Atmosphäre?

Der CO₂-Gehalt der Atmosphäre ist von 1900 bis 2000 von 290 ppm auf 370 ppm und seit der Industrialisierung bis heute von 280 ppm auf 380 ppm gewachsen, das sind 100 ppm oder 0,01 Volumenprozent. Die Luft über jedem cm² wiegt genau 1 kp (= 1 atm.), das sind 10 Millionen Tonnen/km². 0,01% davon sind 1000 Tonnen/km². CO₂ ist um 50% schwerer als Luft, das ergibt 1500 Tonnen überschüssiges CO₂ pro km². Die Erde hat eine Oberfläche von ungefähr 500 Millionen km²: Das ergibt eine Masse von 750 Milliarden Tonnen überschüssiges CO₂ in der ganzen Atmosphäre (entsprechend einem Energieverbrauch von 1,6 Trillionen kWh). Das ist etwa das 25-fache der jährlichen weltweiten CO₂-Emissionen. Jedes  ppm CO₂ wiegt 7,5 Mrd. Tonnen und enthält 2 Mrd. t Kohlenstoff (die halbe Welt-Jahres-Förderung an Kohle), das entspricht einem Energiegehalt von 16 Billionen kWh. Der Welt-Jahres-Primärenergieverbrauch (s.o.) liegt bei 135 Billionen kWh entsprechend dem Energieinhalt von 17 Mrd. t Steinkohle. Zum Vergleich: Deutschland förderte 2004 182 Millionen Tonnen Braun- und 27 Millionen Tonnen Steinkohle. Die jährliche Erhöhung der  CO₂-Konzentration von 2 ppm entspricht 15 Mrd. Tonnen CO₂ , das ist das 1,5 Milliardenfache der deutschen Pro-Kopf-Emission. Die Gesamt-CO₂-Emission der Erde (ca. 27 Mrd. t pro Jahr) entspricht dem 2,7 Milliardenfachen der deutschen Pro-Kopf-Emission.

Wie weit wird das CO₂ die Erde noch aufheizen?

Eine Verdoppelung der CO₂-Konzentration gegenüber dem 1900-er Stand (Basis vieler Klima-Simulationen) um 290  ppm auf 580  ppm entspricht einem Strahlungsantrieb von 4,4 Watt/m²(I). Nach Stefan-Boltzmann(II) ergibt sich daraus einer Erwärmung von etwa 1,1°. Dies taucht auch in der offiziellen IPCC-Literatur auf als „direkter CO2-Effekt“. (Daraus kann man auch eine Faustformel ableiten: Jede CO₂-Verdoppelung bewirkt etwa 1,1° Erwärmung, Vervierfachung: 2,2°, Verachtfachung: 3,3°...!) Bei einer Verdoppelung des CO₂-Gehaltes gegenüber dem Stand von 1900 ist dem CO₂ eine Erwärmung um (nur) weitere 0,7° zuzu­rechnen! Eine weitere Zunahme der CO₂-Konzentration halte ich wegen der offenbar begrenzten fossilen Brennstoffvorräte für nicht naheliegend. Wenn man die anderen Treibhausgase (Lachgas, Methan, FCKW) in den Griff kriegt und geduldig auf alternative Energiequellen umsteigt, wird man, so glaube ich, alle anthropogenen Treibhauseffekte ohne Zeitdruck auf weitere 1°C begrenzen  können,  was  ich  wegen  der  langen  Zeiträume  für  keine  Katastrophe  halte.

Natürlich ist das Klima viel, viel komplizierter. Aber ich halte es (nach III) für am plausibelsten, dass sich die reale Entwicklung im näheren Rahmen (±50%) des Stefan-Boltzmann’schen Strahlungsgesetzes als dem grundlegendsten Naturgesetz bewegen wird. Man muss einen hohen wissenschaft­lichen Aufwand treiben, um genauere Aussagen treffen zu können. Computermodelle sollen dabei die sekundären Rück- und Gegen­kopplungs-Effekte der verschiedenen Klimaeinflussfaktoren abschätzen helfen. Das setzt aber voraus, dass alle relevanten Faktoren in etwa gleicher­maßen gut bekannt sind und den Naturgesetzen entsprechend korrekt modelliert werden. Ein Nachweis dieser Vollständigkeit ist aber gerade wegen der Komplexität des Objekts gar nicht möglich. Was ist, wenn bisher noch völlig unbekannte Prozesse z.B. für die kurzperiodischen Temperaturschwankungen verantwortlich sind? Eine „kühlende“ Rolle spielen z.B. die Aerosole (Staub, Dunst, Wolken). Der steile Anstieg der mittleren Temperaturen von 1976 bis 1998 um fast 0,4° (von Klimaforschern ausgerechnet zur ‘Eichung’ ihrer Modelle benutzt; dabei wurde das Verhältnis zwischen Strahlungsantrieb und Temperaturerhöhung {=4 nach dem Strahlungsgesetz von Stefan-Boltzmann, s.o.} kurzerhand neu ‘ermittelt’ mit dem Ergebnis: 1 bis 2, was die Temperatur-’Prognosen’ auf einen Schlag verdreifachte!) hatte wohl eher mit erfolg­reichen Immis­sions­schutz­maßnahmen (ausgerechnet Umweltschutz), der Deindustrialisierung Osteuropas und den in den 70-ern und 80-ern besonders mas­siven FCKW-Freisetzungen (1989: Montreal-Abkommen) als mit dem eher langsamen Anstieg der CO₂-Konzentration zu tun!

Die Modelle bringen m. E. gegenüber den grundlegenden Abschätzungen heute noch keinen Ganauigkeitsgewinn, weil ihre Projektionen zu stark streuen (“...the error in the models is much larger than the global warming effect that the models are supposed to predict. ...they are not adequate tools for predicting climate“, sagte der Physiker Freeman Dyson 1999). Die großen Abweichungen der Modelle untereinander und von den aus den grundlegenden Naturgesetzen abgeleiteten Ergebnisse sprechen m. E. dafür, dass die Modelle noch nicht ausgereift sind. Ich habe den Eindruck, dass die dämpfenden Gegenkopplungseffekte gegenüber den Rückkopplungseffekten ("forcings") entsprechend den Erwartungshaltungen nicht vorurteilsfreier "Forscher" (s.u.) benachteiligt werden. Die starken Ausschläge der Modelle, die von manchen Forschern als "Zunahme der Wetterextreme" interpretiert werden, sprechen m. E. auch eher gegen die Qualität der Simulationen (zumal eine Zunahme im letzten Jahr­hundert objektiv nicht beobachtet werden konnte). Genau daraus wird aber das Katastrophenszenarium abgeleitet, das (durch eine regelrechte Angstkampagne der Medien) der Klima-Diskussion diesen irrationalen Schub gibt. Ich habe den Eindruck, dass manche hoch-wissenschaftlich klingende Veröffentlichung (z.B. "Klimaprojektionen für das 21. Jahrhun­dert" vom Hamburger MPI für Meteoro­logie) geradezu darauf angelegt sind Katastrophenängste zu bedienen! Am Ende des Be­richts wird ausdrücklich bedauert, dass die Modelle noch nicht genau genug seien, um die "Statistik extremer Ereignisse" vorherzusagen!

Einige Gedanken zur Klima-Katastrophe zum Selber-zu-Ende-Denken:

Wann wird ein Naturereignis zu einer KATASTROPHE? Sie entstehen nicht durch extrem starke, sondern durch starke, überraschende und seltene Ereignisse in bewohnten Gegenden (der heftige Meteoriteneinschlag am 30.6.1908 an der Steinigen Tunguska in Sibirien hat z.B. keinerlei Menschen­leben gefordert). Häufigere Wetter­extreme führen also nicht automatisch zu mehr Katastrophen. Entscheidend ist, ob die Menschen sich auf sie einstellen und Gefahrensituationen meiden können. Die besten Mittel gegen Katastrophen sind ein langes Gedächt­nis und vor allem: Vorsicht! Das größte Katastrophenrisiko haben deshalb immer die Armen, deren Werte i.d.R. weder erfasst noch versichert sind und die sich Prävention schlicht nicht leisten können. Die Armut selbst erzeugt das Katastrophen­risiko, nicht die Natur oder das Klima, wie der häufig zitierte Satz “Die Armen haben besonders unter dem Klimawandel zu leiden“ glauben machen will. Die Vervielfachung der (übrigens überwiegend von Erdbeben verursachten) Versich­erungsschäden in den letzten Jahrzehnten geht eindeutig nicht auf häufigere Ex­trem­­ereignisse, sondern auf das Wachstum der Bevölkerung und den wachsenden Wert der versicherten Objekte zurück. Unabhängig davon gibt es keinen einzigen schlüssigen Beweis für den behaupteten Zusam­men­hang zwischen dem Klimawandel und Überschwemmungs- oder Sturm­katastrophen. Eine signifikante Zunahme von Wetter­extremen konnte (auch nach IPCC-Berichten) bisher nicht nachgewiesen werden.

CO₂ ist ein völlig harmloses, sauberes, natürliches und ungiftiges Gas, ohne das die Pflanzen und Tiere gar nicht leben könnten. Seine einzige Umwelt-"Schädlichkeit" be­steht in seinem Beitrag zum Treibhauseffekt, ohne den die Durchschnittstemperaturen in Meereshöhe bei -18° statt bei +15° lägen. Eine wirksame Umwelt­politik sollte vorrangig dafür sorgen, dass langfristig Naturräume geschützt und keine Gifte in die Umwelt entlassen werden wie z.B. FCKW, Pestizide, Dioxin, Furane, DDT, Schwermetallsalze, genmani­pulierte Lebewesen, radioaktive Abfälle etc. Damit kann die Natur nicht fertig werden. Ein permanent etwas erhöhtes Temperaturniveau sozusagen als Lizenz­gebühr für die Ver­brennung fossilen Kohlenstoffs stellt eine viel geringere Belastung für die Natur dar als der immer massivere Landschafts­verbrauch für Siedlungs-, Industrie- und Verkehrs­anlagen und landwirtschaftliche Nutzflächen. Zum Problem für die Natur wird die "Klimakatastrophe" erst dann, wenn die Menschen anfangen, die letzten naturnahen Landschaften mit Raps, Gen-Mais und Zuc­kerrohr für "Bio"-Kraftstoffe  zu  verbauen  oder  mit  Atomkraftwerken zu  verpesten:

  Atommüll statt CO₂ ist wie Schnaps statt Bier  

Der Meeresspiegel ist im letzten Jahrhundert um etwa 20 cm angestiegen, vor allem wegen dem schon seit 1850 (dem Ende der "Kleinen Eiszeit") zu beobachtenden Abschmelzen der Inlandsgletscher. Zur Zeit liegt die Rate bei 3 mm pro Jahr und sie könnte sich bei steigenden Temperaturen auch noch erhöhen. Das ist kein Pappenstiel, aber immer noch unterhalb manch anderer regionaler tektonischer Einflüsse. Ein (nennenswerter) Anstieg des Meeresspiegels durch die "thermische Expansion der Tiefsee" ist physikalischer Unsinn und ein Märchen der "Klimaforscher".
[Ich vermute stark, dass sie da einen Stuss modelliert haben müssen: "Unten", d.h. unterhalb weniger 100m Wassertiefe, ist in den großen Ozeanen immer dichtes = schweres = kaltes Wasser mit einer Temperatur nahe 4°C und einem Ausdehnungs­koeffizienten nahe 0, weitestgehend unab­hängig von der Oberflächen­temperatur, solange es einen Nachschub kalten Wassers aus den arktischen Meeren gibt. Die abwegige und inzwischen auch teilweise revidierte Modell-Vorstellung der Klimamodellierer: Durch einen langsamen Wärmeeintrag in das Wasser der Tiefsee komme es zu einer um Jahrzehnte verzögerten Ausdehnung des Meerwassers und zu einem gewaltigen Anstieg des Meeresspiegels. Gleichzeitig würde dieser Wärmeeintrag erklären, warum in den Messdaten des 20. Jahrhunderts (noch) keine Temperaturerhöhung über das nach Stefan-Boltzmann errechnete Maß hinaus zu beobachten war. Diese Vorstellung ist aber schlicht falsch, weil sie bedeutet, dass deutlich leichteres, weil wärmeres Wasser das kalte Wasser am Boden verdrängen müsste, was dem physikalischen Grundsatz widerspricht, dass jedes System nach dem Zustand mit möglichst niedrigem Potenzial strebt. Das kann man auch spüren, wenn man im Sommer beim Schwimmen in einem Baggersee kalte Füße bekommt. Auch glühender ozeanischer Vulkanismus schafft es nicht, das kalte Tiefenwasser aufzuheizen, weil erwärmtes Wasser sofort zur Oberfläche aufsteigt und kaltes Wasser aus der Arktis nachströmt. Da liest man doch tatsächlich im Internet von durchaus ernstgemeinten Spekulationen, dass die Methanhydratlager in der Tiefseee wegen steigender Wassertemperaturen aufgrund des Klimawandels instabil werden könnten: www.fr-online.de/wissenschaft/noch-dramatischer-als-bisher-erwartet/-/1472788/2716654/-/index.html! Hier wird die Leichgläubigkeit derer, die in Mathe und Physik gepennt haben, ausgenutzt! Ein (nennenswerter) Wärmeaustausch zwischen Atmosphäre und Meer findet eben nur oberhalb der Thermokline (Tauchern bakannt als Temperatur-Sprungschicht in 100-200m Tiefe, außer in der Arktis, wo das Oberflächenwasser etwa gleich kalt und schwer wie das Tiefenwasser ist) statt und ist nicht so träge wie behauptet, was man an den im Jahresrhythmus schwankenden Merresoberflächentemperaturen gut sehen kann.]
Ein Abschmelzen des gesamten grönländischen Eises ist nicht zu befürchten (ein Rückgang des Eises wird vor allem an den südlichen Rändern beobachtet) und würde Jahrtausende dauern. Einen plötzlichen Anstieg des Meeresspiegels hat es nie gegeben und wird es auch nie geben. Dass "Bangladesh absäuft" liegt auch nicht daran, dass das Festland dort aus tektonischen Gründen pro Jahrhundert um über einen halben Meter SINKT, sondern an den Sedimenten der Ströme Ganges und Brahmaputra, die sie bei ihren jährlichen Monsun-Hochwassern im Ganges-Delta ablagern und die das Absinken das Landes mehr als aus­gleichen. Trotzdem wird immer wieder kolportiert, die Ursache dieser Überschwemmungen sei der Klimawandel

Klimaänderungen hat es immer gegeben und wird es auch immer geben. Sie geschehen langsam und werden auch in Zukunft langsam geschehen, und zwar so langsam, dass ein Individuum sie nicht wahrnehmen kann. Schnellere, sinnlich erfassbare änderungen sind  (außer bei extrem seltenen Ereignissen wie großen Meteoriteneinschlägen oder Vulkan­explosionen) WETTER, können noch unbekannte (z.B. auch kosmische) Ursachen haben und haben mit dem kontinuierlichen CO₂-Anstieg MIT SICHERHEIT nichts zu tun! Es tut mir körperlich weh täglich mit anzusehen, wie eine vor Angst und Verunsicherung kranke deutsche Bevölkerung aufs Wetter starrt, um dort Anzeichen der Klimakatas­trophe zu erkennen. Jede Hitzewelle, jeder Sturm, jede Überschwemmung und sogar Erdbeben und Tsunamis(!) müssen inzwischen als Menetekel einer heraufziehenden Klimakatastrophe herhalten!

Büchern und Interviews von und mit den Haupt­protago­nisten der deutschen Klimadebatte Klaus Töpfer, Stefan Rahmstorf, Mojib Latif und H.J.Schellnhuber ( übrigens sämtlich aktive Mitglieder des "Club of Rome" (Grenzen de Wachstums), wie auch Al Gore und Michail Gorbatschow ) kann man entnehmen, dass sie es durchaus in Ordnung finden, der Bevölkerung mit völlig unrealistischen Katastrophenszenarien (wie z.B. im Film „The day after tomorrow“ von Roland Emmerich) Angst einzuflößen, nur um diese „aufzurütteln“. Die implizite Behauptung dieser „Klimaforscher“, eine Zunahme von Naturkatastrophen vorhersagen zu können, kann man nur als mutwilligen Versuch werten, primitivste Gefühle für die vermeintlich „gute Sache“ zu mobilisieren. Dieses Verfahren wurde schon oft erfolgreich vor allem von Scharlatanen und Sektenführern zur Massenbeeinflussung genutzt. Ich finde das höchst unverantwortlich, zutiefst opportunistisch und gefährlich, weil es dem Irrationalismus Vorschub leistet, die „gute Sache“ auf lange Sicht unglaubwürdig macht und ihr damit schadet. Sir John Houghton, Vize-Präsident des IPCC, der die ersten drei IPCC-Reporte herausgab, soll sogar gesagt haben (er selbst streitet das ab): „Unless we announce desasters, no one will listen." Deutsch: "Solange wir keine Katastrophen ankündigen, wird niemand zuhören." Für demokratische, der Auf­klä­rung, dem Humanismus und „der guten Sache“ verpflichtete Menschen kann das nicht akzeptabel sein!