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Sunday, August 1, 2021

Ökologie und Nachhaltigkeit

Wissenschaftsblog über Klimaforschung, Umweltzerstörung und Vorschläge, um diesen Planeten zu erhalten

Ökologie und Nachhaltigkeit. Nichts wird wichtiger sein, wenn ihr euch und euren Kindern eine Chance geben möchtet. Keine faire Chance mehr, wie die rechts abgebildeten Animationen von climatecentral.org zeigen, aber eine Chance auf ein Leben. Ganze Länder drohen von der Weltkarte getilgt zu werden, Kontinente werden durch Dürren unbewohnbar, immer mehr Menschen sterben an Hitze, Naturkatastrophen, Wassermangel und Seuchen, ein Planet rutscht in eine Heißzeit wie wir sie noch nie erlebt haben. Das Ende scheint wirklich nah und auch wenn es rein physikalisch noch eine Chance gibt, die Erderhitzung auf 1,5°C zu begrenzen, ist das Ende unserer Zivilisation eine nicht unwahrscheinliche Art, auf die das hier endet. Als ich auf einer Bitten einer Veranschaulichung ein Fußballspiel bemühte und sagte, wir lägen in der Nachspielzeit hinten, und zwar mit 1:5, stellten sich einige die Frage, wieso wir uns dann überhaupt noch anstrengen sollten. Seitdem vergleiche ich die Lage lieber mit den Ballspielen der Maya. Die Regeln waren Ähnliche, allerdings wurde dem Verlierer des Spiels bei lebendigem Leibe das Herz herausgerissen – das trifft unsere Situation sogar noch etwas besser und machte allen klar, weshalb wir uns anstrengen müssen, auch wenn die Messe schon gelesen zu sein scheint. Wir haben keine Wahl. 

Meeresspiegelanstieg seit 1880: 0,25 m
„Wir blasen unsere Kohleminen in die Luft… Es wäre leicht möglich, dass diese Veränderung den Planeten derart aufheizt, dass es jenseits aller menschlichen Erfahrung läge.“
Svante Arrhenius, 1896

Wann ist das CO2-Budget für das 1,5°C-Ziel aufgebraucht?

Dauer bis zum Überschreiten des Emissionsbudgets für ein wahrscheinliches Einhalten der 1,5°C-Grenze gemäß MCC

Häufig wird so getan, als wüssten wir erst seit kurzem davon, dass wir auf eine Katastrophe zusteuern, indem gesagt wird, der Wandel bräuchte einfach seine Zeit. Dabei hat der Physiker Svante Arrhenius schon am Ende des 19. Jahrhunderts vorhergesagt, dass die Verbrennung von Kohle die Erde stark aufheizen könnte. Er prognostizierte, die Erde werde sich bei einer Verdopplung des atmosphärischen CO2-Gehalts um 4°C bis 6°C erwärmen. Anderweitig verschätzte er sich aber gewaltig: Er meinte, bis man überhaupt eine Erwärmung messen könne, werden noch Jahrhunderte vergehen und die prognostizierte Erwärmung um bis zu 6°C sei erst in frühestens 3.000 Jahren erreicht. Bis Satelliten eine erhebliche Erderhitzung bestätigten, sollte es jedoch nicht mal mehr ein Jahrhundert dauern…

Viele Kippelemente und nicht mehr viel Zeit...

Karte potentieller Kipppunkte mit Beschreibung, eingeteilt in Eiskörper, Strömungssysteme, Ökosysteme und Ozonlöcher

Unsere Erde ist wie ein Brückenpfeiler, auch sie hat eine Belastungsgrenze. Unterhalb dieser kann das Gewicht beliebig variieren ohne dass sich viel ändert. Doch ist das Maximalgewicht, der Kipppunkt, einmal erreicht, genügt eine Mücke, den Pfeiler zum Einsturz zu bringen. Genauso verhält es sich mit dem Weltklima: Seid der letzten Eiszeit schlummert in den Böden und Ozeanen der Erde 100-mal so viel Methan wie sich derzeit in der Atmosphäre befindet. Zum letzten Mal entwichen vergleichbar viele Gase vor 252 Millionen Jahren in die Atmosphäre: Beginnend mit erhöhtem Vulkanismus im Sibirischen Trapp spitzte sich dieses sogenannte Perm-Trias-Ereignis innerhalb kurzer Zeit zum verheerendsten Massensterben aller Zeiten zu, in dem fast alle Ökosysteme der Erde zusammenbrachen. Noch heute sind die Spuren dieser geologischen Zäsur sichtbar und mahnen uns, alles daran zu setzen, dass die Gase dort bleiben, wo sie sind.

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Klimakrise aktuell

Szenarien für die CO2-Konzentration (in ppm) bis 2100 nach dem Bern-CC-Modell

RCP 2.6

Radikale Einschnitte + negative Emissionen

RCP 4.5

Engagierter Klimaschutz

RCP 8.5

“Weiter so” und Kontrollverlust

Eine der wichtigsten Kennzahlen für die vergangene und künftige Entwicklung der Klimakrise ist der sogenannte Strahlungsantrieb. Vereinfacht ausgedrückt, wird bei einer größeren Konzentration von Treibhausgasen in der Atmosphäre ein größerer Teil der von der Sonne einfallenden Energie absorbiert und in Wärme umgewandelt. Der Strahlungsantrieb gibt nun an, wie viel zusätzliche Energie pro Quadratmeter die Erde durch die Klimakatastrophe aufnimmt. Aus ihm leiten sich die RCP-Szenarien ab, die Zahl gibt dabei den zusätzlichen Strahlungsantrieb im Jahr 2100 in Watt pro m2 an. Jedes Szenario ist an das Ergreifen, bzw. Unterlassen von Klimaschutzmaßnahmen gebunden. Die Daten entsprechen dem Bern Carbon Cycle Modell, das im Vergleich zu den IPCC-Daten vor allem für die RCP 8.5 eher geringe Konzentrationen ansetzt.

Alle Beiträge zu Ökologie und Nachhaltigkeit

Ein Archiv all meiner Artikel zu Ökologie und Nachhaltigkeit

Ökologie und Nachhaltigkeit in der Schule

Deckblätter zu Ökologie und Nachhaltigkeit zum Download

In Italien ist Klimawandel und nachhaltige Entwicklung längst ein Schulfach, in Deutschland leider höchstens eine Erwähnung im Erdkunde-Unterricht wert. Das ist natürlich auch nachvollziehbar: Man will ja nicht, dass die Schüler*innen regelrechte Konsequenzen aus ihrem Wissen ziehen. In Anbetracht der enormen Bedeutung dieser radikalen Veränderung der Welt für das gesamte Leben jeder*jedes einzelnen – besonders der Schüler*innen in diesem Alter – wäre eine ausführliche Behandlung des Klima-Problems in der Schule dennoch wirklich angebracht. Als Schüler denke ich, dass viele junge Menschen die Klimakatastrophe zwar als real und menschengemacht anerkennen, dessen gesamtes Ausmaß jedoch nicht ansatzweise umfassen können. Um dies zu ändern, solltet ihr ein Thema aus dem Bereich der Ökologie und Nachhaltigkeit bestenfalls zum Thema eurer Projektarbeit in der Schule machen, um euren Mitschüler*innen zu zeigen, wie katastrophal die Situation ist und – noch viel wichtiger – was sie tun müssen, um sie wieder zu verbessern. Ihr könnt euch aber natürlich auch durch ein Portfolio oder eine Mappe detaillierter einarbeiten. Da Klima weniger ein einzelnes Thema als eine Dimension ist, die alle Themen durchdringt, könnt ihr in Physik den Strahlungshaushalt thematisieren, in Gesellschaftskunde die politischen und wirtschaftlichen Folgen der Klimakrise, in Chemie Treibhausgase oder Kunststoffe oder in Biologie die ökologischen Folgen. Um euch dazu zu ermutigen, gibt es auf dieser Seite verschiedene thematisch passende Deckblätter zum kostenlosen Download als PDF-Datei. Bei Fragen zum Thema Ökologie und Nachhaltigkeit könnt ihr euch über die Kontaktmöglichkeiten oben rechts im Header an mich wenden. Ich helfe euch gerne, wenn ich kann.

Recherche & Inspiration rund um Ökologie und Nachhaltigkeit: Meine Twitterliste

Eine Möglichkeit, dich breit und tief mit Ökologie und Nachhaltigkeit auseinanderzusetzen

Die häufigsten Mythen zu Ökologie und Nachhaltigkeit

Wie ihr ``Argumente`` von Klimaleugner*innen widerlegen könnt

Vorweg: Ich rate generell von Diskussionen mit Klimaleugner*innen ab, denn eine Diskussion impliziert die Existenz zweier legitimer Meinungen. Eine Richtigstellung, wenn Klimaleugner*innen mit scheinbar einfachen Lösungen Menschen überzeugen, kann jedoch sowohl in der Öffentlichkeit als auch am Stammtisch durchaus wichtig sein. So geht´s:

Ist Vulkanismus die Ursache für die Erderwärmung?

Tatsächlich kann auch eine höhere globale vulkanische Aktivität das Klima auf kurzen Skalen erheblich beeinflussen, einen vulkanischen Winter auslösen oder die Erde über die kritische Schwelle der Kippelemente treiben. So war etwa ein extremer Vulkanismus am sogenannten Sibirischen Trapp für die Erwärmung um 5°C und das damit verbundene Massensterben an der Perm-Trias-Grenze vor 252 Millionen Jahren mitverantwortlich. Allerdings zeigen Studien, dass der Vulkanismus auf der Erde seit geraumer Zeit sogar rückläufig ist, er also keinen positiven Beitrag zur Erderhitzung leistet.

 

Was ist mit Innovationen wie Kernfusion oder Geoengineering?

Technologischer Fortschritt ist nicht erzwingbar, sich bei einer Überlebensfrage darauf zu verlassen, ist fahrlässig. Mit dem Bau erster wirklich profitabler Fusionskraftwerke ist frühestens in der zweiten Hälfte des Jahrhunderts zu rechnen – dann wird es aber bereits zu spät für die Bewältigung der Klimakatastrophe sein, wenn wir bis dahin nicht schon längst nur noch erneuerbare Energien nutzen. Ähnlich verhält es sich mit anderen noch hochspekulativen und auch riskanten Technologien wie Geoengineering, also dem gezielten, großflächigen Eingriff ins Klima.

 

Werden Rohstoffe knapp?

Wir bauen die fossilen Brennstoffe derzeit viel schneller ab als sie neu entstehen, daher werden sie irgendwann zur Neige gehen. Wann genau, das kann man nur sehr schwierig sagen, häufig wurde der Termin zu früh angesetzt oder durch neue Fördertechniken verzögert. Wirklich aufgebraucht werden die Reserven von geschätzt fünf Billionen Tonnen wohl erst am Ende des Jahrhunderts oder sogar später sein. Trotz dessen müssen wir allerdings viel früher aus deren Nutzung aussteigen, denn würden wir sie komplett verbrennen, zöge dies eine Erderhitzung von bis zu 9°C und einen Meeresspiegelanstieg von bis zu 60 Metern nach sich. Die Klimakrise ist das größere Problem als die Rohstoffknappheit.

Sind andere Länder größere Klimasünder?

Auf der Liste der Länder nach CO2-Emissionen lag Deutschland 2018 mit Platz 28 sehr weit oben, genauso wie andere Industriestaaten, etwa die USA (Platz 13), Japan (Platz 26) oder Russland (Platz 18). In Entwicklungs- und Schwellenländern steigen die Emissionen zwar, liegen jedoch meist noch immer deutlich unter denen Deutschlands, so belegt die Volksrepublik China etwa Platz 36, Brasilien Platz 95 und Indien Platz 104. Vor allem aber die Länder, die besonders unter der Klimakrise leiden, haben eher geringe Emissionen, Kiribati, das im Meer zu versinken droht, liegt beispielsweise auf Platz 161 und Nigeria, das durch Dürren zum Großteil unbewohnbar werden wird, auf Platz 144.

 

War es in Vergangenheit auf der Erde schon wärmer?

Nicht während der Existenz der Menschheit. Das letzte Mal war die Erde vor 3,3 Millionen Jahren im Pliozän vergleichbar warm. Damals gab es noch keine Landbrücke zwischen Nord- und Südamerika, die Entstehung der Alpen kam zum Ende und Säbelzahntiger bevölkerten die Erde. Doch selbst das Niveau des Pliozäns wird schon bald überschritten sein. Setzt sich die Klimakatastrophe ungebremst fort, steuern wir unmittelbar auf eine Welt zu, die so warm ist wie in der Ära der Säugetiere noch nie zuvor.

 

Gab es schon immer natürliche Klimaschwankungen?

Selbstverständlich verändert sich das irdische Klima auch durch natürliche Phänomene, allerdings auf geologischen Zeitspannen. Bis also wirklich eine signifikante Veränderung spürbar ist, vergehen hunderttausende oder Millionen Jahre. Eine solch gravierende Veränderung des Klimas wie sie sich derzeit ereignet, während eines geologischen Wimpernschlags von wenigen Jahrzehnten oder Jahrhunderten können jedoch normalerweise nur Supervulkane oder riesige Asteroiden- und Kometeneinschläge verursachen – oder eben wir Menschen.

Verursacht das Taumeln der Erdachse die Klimakrise?

Die Ausrichtung der Erdachse kann natürlich einen Einfluss auf das Klima haben, wie wir es ja an den Jahreszeiten sehen. Tatsächlich taumelt die Erdachse wie die Drehachse eines Kreisels wenn er langsamer wird, dieses vor allem durch den Mond verursachte Taumeln nennt man Präzession. Allerdings dauert eine Rotation der Erdachse um die Achse des Erdmittelpunkts, ein sogenanntes Großes Jahr, ungefähr 26.000 Jahre. Das ist natürlich viel zu lange, um eine gravierende Klimaänderung während eines menschlichen Lebens zu verursachen.

 

Ist die Veränderung der Sonneneinstrahlung Ursache für die Erderwärmung?

Die Sonne strahlt tatsächlich nicht immer die gleiche Leistung ab. So polt sich ihr Magnetfeld etwa alle elf Jahre um, was zu einer um bis zu 0,001% erhöhten Aktivität führt. Dieser sogenannte Schwabe-Zyklus entspricht aber natürlich nicht der Erderwärmung, denn dort gibt es keinen 11-Jahres-Zyklus. Parallel zum Schwabe-Zyklus strahlt die Sonne durch den mit der Zeit steigenden Druck in ihrem Kern kontinuierlich etwas stärker, und zwar um zehn Prozent pro Milliarde Jahre. Das klingt drastisch, entspricht jedoch nur 0,000001% in 100 Jahren – auf solchen Zeitspannen kann die Sonne also quasi als konstanter Faktor angesehen werden.

 

Sind die CO2-Absorptionsbanden in der Atmosphäre gedeckt?

COwirkt als Treibhausgas, indem es elektromagnetische Strahlung absorbiert, also festhält und nicht zurück ins All entweichen lässt. Klimaleugner*innen behaupten nun, dass die Absorptionsbanden, also die Wellenlängenbereiche, die COabsorbieren können, längst gesättigt seien und somit keine weitere Strahlung mehr absorbiert werden kann. Dabei wird aber verschwiegen, dass COzwei relevante Absorptionsbanden hat (um 4,3 µm und 14,7 µm) und nicht beide davon gänzlich gesättigt sind – es besteht noch bei weitem genug Spielraum für eine Katastrophe.

Gab es auch in jüngerer Vergangenheit Wärme- und Kälteperioden?

Natürlich gab es die, zum Beispiel die Kleine Eiszeit. Allerdings war diese weniger stark ausgeprägt als die aktuelle Erderwärmung und vor allem lokal begrenzt. In einigen Regionen, vor allem auf der Nordhalbkugel, waren die Temperaturen während der kleinen Eiszeit wahrscheinlich tatsächlich ungewöhnlich gering – global gesehen änderte sich jedoch nicht viel. Die jetzige Klimakrise erfasst hingegen 98% der gesamten Erdoberfläche. Außerdem vermutet man auch einen menschlichen Einfluss auf die Kleine Eiszeit, sie könnte eine Folge des Bevölkerungsrückgangs infolge der europäischen Pestepidemie und der damit einhergehenden Bewaldung gewesen sein.

 

Hat CO2 positive Auswirkungen auf das Pflanzenwachstum?

Tatsächlich fördert ein erhöhter CO2-Gehalt die Photosynthese geringfügig. Dieser Effekt wirkt jedoch nicht bei allen Pflanzen, sondern nur bei ganz bestimmten und selbst dann nur, wenn auch ausreichend zusätzliche Nährstoffe im Boden vorhanden sind – also sehr selten. Ganz im Gegenteil, die wenigen Pflanzen, die davon profitieren, beispielsweise Lianen, verdrängen dann andere Pflanzen, die mehr Kohlenstoff speichern können als sie. Bei den wenigen Nutzpflanzen, bei denen der Effekt wirkt, überwiegen die negativen Folgen der Klimakrise, sodass die Erträge insgesamt drastisch sinken.

Ist ein wärmeres Klima gut für die Menschen?

Natürlich wird die Erderwärmung auch einige wenige Vorteile haben: Manche Steppen könnten ergrünen, neue Schiffsrouten werden frei, Länder bekommen neue Meereszugänge. Doch die negativen Folgen überwiegen ganz eindeutig: Menschen werden ihre Heimat verlieren, durch Hitze sterben, verhungern oder verdursten, grassierenden Krankheiten oder Naturkatastrophen zum Opfer fallen. Zwischen 2030 und 2050 werden durch all diese Faktoren deutlich über 500.000 Menschen jährlich sterben, 100.000 entfallen auf hitzebedingte Malaria- oder andere Durchfallerkrankungen. Die wirtschaftlichen Schäden könnten die Billionen übersteigen. Wer in Anbetracht dessen von positiven Folgen spricht, verhöhnt die Menschen, die grausam an der Klimakatastrophe zugrunde gehen werden.

Befinden wir uns am Ende einer Eiszeit?

Nicht ganz, die letzte Eiszeit, die sogenannte Weichsel-Eiszeit, endete vor 10.000 Jahren, aktuell befinden wir uns in der Holozänischen Warmzeit. Beide sind jedoch Teil des Känozoischen Eiszeitalters: Ein Eiszeitalter ist nämlich nicht dasselbe wie eine Eiszeit, sondern immer dann gegeben, wenn mindestens einer der irdischen Pole vergletschert ist. Das Känozoische Eiszeitalter begann lange bevor es Menschen gab mit der Vergletscherung der Antarktis vor 34 Millionen Jahren und dauert bis heute an. Ab einer Erderwärmung von 2°C geht das Känozoische Eiszeitalter jedoch zu Ende und wir leben in einem Warmklima – wie die Dinosaurier.

Hat sich die Erde in den letzten Jahren langsamer erwärmt?

Zwischen 1998 und 2013 haben sich die Landflächen zwar kaum erwärmt, doch seit den Temperaturrekorden 2014 nimmt die Erwärmung wieder Fahrt auf und ist nun schneller denn je. Als Ursachen der “Pause” zwischen 1998 und 2013 galten ein Minimum der Sonnenaktivität in Kombination mit einer besonders hohen Menge ausgestoßener Aerosole, die Sonnenlicht zurück ins All warfen. Mittlerweile wird die Existenz einer Pause allerdings komplett verworfen. Man vermutet, dass die zusätzliche Energie einfach in andere Teile des Erdsystems umgeleitet wurde, so erwärmten sich die Ozeane weiter, Meeresspiegelanstieg und Eisschmelze setzten sich fort – diese Daten blendeten Klimaleugner*innen jedoch aus und stifteten so Verwirrung auf der UN-Klimakonferenz 2015.

Ist der Anteil des CO2 in der Atmosphäre verschwindend gering?

Allerdings. In erster Näherung besteht die Erdatmosphäre eigentlich nur aus Stickstoff mit 78,08% und Sauerstoff mit 20,95%. COmacht gerade einmal 0,04% (Tendenz steigend) aus. Allerdings muss ein Molekül aus mindestens drei Atomen bestehen, um mit Wärmestrahlung wechselwirken zu können, bzw. sie absorbieren zu können. Stickstoff- und Sauerstoffmoleküle bestehen jedoch meist aus zwei Atomen und haben daher so gut wie nichts mit dem Klima zutun. Nur die wirklich großen Moleküle bestimmen das Klima, zum Beispiel Wasserdampf, Methan oder eben auch CO2, das macht sie so mächtig. Zudem löst auch eine geringe Erhöhung der Menge irreversible Kettenreaktionen aus, das gesamte Erdsystem ist labil und sensibel.

 

Ist Atomkraft eine klimaschonende Stromquelle?

Grundsätzlich schon. Aber von allen klimaschonenden Stromquellen ist Atomkraft auch die teuerste, unsicher und von spaltbarem Material abhängig, das es zu den aktuellen Preisen nicht mehr lange geben wird. Klimaneutral ist Atomkraft auch nicht, Abbau und Anreicherung von Uran und vermutlich auch Endlagerung sind energieintensiv. Und letztlich passen die Atomkraftwerke gar nicht in ein ökologisches Netz, denn für eine flexible Ergänzung zu den wechselhaften erneuerbaren Energien sind die Fixkosten zu hoch und die Einschaltung zu träge. Atomkraftwerke können profitabel nur dauerhaft mit voller Kapazität laufen und verstopfen damit das Netz für erneuerbare Energien, womit sie die Energiewende bremsen und Kohle sogar fördern statt zu ersetzen.

Steigt der Meeresspiegel durch das Abschmelzen von Eisbergen?

Ja, wenn auch geringfügig. Zwar verdrängen Eisberge im Ozean exakt die Menge an Wasser, die ihrem eigenen Gewicht entspricht, allerdings nimmt dieses verdrängte Wasser ein etwas geringeres Volumen ein als das Schmelzwasser des Bergs, da es sich um Salzwasser handelt, das 2,6% dichter ist als Süßwasser. Folglich steigt der Meeresspiegel auch durch die arktische Eisschmelze geringfügig. Im Gegensatz zur Schmelze in Grönland und der Antarktis ist die Wirkung jedoch vernachlässigbar: Sollte das gesamte schwimmende Eis schmelzen, steigen die Pegel dadurch um etwa vier Zentimeter.

 

Verursacht die Veränderung der Erdbahn die Erderwärmung?

Auch die Erdumlaufbahn um die Sonne ist tatsächlich nicht immer gleich, derzeit ist sie beinahe komplett kreisförmig, ihr sonnennächster Punkt liegt bei 147 Millionen Kilometern Entfernung, ihr sonnenfernster Punkt bei 152 Millionen Kilometern Entfernung. Es gibt jedoch auch Phasen, in denen die Erdbahn stärker von einem Kreis abweicht, die Bahn hat dann eine größere Exzentrizität. Genauso schwankt die Neigung der Erdachse relativ zur Ebene der Erdbahn, derzeit liegt sie bei 23,5°, sie kann jedoch bis auf 24,5° steigen oder auf 22° sinken. Für die aktuelle Klimakrise kann keines dieser Phänomene verantwortlich sein, denn die Exzentrizität der Erdbahn schwankt in einem 100.000-Jahre-Zyklus, die Neigung der Erdachse in einem 41.000-Jahre-Zyklus – beides viel zu lange Zeiträume.

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