anschließend unser Mitglied Herr Prof. Dr. Bernt Henkel zum Thema „Sind wir Klimakiller?“
am 9. März 2011
Text und Bilder von Dr. Ralf Tempel
Carne vale – nun ist es wieder soweit und wir entsagen mit einer Orgie in Fisch – angerichtet durch unsere Familie Borgards und ihr Team. Fischessen satt und auf höchstem Niveau; es ist ein Highlight in der Societät jedes Jahr: Wir schwelgen – egal ob es sich dabei um die kalt angerichteten Vorspeisen oder die warmen Hauptgänge handelt – in Fisch in allen Variationen. Das allein und die damit stattfinden Tischgespräche hätten diesen Abend schon zu einem der perfektesten gemacht, Prof. Henkel bleibt es vorbehalten, dem Ganzen noch ein Sahnehäubchen aufzusetzen.
So stellt er sich locker vor das Mikrofon und fängt an, uns an seinen Blick auf die weltweite Diskussion zum Thema „Globale Erwärmung“ teilhabenzulassen. In klaren, präzisen Sätzen geht er zunächst auf die politische Diskussion der letzten 10-15 Jahre zum CO2 als Klimakiller oder Treibhausgas ein.
Seine These: Diese Aussage kann überhaupt nichts mit der physikalischen Realität zu tun haben! Auch die Vorstellung, dass das CO2 für eine Art Käseglocke verantwortlich ist, die die Sonnenstrahlen rein, die Rückstrahlung vom Boden aber nicht mehr raus lässt und damit die untere Atmosphäre immer weiter aufheizt, entbehrt jeder Grundlage.
Richtig ist: CO2 bildet keine spezielle Schicht, es ist überall vorhanden und ist mit lediglich 0,4‰ Anteil in der Luft eher als Spurengas zu bezeichnen. Wahr ist auch, dass der Anteil vor der industriellen Revolution nur 0,3‰ betrug, mithin eine Erhöhung von rund 30%. CO2 kann auch keine Wärmestrahlung reflektieren – Gase sind dazu prinzipiell nicht in der Lage. Etwas anders verhält es sich da mit Wolken, die sehr wohl Wärme reflektieren können, dass aber auch nur, weil sie aus vielen kleinen Tröpfchen (Flüssigkeit) bzw. kleinen Eiskristallen (Festkörper) bestehen. Tropfen und Eiskristalle bestehen aus Wasser – aber niemand ist bisher auf die Idee gekommen, Wasser als Klimakiller zu bezeichnen, dafür brauchen wir es einfach zu dringend!
Aber wie kam nun das CO2 in diese vertrackte Lage? Dazu muss Prof. Henkel etwas weiter ausholen. Die Physik sagt uns, Wärme kann nur von einem Körper mit höherer Temperatur auf einen mit niederer Temperatur übergehen durch einen oder mehren der folgenden Vorgänge:
- Wärmeleitung
- Konvektion
- Strahlung
Diese drei Wärmeübertragungsarten werden anschließend sehr bildlich erläutert. Wärmeleitung und Konvektion brauchen ein Medium zur Wärmeübertragung: Einen festen oder flüssigen im ersten bzw. einen gasförmigen Körper im zweiten Fall. Strahlung braucht kein Medium, sie breitet sich auch im Vakuum aus. Z.B. weist ein Ofen alle drei Wärmeübertragungen auf – das sagt uns auch unsere Erfahrung.
Weiter wissen wir auch, dass sich die Wärmestrahlung – da sie kein Medium braucht – als elektromagnetische Welle in einem weiten Spektrum ausbreitet. Je höher die Frequenz (je kürzer die Wellenlänge) umso höher ist der Energieinhalt je Frequenzband. Ein kleiner Teil dieses breiten Spektrums ist für Menschen sogar sichtbar: Vom langwelligeren Rot (0,78µm) bis zum kurzwelligeren Blau (0,38µm). Die Sonne strahlt in einem sehr weiten Frequenzbereich, das Energiemaximum dieser Strahlung liegt aber im für uns sichtbaren Bereich.
Wir wissen bereits, dass Gase keine Wärme reflektieren können, sehr wohl können sie aber Wärmestrahlung absorbieren; das CO2 Molekül absorbiert Strahlung bei 15µm, also weit im infraroten Bereich. Hier ist aber der Energiegehalt der von der Sonne ausgesandten Strahlung nur sehr gering! Die Sonnenstrahlung, die auf die Erde trifft, wird zum Teil von dieser absorbiert und zum anderen Teil reflektiert, je nach Reflektionseigenschaft der Oberfläche (weißes Eis reflektiert fast vollständig, schwarze Erde fast gar nichts). Die von der Oberfläche absorbierte Energie wird von der Erde auch wieder abgegeben, allerdings in einem eingegrenzten Wellenlängenbereich bei 8-12µm.
Fasst man nun alle Fakten zusammen, so ergibt sich folgendes: CO2
- ist nur ein Spurengas (Anteil 0,4‰)
- kann nur einen winzigen, sehr, sehr kleinen Energieanteil der eingestrahlten Sonnenenergie absorbieren
- ist unsichtbar (nicht vorhanden) für die von der Erde abgegebene Wärmestrahlung
Dieses Gas reflektiert nichts und kann so gut wie keine Energie absorbieren und sich damit erwärmen! Aber warum gibt es diesen Rummel darum?
Wetteraufzeichnungen gibt es seit 1850. Es existiert damit eine Unmenge an Daten von unterschiedlichen Parametern, von verschiedensten Orten und zu unterschiedlichen Zeiten. Um generelle Aussagen zu erlangen, greift man zur Datenreduktion. Damit erhält man statistische Aussagen, die – je mehr die Daten verdichtet werden – umso weniger mit dem konkreten Wetter zu tun haben. So kommt es zu Jahresmittelwerten; werden diese über die Zeit aufgetragen und die entstehenden Punkte mehr oder minder mit einer Ausgleichsgeraden nochmals gemittelt, so wird sich eine Tendenz für die Neigung (aus dem Griechischen: Klima) der Ausgleichsgeraden ergeben: Steigt sie – wird’s tendenziell wärmer, fällt sie wird’s tendenziell kälter. Je nachdem welche Rahmenbedingungen man wählt, kann man die Neigung beeinflussen, ja sogar manipulieren! Man muss ja nicht die Temperatur aus allen vergangenen 160 Jahren nehmen, z.B. wählt man besonders kalte Jahre aus dem 19. Jh. und besonders warme Jahre aus der letzten Dekade aus, so ergibt sich eine sehr üppige Steigung der Klimakurve – umgekehrt kann man geschickt andere Jahre auswählen und so sogar eine fallende Tendenz „nachweisen“.
Dazu kommt, dass die Temperatur nur ein Klimaparameter ist, dass es für den überwiegenden Teil der Erdoberfläche keine Wetteraufzeichnung gibt (über den Ozeanen). Fehlende Parameter werden durch (mehr oder weniger) sinnvolle Annahmen ergänzt; das ist ein weiterer Freiheitsgrad, den man in der Klimaforschung „nutzt“.
Was ist nun die Ursache für die Erwärmung? Physiker haben eine ganz andere Erklärung. Der größte Teil der Energie kommt von der Sonne. Diese Energie ist aber nicht zu jedem Zeitpunkt und an jedem Ort konstant, sondern auch Schwankungen unterworfen. Die bekannteste Schwankung bezieht sich auf die Zahl der Sonnenflecken mit einem 11-jährigen Zyklus. Bei großer Anzahl von Flecken wird mehr Energie von der Sonne abgestrahlt, als bei kleinerer Anzahl. Weniger bekannt ist eine zweite Schwankung mit einer 208-jährigen Periode (de Vries-Suess-Zyklus). Beide Zyklen überlagern sich. D.h., es gibt Jahre, da haben beide Zyklen ihr Minimum an Flecken und damit wird weniger Energie abgestrahlt und es gibt Jahre, da fallen beide Maxima zusammen. Legt man nun den durchschnittlichen Temperaturverlauf über die Kurve mit der Anzahl der Sonnenflecken, so ergibt sich eine Übereinstimmung von 80%. Das scheint eher die Ursache für den derzeitigen Temperaturzuwachs (1850 bis 2010: +2,6K) zu bilden, als der steigende CO2 Anteil.
Es existieren hier also zwei unterschiedliche Lager von Meinungen zur Ursache der gegenwärtigen Temperaturerhöhung. Leider scheint es so, dass die Politik sich eher den Klimaforschern angeschlossen hat. Das muss aber nicht bis in alle Ewigkeit so bleiben.
Wir haben jedenfalls einen sehr tiefgründigen Vortrag zur Klimaentwicklung genossen – die angeregten Diskussionen setzen sich den ganzen Abend fort. Wir wurden überreich beschenkt auf zweierlei Wegen: Lukullisch und gedanklich – wunderbar. So verabschieden wir uns in die Fastenzeit mit der Gewissheit: Am Aschermittwoch ist nicht alles vorbei!