Aspekte des Klimawandels

Klima - komplexes Steuersystem der Erde

Das Klima hat nach dieser Definition einen natürlichen, maßgeblichen Einfluss auf (Geo-)Ökosysteme, steuert es doch sämtliche Stoffflüsse im System. Sowohl der Wasserkreislauf als auch die Bodenfunktionen (über pH-Wert, Infiltration/Aszendenz, Verdunstung...) werden vom Strahlungsklima, dem Niederschlag und der Temperatur geregelt. Über den Einfluss auf Boden, Vegetation und lebende Organismen wiederum steuern die Klimafaktoren auch die Stoffkreisläufe von Kohlenstoff (C) und Stickstoff (N). Somit wird deutlich, dass das Klima die natürlichen Prozesse im Ökosystem steuert - wie die Zersetzung, Fermentierung und den Auf- und Abbau organischer Substanz. Es hat damit ganz wesentlichen Einfluss auf den C- und N-Kreislauf und resultiert in den verschiedenen Vegetationszonen der Erde - wie etwa boreler Nadelwald (Taiga), Tundra, Savanne, Steppe, Wüste usw.

Kompliziertes Wechselspiel

Jedes Ökosystem wirkt auch wieder zurück und hat Einfluss auf die Klimafaktoren. Ein Beispiel: Je größer die Blattflächenindizes einer Vegetationsdecke (m² Blattfläche/m² Bodenfläche), desto mehr Wasser kann direkt von der Vegetation wieder verdunsten (Interzeption) und so die Wolken- und damit Niederschlagsbildung vor Ort verstärken. Dieser so genannte kleine Wasserkreislauf ist beispielsweise  in tropischen Ökosystemen besonders ausgeprägt.

Klima und Ökosystem sind also in vielen Richtungen rückgekoppelt und miteinander vernetzt. Dieses von Natur aus extrem komplexe System ist zusätzlich mit dem gesamten sozioökonomischen System eng gekoppelt und wird durch die menschliche Zivilisation stark beeinflusst.

Globale Erwärmung mit unterschiedlicher Auswirkung

Der Mensch nimmt nun nicht nur lokal und regional auf das Klima Einfluss, z.B. durch die Abholzung von Wäldern. Er hat vielmehr durch den Ausstoß an Treibhausgasen - maßgeblich Kohlendioxid (CO₂) Methan (CH₄) und Lachgas (N₂O) - das globale Klima weltweit verändert.

Dies spiegelt sich in einer erhöhten mittleren Erdmitteltemperatur (um 0,6-0,7°C in den letzten 100 Jahren) wider, die in den nächsten 100 Jahren laut IPCC um weitere 1,4°C bis 5,8°C steigen wird.

Dabei ist die mittlere Erdtemperatur nur bedingt aussagekräftig. Viel wichtiger ist die lokale und regionale Ausprägung des Klimawandels. So führt eine Erhöhung der Erdmitteltemperatur zu maßgeblichen Veränderungen in der atmosphärischen Zirkulation. Die Erhöhung der Oberflächentemperatur der Ozeane und Kontinente, Änderungen im Wasserkreislauf sowie Modifizierungen der Albedo (über das Abschmelzen von Inlandgletschern, die Verringerung der Schneedecke oder sich ändernde Landnutzungen), was wiederum starke Auswirkungen auf die Niederschlagsmengen sowie Wind- und Temperaturregime in allen Erdgegenden hat.

Die Alpengletscher verschwinden im Meer

Klimabedingungen, die sich großräumig ändern, können durch die Modifikationen der atmosphärischen Zirkulation erklärt werden. So könnte etwa die Zunahme von Niederschlägen in den Nordalpen bei gleichzeitiger Abnahme der Niederschläge in den Südalpen zum Teil durch sich tendenziell verstärkende Luftdruckgegensätze über dem Nordatlantik erklärt werden (sog. nord-atlantische Zirkulation - engl. North Atlantic Oscillation NAO). Diese haben ihre Ursache wiederum in erhöhten Oberflächentemperaturen v.a. der tropischen Ozeane.

Der Gletscherrückzug, ein Prozess der seit mehr als 100 Jahren zu beobachten ist, lässt sich nicht nur durch erhöhte Jahresmitteltemperaturen in den Alpen erklären, sondern auch durch sinkende Winterniederschläge in vielen Teilen der Alpen.

Mit Hilfe moderner Modellierungen auf Hochleistungsrechnern können sich weltweit ändernde Luftdruckfelder und somit Änderungen in der atmosphärischen Zirkulation modellhaft dargestellt und mit der ebenso komplexen ozeanischen Zirkulation gekoppelt werden. Je schneller die Modellierungen werden, desto besser kann man die Zirkulationen auflösen. Allerdings ist man derzeit noch weit davon entfernt, sehr kleinräumige Prozesse (z.B. Wolkenbildung) modellieren zu können.