Zusammenfassung
Die Klimaforschung kann nicht mit Sicherheit vorhersagen, ob - und unter welchen Umständen - eine Rückkehr in ein stabiles Klimageschehen noch möglich ist.
Die Festlegung eines CO2-Restbudgets erzeugt den Eindruck, es gäbe noch Spielräume zur Abwehr der finalen Klimakatastrophe. Doch dieser Eindruck täuscht.
Es gilt, die Klimagase aus der Atmosphäre zurückzuholen, schneller als die verheerenden positiven Rück- und Mitkopplungen neue Klimagase bilden können!.
Gedankenfehler bei Einführung von Klimagas-Budgets:
Die Vorstellung, dass es für die Menschheit noch ein Klimagas-Budget geben könnte, beruht auf einem Gedankenfehler. Man vergisst die zusätzlichen Emissionen infolge positiver Rückkopplungen, die einmal in Gang gesetzt, nicht von alleine aufhören werden, denn mehrere Kipppunkte wurden bereits überschritten.
Die Frage nach dem CO2-Restbudget ist so sinnlos, wie die Frage nach der Zahl der brennenden Streichhölzer, die man noch in einen völlig ausgetrockneten Heuhaufen werfen darf.
Linear oder Nichtlinear - Der entscheidende Unterschied
Die Vorstellung eines Restbudgets stammt aus der Zeit, als man noch glaubte, es gäbe eine einfache rechnerische Beziehung zwischen der Veränderung der Globaltemperatur und dem CO2-Gehalt der Atmosphäre. Die Fragwürdigkeit dieser Überlegungen ist allerdings schon lange bekannt. Siehe dazu die kritischen Ausführungen zum Stichwort Klimasensitivität oder zum Stichwort Strahlungsantrieb.
Die Probleme folgen aus der Tatsache, dass sich die gleichzeitig ablaufenden klimabestimmenden Prozesse in ihrer Wirkung nicht einfach addieren, sondern sich selbst durch positive Rückkopplungen und sich gegenseitig durch Mitkopplungen verstärken. Man spricht in der Wissenschaft dabei von Nichtlinearität.
Wer sich mit nichtlinearen Dynamik befassen will, lernt als erstes, dass kleine Änderungen der Anfangs- oder der Randbedingungen unerwartet erhebliche Auswirkungen auf den Verlauf und das Ergebnis eines physikalischen Vorganges haben und zu einer nicht vorhersagbaren Entwicklung des gesamten Systems führen können. Das ist hier der Fall.
Die Klimaentwicklung des Planeten Erde ist unvorstellbar kompliziert. Sie wird von hunderten von Parametern beeinflusst: Änderung der Umlaufbahn um die Sonne, zunehmende Temperatur der Sonne, CO2-Gehalt der Atmosphäre, Methangehalt, CO2-Gehalt des Meerwassers, unterschiedliche Albedo der Erdoberfläche, Temperatur der Atmosphäre, Wasserdampfgehalt der Atmosphäre usw.
Zu den Parametern gehören auch Ereignisse, deren Auswirkung einerseits sehr hoch ist, deren Auftreten andererseits extrem schwer vorhergesagt werden kann - die also ganz offensichtlich zur nichtlinearen Dynamik gehören.
Hier sind insbesondere Vulkanausbrüche oder großflächige Waldbrände oder auch eine Pandemie zu nennen.
Auch der<b> Wasserdampfgehalt</b> der Atmosphäre wirkt sich nichtlinear aus, da Wasser in unterschiedlichen Aggregatszuständen vorkommen kann, z.B. als Wasser und Eis, als unsichtbarer Dampf, als Wolke, als Regen, Schnee, Hagel, Reif und da gerade der unsichtbare Wasserdampf eine extrem verstärkende Klimagaswirkung hat.
Klimavorhersage mit Hochleistungscomputern und Klimamodellen
Dazu werden die Troposphäre (die untersten 15 km der Atmosphäre, in denen sich das Wettergeschehen abspielt) und die Ozeane der Erde mit einem dreidimensionalen Gitternetz überzogen. Für jede Gitterzelle werden dann die einzelnen Parameter für den Energie-Austausch, den Druckaustausch, den Impulsaustausch, den Stoffaustausch mit den benachbarten Zellen berechnet. Sogar die Massenanziehung wird berücksichtigt. Dann werden in kleinen Zeitschritten die jeweilige Entwicklung jeder einzelnen Gitterzelle berechnet. Dank immer schnellerer Hochleistungscomputer konnten in die Klimamodelle immer mehr physikalische Prozesse integriert werden. Auch die Vorgänge in den Ozeanen und ihre Fernwirkung können nun wesentlich detaillierter und naturnäher in den Modellen dargestellt werden. Im Zeitraum von 2017 bis 2019 betrug die Gitterpunktweite für Ozean und Meereis zwischen etwa 8 km in den dynamisch aktiven Gebieten und etwa 80 km in den Subtropen. Für Aufgaben der kleinräumigen Wetterberechnung können auch kleinere Gitterpunktweiten von 100 m Verwendung finden. Die Zeitschritte lassen sich ebenfalls verkleinern, wenn höhere Genauigkeit verlangt wird. Es kommt auf die jeweilige Aufgabenstellung, auf die verfügbare Rechnerleistung und auf die verfügbare Zeit an.
Das Deutsche Klimarechenzentrum (DKRZ) in Hamburg ist eine nationale Service-Einrichtung für die Klima- und Erdsystemforschung. Sein derzeitiger Hochleistungsrechner HLRE-3 Mistral soll im Jahr 2021 durch den HRLE-4 mit einer fünffach höheren Rechenleistung ersetzt werden.
Ändert man einzelne Parameter und lässt dann den Hochleistungcomputer für die gleichen Zeitschritte jeweils erneut eine Klimavorhersage durchführen, so kommt er natürlich zu anderen Ergebnissen. So wird er nach einem Vulkanausbruch vermutlich einen etwas verminderten Anstieg der Globaltemperaturen und andererseits wird er nach großflächigen Waldbränden einen dramatischeren Anstieg der Globaltemperatur vorhersagen. Die Auftraggeber müssen nun entscheiden, für wie wahrscheinlich sie einen solchen Vulkanausbruch oder großflächige Waldbrände halten. Eine Aufgabe für Statistiker. Aus diesem Grunde wird beim Endergebnis der Klimavorhersagen meist eine Spannbreite und eine Wahrscheinlichkeit angegeben.
Rückholen der Klimagase - ein Ausweg
Die Menschheit ist technisch und ökonomisch in der Lage, aus Wind- und Sonnenenergie sogar vielfach mehr als nur 100 Prozent ihres eigenen Energiebedarfs zu gewinnen. Dieses Mehr an Energie brauchen wir dringend für folgende Aufgaben:
- Die Klimagase aus der Atmosphäre zurückholen, schneller als die verheerenden positiven Rück- und Mitkopplungen neue Klimagase bilden können!
- Die rückgeholten Klimagase chemisch in klima-unschädliche Kohlenstoffverbindungen mit hoher Dichte umformen damit sie nicht zu viel Platz beanspruchen oder bei unbeabsichtigter Freisetzung das Klima beschädigen ("Klimagas-Recycling"). Umwandeln zum Beispiel: - in Methanol (nicht verwechseln mit Methan!) - in Pflanzenkohle, die in einem noch zu verbessernden CO2- und schadstoffreien Verfahren aus Vegetationsabfällen erzeugt werden müsste,
- Die unschädlich gemachten Kohlenstoffverbindungen nutzbringend zu verwenden oder sie sicher lagern. Methanol könnte man möglicherweise in leergeförderten Erdölfeldern unterbringen oder in der Chemie verwenden, die schadstoff-frei erzeugte Pflanzenkohle könnte man zur Erhöhung der Bodenfruchtbarkeit unterpflügen.#
Dringendste Aufgabe für Verfahrenstechniker und Ökonomen ist es, beispielgebende Rückhol-Verfahren zu entwickeln, zu verbessern und einsatzbereit zu machen.
Unser Appell an die Entscheidungsträger: Räumen Sie diesen Aufgaben absoluten Vorrang ein! Die GROKO allerdings scheint dazu nicht bereit zu sein.