Ein weiteres Phänomen kann und wird zu einer Veränderung der Witterungsabläufe in den mittleren und hohen Breiten der Nordhalbkugel führen: Dies ist der starke Verlust an arktischem Meereis, den wir in den letzten dreißig Jahren beobachten mussten. Dieser beträgt seit 1980 rund 15 Prozent während des Wintermaximums im März und beinahe 50 Prozent während des Minimums im September. Dabei geht es um Eisflächen von der Ausdehnung von mehreren Millionen Quadratkilometern. Diese Umwandlung von eisbedecktem Meer in eisfreie Wasserflächen spielt eine wesentliche Rolle im Klimasystem. Während des Sommerhalbjahres wird auf den eisfreien Wasserflächen viel mehr Sonnenstrahlung aufgenommen und in Wärme umgesetzt als auf den eisbedeckten Gebieten. Im Winterhalbjahr geben diese eisfreien Flächen wiederum diese Wärme an die Atmosphäre ab. Diese sich verändernden räumlichen Wärmequellen wirken sich auf die Lage und Beständigkeit der großräumigen Hoch- und Tiefdruckgebiete aus. Diese Hochs und Tiefs steuern aber den Wetterablauf der ganzen mittleren und hohen Breiten und damit auch das Wetter bei uns in Mitteleuropa. Derzeit sind die Untersuchungen, wie sich der arktische Meereisabbau auf die Witterung auswirkt, erst in den Anfangsstadien und die Ergebnisse sind noch nicht gut abgesichert. Es könnte jedoch sein, dass wir durch den Eisverlust zukünftig mit länger anhaltend gleichem Wetter zu tun haben werden. Eine derartige Entwicklung würde sich auf die Häufigkeit von Extremereignissen auswirken, da die Schwankungsbreite des Wetters zunehmen würde. Dass sich der Eisverlust auf den Witterungsverlauf auf der Nordhemisphäre auswirken wird, ist sicher, nur wissen wir noch nicht genau wie.
Durch die Erwärmung treten auch Veränderungen ein, mit denen wir im Allgemeinen gar nicht rechnen oder an die wir vor einigen Jahren noch gar nicht gedacht haben. Ein Beispiel dafür ist der weltweite Saatguttresor im arktischen Svalbard. Dieses Samenlager wurde im Jahr 2008 angelegt, um die Biodiversität der Erde sicherzustellen. Für das Lager wurden 200 Meter lange Stollen in den Permafrostboden von Svalbard gebohrt, in denen bis zu 4,5 Millionen Samenproben bei konstant niedrigen Temperaturen sicher gelagert werden können. In diesem Lager sollen sie vor Naturkatastrophen oder Kriegen geschützt werden, um bei Bedarf die genetische Vielfalt der Erde wiederherstellen zu können. Ende 2016 kam es in Svalbard zu einer ungewöhnlich warmen Wetterphase, die im Bereich der Stollen zu Schmelzwasserbildung führte. Derartige Prozesse waren bei der Planung der Anlage nicht berücksichtigt worden, weil es diese davor so nicht gegeben hat. Daher musste die Anlage mit Wasserpumpen und wasserdichten Schutzwänden nachgerüstet werden.
Ein weiteres Beispiel für Veränderungen, an die man nicht sofort denkt, wenn man von Erwärmung spricht, sind die Probleme beim Schutz von Kulturgütern in historischen Gebäuden. Durch die Erwärmung und den höheren absoluten Wasserdampfgehalt in der Atmosphäre ändert sich auch das Innenraumklima alter Kirchen, Klöster und Schlösser. Ein stabiles Innenraumklima mit möglichst konstanter Temperatur und Luftfeuchte ist aber essenziell für den Schutz der Mauerfresken, Gemälde, Textilien, Bücher und Skulpturen. Erste Untersuchungen haben gezeigt, dass speziell im Mittelmeerraum und in Mitteleuropa mit einem Anstieg der Schimmelbildung aufgrund des steigenden Wasserdampfgehaltes in der Luft gerechnet werden muss. Lösungen für diese Probleme müssen für jedes Gebäude individuell gefunden werden und sind manchmal wegen der Kosten nicht umsetzbar. Dann kann man nur die Originalkunstwerke in Sicherheit bringen und vor Ort durch Reproduktionen ersetzen. Viele nicht so bedeutende Kunstwerke werden aber dem Klimawandel zum Opfer fallen.
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WARUM SIND 2 GRAD GLOBALE ERWÄRMUNG EIN PROBLEM?
Es ist zunächst nur schwer zu verstehen, warum ein Anstieg der globalen Mitteltemperatur von 1,5 beziehungsweise 2 Grad ein Problem darstellt. Mit unserem Temperaturempfinden sind derartige Temperaturunterschiede kaum wahrzunehmen, was aufzeigt, dass wir im alltäglichen Leben mit deutlich größeren Temperaturschwankungen konfrontiert sind. Im Winter kann der Temperaturunterschied zwischen Außen- und Raumtemperatur gut 30 Grad betragen und in einer finnischen Sauna hält unser Körper kurzfristig sogar Temperaturen um 100 °C aus. Warum also die Aufregung um diese 2 Grad?
Bei der sogenannten globalen Mitteltemperatur handelt es sich nicht um eine Temperatur im herkömmlichen Sinne. Man kann sie nicht irgendwo messen, sondern muss sie aus vielen Einzelmessungen und einem komplexen mathematischen Modell zur Repräsentativität jeder einzelnen Messung berechnen. Außerdem hat es sich als günstig erwiesen, nicht die Mitteltemperatur selbst zu betrachten, sondern die Abweichung der Mitteltemperatur von der Temperatur einer Referenzperiode, die sogenannte Temperaturanomalie.
Basis für die Berechnung sind Messdaten von meteorologischen Stationen, die von den Wetterdiensten weltweit sowohl an Land als auch auf den Ozeanen betrieben werden. Die Sensorik der Messgeräte muss spezielle Qualitätsstandards der „World Meteorological Organization“ (WMO), einer UNO-Teilorganisation, erfüllen und die Datenqualität der Messungen wird laufend überprüft.
Da im Laufe der Zeit die Anzahl der verfügbaren Stationen schwankt und sich auch die räumliche Verteilung dieser verändert, wird für jede Station bestimmt, für welches Gebiet diese Messung repräsentativ ist. Hierfür werden auch Satellitenbeobachtungen der Oberflächentemperatur der Erdoberfläche und der Meere mitverwendet. Dies ist besonders wichtig, da es in großen Bereichen der Ozeane, aber auch in den Polarregionen nur sehr wenige Stationsmessungen gibt. Vor der Verfügbarkeit von Satellitendaten gab es nur grobe Schätzungen der globalen Mitteltemperatur. Heute beschäftigen sich weltweit drei Forschungseinrichtungen mit der Berechnung der globalen Mitteltemperatur (NOAA, NASA, CRU), die jeweils eigene mathematische Verfahren entwickelt haben. Ihre Ergebnisse unterscheiden sich aber durch die Einbeziehung der Satellitendaten nur um weniger als 0,2 °C.
Zur Ermittlung der globalen Mitteltemperatur wird die Lufttemperatur in zwei Metern Höhe über dem Boden verwendet, die von der inneren Energie der Luft abhängig ist. Damit ist die globale Mitteltemperatur ein Maß für den Energiegehalt der bodennahen Luftschicht. Durch die Mittelung der Temperaturmessungen über die ganze Erde und für ein ganzes Jahr stellt die globale Mitteltemperatur ein stabiles Maß des Energiegehaltes dar, da sowohl räumliche und zeitliche Abweichungen als auch saisonale Schwankungen und Jahresgänge durch die Mittelung geglättet werden. Nur zeitliche Abweichungen, die sehr lange andauern und große Gebiete betreffen, wie etwa El-Niño-Ereignisse, können sich auf die globale Mitteltemperatur auswirken.
In Abbildung 3-1 ist der Verlauf der globalen Mitteltemperatur, genauer der Temperaturanomalie, dargestellt. Seit etwa der Mitte des 19. Jahrhunderts gibt es genügend Messstationen weltweit, um diese Kenngröße berechnen zu können. Man erkennt sehr gut, dass die Schwankungen der globalen Mitteltemperatur von Jahr zu Jahr sehr gering sind und in den meisten Jahren weniger als 0,1 °C betragen. Es gibt aber auch Phasen, in denen die Schwankungen deutlich stärker sind. Etwa von 1996 bis 1998 und von 2014 bis 2016. Da gab es jeweils einen Temperaturanstieg von etwa 0,3 °C, dem jeweils wieder eine geringe Abkühlung folgte. Dabei handelt es sich um die Auswirkungen von El Niño, einer Anomalie des Luftdruckes und der Meeresoberflächentemperatur im südlichen Pazifik. Während El-Niño-Jahren sind weite Teile des Pazifiks über Monate viel zu warm und daher führen starke El-Niño-Jahre zu außergewöhnlich hohen globalen Mitteltemperaturen in dem Jahr, in dem sie auftreten. Außergewöhnlich kühle Jahre sind oft eine Folge eines kühlen Pazifiks (kein El Niño) oder des Auftretens extremer Vulkanausbrüche. Wenn Vulkane bei ihrer Eruption Material bis in die Stratosphäre (mehr als 10.000 Meter Höhe) katapultieren, können dieser feine Staub und die Asche mehrere Monate, ja sogar zwei bis drei Jahre dort verbleiben und die Sonneneinstrahlung