Unser Planet hat schon so manches Extrem hinter sich – vom kompletten Schneeball bis hin zu tropischen Verhältnissen in heute kühlen Breiten –, gegenüber denen die Temperaturveränderungen der letzten Jahrzehnte auf den ersten Blick vernachlässigbar scheinen mögen. Und ohne den natürlichen Treibhauseffekt wäre es hier sogar ausgesprochen unwirtlich: Wasserdampf, Kohlendioxid, Ozon, Methan, Stickoxide und andere Spurengase lassen die von der Erde abgegebene Wärmestrahlung nicht entweichen und verhindern so die Abkühlung der Atmosphäre. Hinzu kommen Wolken, die ebenfalls abgestrahlte Wärme zurückhalten – Nächte unter klarem Himmel sind bekanntermaßen deutlich kälter als unter Wolkenbedeckung.

Natürliche Schwankungen des Klimas entstehen beispielsweise durch eine veränderte Sonneneinstrahlung, welche die globalen Durchschnittstemperaturen in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts um immerhin 0,2 Grad Celsius erhöht haben könnten, sowie die Auswirkungen von Vulkanausbrüchen, die Staub und Feinstpartikel in die Atmosphäre schleudern, dadurch die Sonneneinstrahlung verringern und so eine Abkühlung auslösen.

Doch der Klimawandel von heute unterscheidet sich in einem Punkt entscheidend von allen vorangegangenen Ereignissen: den Faktor Mensch. Sein Einfluss lässt die Fieberkurve der Erde die natürliche Schwankungsbreite übersteigen, mahnen jetzt die Klimaforscher Thomas Karl von der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) in Asheville und Kevin Trenberth vom National Center for Atmospheric Research in Boulder nach einer umfangreichen Analyse zahlreicher Studien von Kollegen wieder einmal. Und Schuld daran ist der vermehrte Ausstoß an Treibhausgasen durch Aktivitäten des Menschen – vom Heizen, aus dem Straßenverkehr, industriellen Anlagen und anderen Quellen –, der den Energiefluss im System Erde durcheinander bringt.

Die Zunahme an Treibhausgasen – und hier vor allem von Kohlendioxid, dessen Anteil im Vergleich zu vorindustriellen Zeiten um 31 Prozent gewachsen ist – lässt sich eindeutig in Eisbohrkernen und Messdaten nachweisen, wie viele Analysen zeigen. Die Hälfte des Anstiegs fand dabei seit 1965 statt. Diese Gase sind in der Atmosphäre sehr langlebig und verteilen sich binnen weniger Tage um den ganzen Globus, selbst ein sofortiger Stopp ihres Ausstoßes hätte daher wohl zunächst einen weiteren Anstieg zur Folge.

Mit der Verbrennung fossiler Brennstoffe gelangen allerdings nicht nur Treibhausgase in die Luft, sondern auch oxidierte Verbindungen wie Sulfat, die als winzige, hochreflektierende Aerosole wirken und im Ganzen betrachtet abkühlend wirken. Gesellschaft bekommen sie von stark absorbierenden Rußteilchen, die im Gegensatz dazu der Atmosphäre eher einheizen. Da diese Teilchen jedoch nur sehr schwer direkt messbar sind, räumlich ungleichmäßig verteilt auftreten und relativ schnell aus dem System wieder entfernt werden, ist die Abschätzung ihres Einflusses auf das globale Klima immer noch mit großen Fragezeichen versehen.

Einfluss auf das Klima nimmt der Mensch auch durch die Landnutzung: Abholzung der Regenwälder und Wüstenbildung im Sahel sind nur zwei Beispiele, an denen sich zumindest regionale Auswirkungen auf das Klima nachweisen lassen, so die Forscher weiter.

Erhöhte Temperaturen führen zu verstärkter Verdunstung, sofern oberflächennahes Wasser vorhanden ist. Daher führt der Klimawandel zu einer Austrocknung von Landoberflächen und einem Anstieg des ebenfalls sehr wirksamen Treibhausgases Wasserdampf in der Atmosphäre. Daraus resultieren neben weiterer Erwärmung auch häufigere und schwerere Dürreperioden sowie andererseits heftigere Niederschlagsereignisse – kurz, trockene und feuchte Extreme werden sich mehren.

Zu den direkten Folgen kommen eine ganze Reihe von positiven Rückkopplungen, die den Blick in die Zukunft weiter erschweren. So fließen beispielsweise Starkregen in größerem Maße oberirdisch ab als normale Regenfälle und füllen daher den Bodenwasservorrat weniger effektiv auf – sie trocknen also paradoxerweise, obwohl die Gesamtniederschlagsmenge höher ist, den Untergrund letztendlich aus. Ebenfalls kaum abzuschätzen sind die Folgen der Erwärmung auf die Speicherung der Energie in den Ozeanen, welche sie als Förderbänder rund um den blauen Planeten verteilen: Hier könnte es zu Störungen mit weltweiten Auswirkungen kommen – man denke nur an Klimaphänomene wie El Niño, die an die Meerestemperaturen in bestimmten Regionen gebunden sind.

Das Abschmelzen schließlich von Gletschern und Schneeflächen kann gleichfalls eine positive Rückkopplung auslösen. Während die hellen Flächen das einstrahlende Sonnenlicht reflektieren, heizen sich die freiwerdenden dunkleren Flächen stärker auf und fördern so das Schmelzen weiter. Verkompliziert wird dieser Vorgang noch durch die Wolkenbedeckung und dadurch bedingte Rückstrahlung. Überhaupt Wolken: Sie sind der größte Unsicherheitsfaktor für die Zukunftsprognosen. In Abhängigkeit von ihrer Höhe, Lage und Typ können sie die ganze Bandbreite von Erwärmung bis Abkühlung fördern, ganz zu schweigen von ihrer Rolle in den Niederschlagsverhältnissen.

Da die Atmosphäre alle Menschen umgibt und beinahe grenzenlos Emissionen um den ganzen Planeten verteilt, ist der Klimawandel ein wahrlich globales Anliegen, betonen Karl und Trenberth. Zu den Aufgaben der Zukunft gehört nach Ansicht der Forscher daher ganz dringend eine intensivere und international abgestimmte wissenschaftliche Beobachtung und Erforschung der verletzlichen Hülle. Die mit 90 Prozent Wahrscheinlichkeit zu erwartende Temperaturerhöhung von 1,7 bis 4,9 Grad Celsius bis 2100 werden den ganzen Ideenreichtum der Menschheit erfordern, um die Folgen in lebensverträglichen Grenzen zu halten. Wissenschaftler sind hier sicherlich gefragt – von Politikern ganz zu schweigen.