Vielen Dank für Ihren Applaus; Sherry (Sherwood Rowland) ist wirklich schwer zu überbieten, denn Sie werden feststellen,
dass ich zwar teilweise ähnliche Folien habe, sie aber von viel besserer Qualität sind, wenn Sherry sie kommentiert.
Der Titel überrascht Sie möglicherweise.
Das Anthropozän - diesen Begriff habe ich vor vielleicht 5 oder 10 Jahren eingeführt; er bedeutet,
dass uns meiner Ansicht nach geologisch ein neues Zeitalter bevorsteht, in dem die Menschheit die Umwelt maßgeblich beeinflusst.
Genau das wird zumindest in der näheren Zukunft wohl zunehmend der Fall sein.
So, dass ich jetzt keinen Fehler mache - seit Beginn des 19. Jahrhunderts schlug die Menschheit
infolge ihrer wachsenden Aktivitäten ein neues geologisches Kapitel auf, das Anthropozän. Anthropos bedeutet Mensch.
Wir beeinflussen z.B. deutlich das Klima; tun wir das absichtlich, bezeichnen wir dies als Geo-Engineering.
Ich werde etwas später in meinem Vortrag noch darauf zurückkommen.
Sie können es eigentlich selbst lesen, aber im hinteren Teil des Raumes sind selbst diese Folien schwer zu entziffern.
In den letzten drei Jahrhunderten hat sich die Bevölkerung auf mehr als 6 Milliarden Menschen verzehnfacht,
im 20. Jahrhundert hat sie sich vervierfacht.
Der Rinderbestand stieg im letzten Jahrhundert um den Faktor 4 auf 14 Milliarden.
Rinder produzieren Methan; zwar gibt es auch andere Methanquellen, doch Rinder stellen eine der wichtigsten dar.
Im Wesentlichen versorgt also eine Kuh auf der Welt eine 4-köpfige Familie mit Milch, Käse und Steaks.
Doch Kühe produzieren Methan und beeinflussen das Klima und die Chemie in der Atmosphäre.
Die industrielle Urbanisierung hat im letzten Jahrhundert um mehr als das Zehnfache zugenommen.
Fast die Hälfte aller Menschen lebt heute in Städten, noch mehr in Megastädten,
letzteres vor allem in den Entwicklungsländern, wofür ich keine richtige Erklärung habe.
Warum wollen die Menschen in den Entwicklungsländern in Megastädten leben?
Die Industrieproduktion ist in den letzten 100 Jahren um das 40-Fache gestiegen, die Energieproduktion um das 16-Fache.
50% der Landfläche wurde durch menschliche Aktivitäten umgewandelt
und der Wasserverbrauch nahm im letzten Jahrhundert um den Faktor 9 zu und beträgt heute etwa 800 Kubikmeter pro Kopf und Jahr.
Davon werden 65% für die Bewässerung, 25% für industrielle Zwecke und 10% für private Haushalte verbraucht.
Um ein Kilo Kaffee anzubauen, benötigt man ca. 20.000 Liter, für einen Hamburger 11.000 Liter
und für ein Kilo Käse 5000 Liter Wasser.
In den reichen Ländern haben wir also ein Überangebot an Wasser und einen übermäßigen Wasserverbrauch,
in den Entwicklungsländern dagegen nicht.
Der Mensch eignet sich im Schnitt 30% der terrestrischen Nettoprimärproduktion an,
auch wenn diese Zahl mit Unsicherheiten behaftet ist.
Die tatsächliche Zahl liegt irgendwo zwischen 10 und 55%.
Der Fischfang stieg um das 40-Fache, die Freisetzung von Schwefeldioxid (SO2) in die Atmosphäre liegt bei derzeit etwa
130 Millionen Tonnen pro Jahr,
und die Kohle- und Ölverbrennung beträgt mindestens das Doppelte aller natürlichen Emissionen zusammen.
Über dem Land ist dieser Wert sogar auf das Siebenfache gestiegen und führt dort zu saurem Regen, Gesundheitsproblemen,
schlechter Sicht und Klimaveränderungen infolge von Sulfataerosolen.
Die Freisetzung von NO in die Atmosphäre hat ebenfalls sehr stark zugenommen;
etwa 25 Millionen Tonnen Stickstoff gelangen heute aufgrund menschlicher Aktivitäten in die Atmosphäre.
Das hat - und ich spreche hier über das NO in der Troposphäre - zu dem Ozonberg geführt, dem Ozon, das Sie im Sommer sehen,
dem sommerlichen Ozonsmog.
Verschiedene wichtige Klimagase haben erheblich zugenommen: CO2 um 30% und Methan um mehr als 100%;
Sherry hat Ihnen das ja bereits gezeigt.
Auf diesen neuen Schaubildern sehen Sie, warum wir definitiv vom Anthropozän sprechen können:
Sie erkennen, dass die CO2-Menge in der Atmosphäre in den letzten 10.000 Jahren weder stark zu- noch abgenommen hat,
vielleicht ein wenig zugenommen.
Doch dann sehen Sie diesen Sprung hier vor ca. 200 Jahren; seitdem beschleunigt sich die Entwicklung.
In dieser Darstellung sehen Sie die letzten hundert Jahre, insbesondere den CO2-Anstieg.
Ich komme auf diese Entwicklung nach dem Zweiten Weltkrieg noch zurück.
Dasselbe bei Methan, das gleiche Bild, ebenso bei N2O.
Und es gibt noch viele andere Gase, die definitiv dieselben Merkmale aufwiesen, würde man sie messen.
Natürlich bedeutet das, dass es zu einer Erwärmung kommt, und Wärmeeinheiten werden in Watt pro Quadratmeter angegeben.
Ich werde darauf noch zurückkommen. Ein Großteil dieser Entwicklung fand nach dem Zeiten Weltkrieg statt.
Typische Bilder, betrachtet man die Wirtschaftstätigkeit, das Aufstauen von Flüssen, den Einsatz von Düngemitteln,
den Wasserverbrauch usw.; die Liste wäre lang.
Ich kann Ihnen nur einen kurzen Hinweis geben; in den letzten 50, 60 Jahren nach dem Zweiten Weltkrieg
ist wirklich viel geschehen.
Die Menschheit ist auch für das Vorliegen toxischer Substanzen in der Umwelt verantwortlich bzw.
für das Vorliegen von Substanzen, die zwar nicht toxisch, aber im Ozonloch nachweisbar sind.
Ich gehe jetzt zur nächsten Folie, weil Sherry darüber gesprochen hat - natürlich ist das Ozonloch wichtig,
um Strahlung von der Sonne einzufangen oder zu filtern.
Artensterben.
Unter natürlichen Umständen umfasst das Artensterben etwa eine Art pro einer Million Jahre,
heute ist diese Zahl 100 bis 10.000 Mal größer.
Nimmt man also den Mittelwert dieses breiten Spektrums, würde das bedeuten,
dass das Risiko des Aussterbens bei etwa einer Art alle 1000 Jahre liegt.
Wenn diese Zahl stimmt, ist das eine enorme Auswirkung auf die Umwelt.
Erosion wird ebenfalls durch menschliche Aktivitäten erzeugt.
Die vom Menschen verursachte natürliche Bodenerosion ist etwa 15 Mal stärker als die Erosion,
die ihren Ursprung in natürlichen Prozessen hat.
Wenn wir uns den Einsatz von Stickstoffdünger anschauen, sehen wir eine Linie:
Das ist die natürliche Stickstofffixierungsrate auf dem Land;
sie weist natürlich keine wesentliche Änderung im Verlauf der Zeit auf, sie ist ein natürliches Phänomen.
Die Einheiten sind in Teragramm, also in Millionen Tonnen pro Jahr angegeben.
Die anthropogene Stickstofffixierung, d.h. der Einsatz von synthetischen Düngemitteln
nahm insbesondere nach dem Zweiten Weltkrieg stark zu; wir haben hier denselben Verlauf.
Sie übertraf die natürliche Stickstofffixierung, hauptsächlich aufgrund der Tatsache,
dass mit Hilfe der Landwirtschaft Lebensmittel produziert wurden.
Eines der Nebenprodukte ist N2O, ebenfalls ein Treibhausgas,
das Sherry bereits erwähnt hat und das eine wichtige Rolle bei der Chemie der Stratosphäre spielt.
Etwas an der Zusammensetzung der Atmosphäre kann recht schnell sein, wie Sherry gezeigt hat.
Fast die gesamte Luft ist in Stickstoff, Sauerstoff und Argon enthalten.
Zwar können wir ihre Konzentrationen in der Atmosphäre in keiner Weise beeinflussen,
die geringen Mengen an Spurengasen (übrig gebliebenen Gasen) - Methan, Ozon, N2O, FCKW-Gase -
werden jedoch unter Umständen durch menschliche Aktivitäten beeinflusst.
Sherry hat Ihnen das alles schon gezeigt und ich denke, ich muss das nicht noch einmal wiederholen.
Wir sehen einen starken Konzentrationsanstieg dieser Spurengase.
Es gab eine Erfolgsgeschichte: Die Fluorchlorkohlenwasserstoffe reichern sich in der Atmosphäre nicht mehr an.
Dies sind die eindrucksvollsten Kurven menschlicher Aktivität in der Atmosphäre: Wir sehen den Anstieg von Kohlendioxid,
wie Sherry ihn bereits dargelegt hat, und das Ozonloch.
Etwas, das uns alle überrascht hat, war,
dass beim Frühjahrsozonloch die Konzentrationen in der Atmosphäre der Antarktis stetig um insgesamt den Faktor 3 abnehmen.
Aber wo findet diese Ozonausdünnung statt?
Genau in der Höhe, wo sich normalerweise ein Ozonmaximum befindet; hier gehen die Konzentrationen in sehr kurzer Zeit gegen Null.
Als diese Daten veröffentlicht wurden, war die Resonanz nicht unbedingt positiv, weil die Fakten so überraschend waren.
Besonders unsere britischen Kollegen analysierten die Daten wieder und wieder und kamen stets zum selben Ergebnis.
Diese Dinge passierten also wirklich und zeigten, dass als Folge menschlicher - oder anderer,
doch in diesem Fall menschlicher - Aktivitäten in der Atmosphäre seltsame Dinge passieren können.
Nun etwas zum Treibhauseffekt: Die Erde erhält von der Sonne etwa 300 Watt Energie pro Quadratmeter.
Wenn das 100 Einheiten entspricht, kommen aufgrund der Strahlungsabsorption,
der Kurzwellenstrahlung in der Atmosphäre und der Reflexion in den Weltraum auf der Erdoberfläche noch etwa 47 Einheiten an.
Von diesen 47 Einheiten auf der Erdoberfläche muss die Erde sich befreien.
Sie tut dies in erster Linie durch Freisetzung bzw. Verdampfen von Wasser auf der Erdoberfläche, so dass diese abkühlt,
sowie durch Wärmekonvektion.
Das sind ungefähr 18 Einheiten, die Erde muss sich also noch etwa 16 oder 18 Strahlungseinheiten entledigen.
Sie strahlt diese 18 Einheiten aber nicht einfach ab,
vielmehr wird die Strahlung durch die Treibhausgase in der Atmosphäre eingefangen.
Es findet also ein gewaltiges Recycling der Wärmestrahlung in der Atmosphäre statt.
So sieht die Erwärmung der Atmosphäre durch menschliche Aktivität aus.
Und hier ist das Ergebnis: Ein Temperaturanstieg, insbesondere in den letzten 50 Jahren,
ein Anstieg der Meeresspiegel um etwa 20 cm oder mehr in der Zukunft sowie eine Abnahme der schneebedeckten Flächen.
Diese Zahlen stammen aus der IPCC-Analyse von 2007.
Hier sehen Sie in orange das Wärmegleichgewicht der Atmosphäre und die Klimaerwärmung durch Treibhausgase,
die Sherry bereits erläutert hat und mit der ich mich daher nicht weiter beschäftigen möchte.
Sie wissen, worum es geht, was interessant und was eher unsicher ist,
was bei der Reflexion der Sonneneinstrahlung durch Teilchen in der Atmosphäre geschieht.
Die meisten der hier aufgeführten Partikel - Sulfidteilchen, organische Teilchen - sind im Prinzip Luftschadstoffe,
die man aus der Atmosphäre entfernen möchte.
Tut man das, verschwindet der Abkühlungseffekt, den die Partikel in der Atmosphäre ausüben, und es wird wärmer.
Die Politiker stehen also bei dieser Wahl vor einem vorhersehbaren Dilemma.
Außerdem sind natürlich die Unsicherheiten enorm.
Diese Folie zeigt Zahlen der IPCC 2001; sie sind besser bekannt und Sherry hat sie Ihnen bereits erläutert.
Diese Teilchen haben aber auch einen Einfluss auf die Bewölkung, denn Wolken bilden sich um Aerosolpartikel herum.
Das heißt je mehr Teilchen in der Atmosphäre sind, umso mehr Wassertröpfchen befinden sich in den Wolken, was bedeutet,
dass das Verhältnis von der Oberfläche der Wolken zu ihrem Volumen immer größer wird und es zu einer stärkeren Reflexion kommt.
Ein sehr wichtiger Begriff, bei dem wir noch um die Einschätzung der Größenordnung ringen.
Auf der IPCC 2001 kam man zu folgenden Schlüssen: Die Erwärmung des Klimasystems ist offensichtlich
und geht mit einem Anstieg der globalen Temperaturen, der Meerestemperaturen und der Meeresspiegel einher.
Wir wissen, dass laut Voraussagen bzw. Hochrechnungen der IPCC bei einer Verdopplung des CO2 in der Atmosphäre
am Ende dieses Jahrhunderts die Erwärmung in der Größenordnung von 2 bis 4,5 °C liegen wird.
Der Anstieg des Meeresspiegels wird bis zum Ende dieses Jahrhunderts voraussichtlich 20 bis 58 Zentimeter betragen.
Stefan Rahmstorf und einige andere behaupten allerdings, dass diese Zahlen viel zu niedrig geschätzt sind
und wir tatsächlich über etwa 0,5 bis 1,4 Meter bis Ende des Jahrhunderts sprechen.
Was die Verdopplung des CO2 angeht, wissen wir natürlich nicht, ob das der Fall sein wird,
das hängt vom Verhalten des Menschen ab.
Andere Effekte sind eine Umverteilung des Niederschlags mit dem Risiko von Extremwetterlagen,
eine Zunahme von Hitzewellen in Europa wie im Sommer 2003 und zu rasche Klimaveränderungen,
an die sich die Ökosysteme nicht anpassen können. Was können wir dagegen tun?
Zunächst müssen wir die CO2- und auch die Methan-Emissionen, vielleicht auch noch Stickoxid in der Atmosphäre reduzieren.
Zur Stabilisierung der CO2-Menge in der Atmosphäre ist eine Emissionssenkung von mehr als 60% erforderlich.
Das wird schwierig werden - in der Realität gibt es nämlich keine Reduktion der CO2-Menge in der Atmosphäre,
sondern einen jährlichen Anstieg der Emissionen um 2 bis 3%. Wir sind also auf dem falschen Weg.
Dasselbe beim Methan; wir haben fast konstante Konzentrationen, Sherry hat Ihnen das gezeigt.
Vielleicht sollten wir froh sein, vielleicht ist das aber auch nur eine Zwischenphase, denn wenn sich z.B. die Tundra
und die arktischen Regionen erwärmen, wird der Permafrost CO2 und wahrscheinlich auch Methan in die Atmosphäre freisetzen.
Wir sollten uns also nicht freuen, dass wir das Problem gelöst haben.
Stickoxid stammt aus landwirtschaftlichen Aktivitäten und müsste für eine Stabilisierung um 80% reduziert werden.
Wir können nicht erwarten, dass das tatsächlich geschieht.
Aber wir können uns auch freuen, denn immerhin dürfen FCKWs inzwischen nicht mehr verwendet werden.
Das sind die Emissionen in Metertonnen CO2 pro Kopf und Jahr, und Sie sehen,
dass unsere amerikanischen Freunde einen großen Anteil daran haben, aber auch Europa und Ozeanien ihren Beitrag leisten.
Die armen Länder sind noch nicht beteiligt, was sich aber definitiv ändern wird,
was es noch schwieriger macht die CO2-Menge in der Atmosphäre zu stabilisieren bzw. zu senken.
Sherry hat auch gezeigt, dass jedes Mal, wenn in der Vergangenheit die Temperaturen aufgrund des Milankovitch-Zyklus,
eines Klimazyklus, gestiegen oder gesunken sind, jedes Mal wenn die Temperatur ein Maximum erreicht hat,
auch die Werte für Kohlendioxid und die Treibhausgase gestiegen sind;
der Klimaeffekt wurde also nicht erfolgreich bekämpft, vielmehr wurde die Wirkung des Milankovitch-Zyklus de facto noch verstärkt.
Sehr empfindlich sind auch die Regionen in hohen Breitengraden. Auf das globale Mittel kommen wir noch zurück,
doch in diesem speziellen Modell führte die CO2-Verdopplung zu einem Temperaturanstieg in den Tropen
in einer Größenordnung von 2 Grad.
Sie sehen aber, dass in hohen Breitengraden, insbesondere in der nördlichen Hemisphäre der Anstieg erheblich größer ist.
Das spiegeln auch die Berichte wider.
Neue Studien legen nahe, dass die Eisschicht auf den arktischen Ozeanen um ca. 40% dünner ist als vor 20 bis 40 Jahren.
In der Arktis findet ein dramatischer Klimawandel statt, der etwa 2 bis 3 Mal schneller vonstattengeht,
als in der restlichen Welt.
Das bringt mich wieder auf das Schmelzen des Permafrosts und die mögliche Freisetzung von CO2 und Methan.
Können wir etwas gegen die Emission der Treibhausgase tun?
Nun, erstens müssen wir die CO2-Emissionen - auch Methan, aber in erster Linie CO2 - in die Atmosphäre reduzieren,
das ist absolut notwendig.
Hierfür werden Energieeinsparungen, erneuerbare Energien, Atomkraft, Wind- und Sonnenenergie und die CO2-Sequestrierung benötigt.
Wir sehen aber nicht, dass dies in großem Ausmaß geschieht, der CO2-Anstieg in der Atmosphäre ist besorgniserregend.
Man kann sich fragen, womit man die Reflexionsfähigkeit der Sonneneinstrahlung erhöhen kann,
so dass sich die Erde und die Atmosphäre abkühlen.
Was wäre die Auswirkung von 1 bis 2 Millionen Tonnen Schwefelemissionen in der Stratosphäre,
wo alle Teilchen sehr lange verweilen?
Man bräuchte gar nicht so viel Material, obwohl 1 bis 2 Millionen Tonnen natürlich viel sind,
doch wenn diese Menge in die Troposphäre gelangen würde, wäre das noch erheblich schlimmer:
Es käme zu saurem Regen infolge des verstärken Treibhauseffektes.
Was würde geschehen, wenn wir Schwefel in dieser Menge in die Stratosphäre einbringen würden?
Erforscht wird dies mit Hilfe von Ballons oder Flugzeugen.
Man bringt z.B. H2S in die Stratosphäre ein, das dort in zahlreichen Reaktionen in Sulfatpartikel umgewandelt wird,
die die Sonneneinstrahlung reflektieren.
Auf diesem Bild sehen Sie, wie das aussieht: Hier ist die Stratosphäre, sie beginnt mit den größeren Höhen über dem Äquator;
dann die Troposphäre, hier können Sie den Schwefel einbringen; in die Troposphäre sinken bevorzugte Luftbewegungen ab.
Zusammen mit zwei Wissenschaftlern - Phil Rasch und Danielle Coleman -
haben wir verschiedene Modellrechnungen für einige der modernsten Modelle, die wir derzeit haben, durchgeführt.
Dafür haben wir dieses Modell mit Schwefel bestückt und geschaut, was passiert.
Das Konzept ist nicht neu, es stammt nicht von mir,
sondern geht ursprünglich auf den russischen Wissenschaftler Bodyko (1977) zurück.
Auch die US-amerikanische National Academy of Sciences und einige jüngere Studien berichteten bereits darüber.
Unsere Studie ist die neueste. Was tun wir?
Wir geben die heutigen Werte für Aerosol und Strahlungsantrieb auf der Erde vor; das ist der Kontrollfall.
Dann führen wir eine Berechnung durch, bei der wir CO2 hinzufügen, was die Atmosphäre und die Erdoberfläche erwärmt.
Alternativ speisen wir 1 Teragramm Schwefel pro Jahr als SO2 in 20 Kilometer Höhe zwischen etwa 10 Grad Nord und 10 Grad Süd ein.
Wir nennen das Geo-Sulfat, es soll die Erde und die Atmosphäre abkühlen.
Dann führen wir beide Maßnahmen durch.
Beides zu tun könnte bedeuten, dass man etwas gegen die Erwärmung der Atmosphäre tun kann, auch wenn uns das nicht leichtfällt.
Hier sind die Ergebnisse der Berechnungen.
Nimmt man die globale Jahresdurchschnittstemperatur der Erdoberfläche, sieht man hier den Kontrollfall,
hier den Temperaturanstieg infolge der CO2-Verdopplung
und hier die Temperaturabnahme bei Eintrag von 1 Teragramm Schwefel in die Atmosphäre.
Führt man beide Maßnahmen durch, ergibt sich diese Kurve, die nahe am Kontrollfall verläuft.
Auf dem Computer funktioniert es also. Bei den Niederschlägen sehen die Ergebnisse ähnlich aus.
Hier der Kontrollfall, dann die Zunahme der Niederschläge, die man bei einer warmen Erde erwartet,
und die Niederschlagsabnahme infolge des Sulfateintrags. Dadurch erhält man den Durchschnitt.
Wenn wir uns die Erdoberfläche nach der CO2-Verdopplung anschauen, sehen wir die Erwärmung der Polarregionen.
Wenn wir Schwefel in die Stratosphäre eintragen, wird die gesamte Fläche mehr oder weniger weiß, was bedeutet,
dass Temperaturen zwischen 0 und ca. plus oder minus 0,5 °C herrschen.
Aufgrund dessen, dass die Strahlung im Winter nicht so weit nach unten dringen kann, weil es dunkel ist,
und der Treibhauseffekt seine Arbeit verrichtet, findet jedoch eine gewisse Erwärmung in höheren Breitengraden statt.
Jedes Mal, wenn es in der Vergangenheit zu Vulkanausbrüchen kam,
wurden Modellrechnungen durchgeführt und die Beobachtungen mit den Modellrechnungen verglichen.
Hier das Modell nach Soden et al. - sie schlussfolgerten,
dass Modelle die Reaktion auf eine starke Aerosolreduktion in der Stratosphäre realistisch simulieren können.
Das sieht also gut aus, trotzdem gibt es Probleme.
Ich komme noch darauf zurück, zunächst aber einige abschließende Gedanken.
Wir möchten, was bisher gewiss noch nicht geschehen ist, das Albedo-Schema erforschen,
das nur bei drastischen Klimaveränderungen in der Größenordnung von, sagen wir, 2 °C im globalen Mittel
und nur bei Fehlen schwerer Nebeneffekte zur Anwendung kommt.
Diese schweren Nebeneffekte können tatsächlich auftreten.
Möglicherweise haben wir den Wasserkreislauf im Modell sehr gut dargestellt.
Von Bedeutung sind auch die Partikelgröße und -chemie.
Das Ozonloch ist unter Umständen relativ langlebig; zwar normalisiert es sich derzeit, doch dies dauert 50 bis 100 Jahre.
Bei einem Schwefeleintrag in die Stratosphäre würde es noch länger dauern, da mehr Chlor aktiviert wird.
Dann stellt sich die Frage: Beeinflussen die Teilchen Cirruswolken in der oberen Troposphäre und lokalen Stratosphäre?
Das könnte ein äußerst bedeutender Effekt sein; seine Darstellung im Modell sollte mit größter Vorsicht erfolgen.
Der größte Schock wäre vielleicht, dass die Ozeane übersäuern.
Wäre das der Fall, hätte das mit Sicherheit Auswirkungen auf die Ökologie der Ozeane.
Auf dem Papier sehen die Dinge also gut aus, doch in Wirklichkeit sollten wir uns sehr vorsehen,
ein solches Experiment durchführen.
Ich habe Ihnen diese Berechnungen jedoch gezeigt, um Ihnen und anderen eine Vorstellung davon zu vermitteln,
was wir der Atmosphäre mit den CO2-Emissionen bereits angetan haben.
Um das wiedergutzumachen, müssten wir über viele Jahre 1 bis 2 Millionen Tonnen Schwefel jährlich in die Stratosphäre eintragen.
Das erscheint absolut lächerlich, aber es ist genauso lächerlich wie das,
was wir gerade in Bezug auf die CO2-Emissionen in der Atmosphäre tun. Ich danke Ihnen für Ihre Aufmerksamkeit.