Mario Molina

Communicating Climate Change Science

Category: Lectures

Date: 4 July 2013

Duration: 37 min

Quality: HD MD SD

Subtitles: EN DE

Mario Molina (2013) - Communicating Climate Change Science

Climate change represents one of the most serious challenges that society is facing in this century. It is important for humanity to limit its interference with the climate system by profoundly modifying activities such as burning fossil fuels and deforestation, a change that amounts to having a second industrial revolution

I am very pleased to have the opportunity to talk to you this morning. I hope you are having a good time. I will talk indeed about climate change. I guess most of you, if not all of you heard yesterday a very nice presentation by Steve Chu. So, he gave a very nice introduction to the topic so I won’t have to repeat that. I will give some complementary information about climate change. His ending was also very nice with Carl Sagan and so on. So I will do something slightly different. Let me see how this works. I am going to try not to use the pointer because those of you looking at the other screens don’t know where I am pointing at. What I want to do is to really address the situation we have currently in society where climate change is something that is not considered to be very serious by a large fraction of the population, unfortunately by many politicians as well. There is a lot of misinformation. Is it something serious? Do we understand what’s going on or are we just raising some alarm that isn’t really warranted? Well, that’s a question I’m going to address. And to do that let me first spend a few minutes reviewing with you... I know most of you know it but I would review just the basic science of natural climate. What do we know about climate, how does it function? If we understand it then we can probably tell whether we’re doing something to it or not. And that’s why I start with this picture of our planet because climate is what happens on the earth surface. And the atmosphere is of course crucial for climate itself. But you can hardly see the atmosphere. It’s just like the skin of an apple. So that begins to answer one of the questions that people often raise: The planet being so large and so on.” But the atmosphere is quite vulnerable as I will point out in a moment. So, you don’t see the atmosphere because oxygen and nitrogen are transparent but you see the clouds. Anyhow, it’s very thin. Also just remind you some properties of the atmosphere. If you release some gases here in Europe like carbon dioxide, a fraction of which remains more than a thousand years in the atmosphere, what happens to it? In a matter of months it mixes throughout the northern hemisphere and it takes about a year and a half, less than 2 years to mix in the southern hemisphere as well. That’s why we’re talking about global problems because we are changing what’s happening to the atmosphere truly on a global scale. Anyhow, coming back to the climate. What determines the climate? Of course the planet receives energy from the sun and it loses energy. And we know that for millions of years already the planet is in thermal equilibrium. That means it receives the same amount of energy from the sun that it loses in the form of infrared radiation. So I won’t go into detail into the equations but historically it’s very interesting. This thermal balance is... In principle we can establish what should be the temperature of the surface of the planet if we measure how much energy is coming from the sun? What equation do we use? Nothing else than Planck’s distribution law. That’s what this very famous equation of course gave rise to quantum mechanics. And we heard again yesterday from Steve Chu how diodes, vacuum tubes and so on, all this knowledge that was available at the beginning of last century revolutionised physics but also our lives. We have cell phones and so on. But it turns out that that same equation as you know, you studied science, describes the amount of energy emitted by a body to space or in the laboratory or whatever. That’s the function of its temperature. And again the main point of the... the historical point of the equation is to establish that energy comes in quanta. But for the earth’s balance that doesn’t matter that much. There is yet another equation, Einstein’s photoelectric effect. Einstein of course found that radiation also comes in chunks, photons. And that’s what gave him the Nobel Prize. It was not really relativity theory. Of course Planck also got the Nobel Prize for his findings. Anyhow, here we see we get energy from the sun in the form of visible light. And the planet emits infrared radiation because it’s at much lower temperature, the same amount that it receives. So we use Planck’s equation to calculate what should be the average surface temperature. What’s the result? It’s about -18 degrees Celsius. Hmm, something is wrong. We wouldn’t be here if the average surface temperature would be -18 because the oceans would be frozen and life would not have evolved. So what’s happening? That’s where the atmosphere comes in. There we go, what happens is we have a so called greenhouse effect. The atmosphere as just mentioned is transparent to visible light. Nitrogen and oxygen do not absorb that. But the radiation emitted by the surface is partially absorbed by the atmosphere and hence it functions like a mantle. It warms up the surface. And this -18 degrees that I was talking about calculated from Planck’s equation are indeed correct. But it’s not the earth surface, it’s somewhere up in the atmosphere. And the earth surface, the average temperature because of this blanket ends up being plus 15. So you have this 33 degrees Celsius difference which is the so called natural greenhouse effect. So you see here the energy from the sun, about 2/3 reach the earth surface. And again the surface emits a lot more infrared radiation than the energy received from the sun because much of it just comes back to the surface. So what’s interesting is that the nitrogen and oxygen as you know are also transparent in the infrared. So it was a puzzle: What in the atmosphere is absorbing infrared? And of course Tyndall in the 19th century discovered that there was some impurities in the atmosphere. So this is... I represent here... Again, this is just to communicate. Imagine I am communicating with the public just the basis of how climate functions. So, this is a representation of the composition of the atmosphere. As you know of course, pressure decreases with altitude. And the atmosphere of course doesn’t have a sharp ending. But the atmosphere is still there. But let’s imagine just for the purpose of understanding the composition that all the atmosphere is at the same pressure, at surface pressure. It would occupy then about 8 kilometres, 8.5 kilometres if it was all at 1 atmosphere which is about the height of Mount Everest. So there is not that much air. So that’s why it is just very thin. And about 1% of that is not nitrogen and oxygen. Mostly argon. And less than 0,25% that begins to be the gases that control climate. As we see here, 20 metres would be water vapour. And just 3 metres carbon dioxide. But just to communicate to... Many of us work with gases but many don’t. So how much gas is that? We are more familiar with condensed phases. So imagine you take those 20 metres of water vapour. They would occupy just 2 ½ centimetres as liquid water. And you take the amount of CO2. Which is 3 metres and in the form of dry ice that would be only 4 millimetres. So you can see its equivalence. The planet has a relatively thin blanket. That’s what makes this 33 degrees difference. Now, water vapour absorbs about 3/4 of the infrared radiation that is emitted by the surface. And carbon dioxide and a few other gases such as methane, nitrous oxide and so on absorb the rest. So one could conclude, ah ha, water is the dominant species that controls climate. But that’s actually not the case. Why? Because water vapour remains in the atmosphere relatively short times, days or weeks, in contrast to carbon dioxide, centuries or even millennia. So water vapour is not the driver of climate. What determines how much water vapour is there in the atmosphere, it’s the average temperature. You have practically unlimited amount of liquid water from the oceans, rivers, lakes and so on. So that’s not what’s affecting how much there is. It’s temperature. Because of course with a warm surface, energy from the sun water evaporates. A good fraction of the energy received on the surface is used for this evaporation process. But as the water... You know the temperature drops with altitude in the atmosphere so water condenses and it rains and snows and that’s why you have on the average just a certain relative humidity less than 50%. And that’s why water is not really what controls. It’s actually CO2. First of all what I want to show before I explain the water-CO2 connection more clearly is that this fact that I just showed, that that little bit of carbon dioxide and that little bit of water vapour and so on affects climate, is not just something that you are guessing. You can actually measure it from satellites. So this is the spectra in the infrared of the planet. And it’s different in the Sahara desert and in the poles. You can measure the surface temperature this way. Some radiation goes through these windows directly to space. But very clearly you can measure that indeed it’s this species that absorb because you know the spectra that absorb infrared radiation and warm up the planet. But then coming back to this question of what determines really the temperature. You can do a very simple experiment if you want. Some basic calculations as well as really complex atmospheric models. You get the same result in which you artificially say you do away with carbon dioxide in the atmosphere and with the other gasses, methane and so on as well. Which you remember is less than one half of 1/10 of a percent. So just a little bit. What happens? Well because these gases do contribute 1/4 to the absorption of infrared radiation, as you remove these gases, the atmosphere cools somewhat. And so water begins to condense. And so water being the main absorber temperature begins to drop. And so it’s not before long, in a matter of 1 or 2 decades, that if you have no CO2 the planet would freeze. And you would indeed reach this minus 18 degrees Celsius that we calculate with Planck’s equation. Actually the planet would cool a little bit more because it would be white and so it would absorb less energy from the sun. So because of this it’s clear that these non-condensable gases, mainly carbon dioxide, is really the earth’s thermostat. And again this is supported by measurements. I don’t have time but you can go back millions of years and to paleoclimate stories. They all support this view. So the point here, let me summarise, is that there is a very good basic understanding of how the climate of the planet functions -the natural planet. And the conclusion is indeed that the greenhouse gases are crucial. They are the ones that determine this actual temperature of the surface that’s allowed life to evolve and so on. So now let’s see what happens when we have human activities. And we have a picture that Steve Chu already showed yesterday. But I’ll show it again. What’s happening to the concentration of carbon dioxide? Well, since the Industrial Revolution and even more so the second half of last century it jumps on this scale of 10,000 years. It’s just a vertical line. Why? Obviously because of human activities, burning fossil fuels. You have of course the isotopic analysis and measurements. So that’s very well established. So that should be a worry. Well, CO2 is a thermostat and it’s changing already by 40%. And it hasn’t been this high for several million years. That should already raise a red flag, something might be happening. Let’s look at another set of measurements. Temperature, what’s happening to the average surface temperature of the planet? It’s not that trivial to measure that because, of course as you know, it varies with season, with the time of day, with latitude and so on and so on. But you can actually take an average if you do enough measurements. And recent measurements with thermometers but in the past, thousand years ago you have to use proxies like the widths of tree rings or corals and so on and so forth. So you can conclude with some uncertainties that temperature has actually changed quite clearly again since the Industrial Revolution and most importantly in the second half of the 20th century. So these are measurements. The previous figure was also measurements. There is no theory as to what humans do. So the question here: Is there a connection between these 2 sets of measurements? And the conclusion, not just on understanding the basic science of climate but doing very careful studies by thousands of scientists and so on, the conclusion is that yes of course these 2 measurements are connected. The temperature increase is a consequence of human activities. But scientists are very careful people in general. They say: “We’re actually not sure. We can only talk about probabilities.” And the consensus is that the probability is just more than 90%. Well, to me that’s huge. That means it’s possible that this change is natural, it’s just very unlikely to be. But climate is complicated. The role of clouds is hard to elucidate, the details. So the overall understanding is very good but the details to quantify it because it’s a complex system... Science recognises that it cannot do it perfectly of course. So the next question is: Why worry about 0.8 degrees Celsius? It doesn’t seem to be that much if you compare it to what happens in everyday life. But again we as scientists know that that’s... You can get the wrong perception if you ask that question because we’re talking about the average. And even the difference in Ice Ages was just a few degrees, 4 or 5 or 6 perhaps, which is a lot less than the change between day and night in places, in many cities and so on. So the average surface temperature has been very stable in the last 10,000 years of Holocene which is when civilisation has really advanced. So this change is quite significant. But what really worries us is not the small temperature change but the consequences for climate. We know that things are happening such as floods. Before that I should mention of course glaciers are melting, not all of them but most of them, the Arctic is melting in the summer. So lots of things are happening already. It’s sort of obvious now. But the big worry is what we call extreme weather events. These are just recent ones last year and this year with lots of people affected. Floods, there are also droughts which are very costly for agriculture. So I won’t dwell with that. But I just want to point out that there is a very clear increase in the frequency of these extreme events. And so what’s the connection? Well, scientists again in general are very conservative, very cautious. As nearly as 3 years ago the community was very reluctant to connect extreme weather events with climate change because the idea was, ah ha, well maybe they are connected but we don’t have enough statistics. That changed, the last couple of years there are a number of papers that have shown that there is indeed a connection. And of course it’s statistical. And part of the answer has to do with asking the right question. You don’t ask whether a certain extreme event like Sandy that flooded New York just last year or the drought that I was alluding to in northern Mexico, southern United States and many other parts of the world. Very costly. The point is not whether such events are caused by climate change. The point is whether the intensity of these events has been affected by climate change. And again studies now show statistically that’s clearly the case. And you can read the details. I won’t have time to go into them. But I’ll just point out one relatively simple example which is just heat waves. Again from measurements of satellites measuring the temperature of the planet divided in small areas. So this is a paper by Jim Hansen and colleagues. So they divided the planet. They just looked at certain latitudes, closer to the tropics in the summer. And you see the temperature as measured in the 50s, measurements from satellites. It’s a Gaussian as one expects, it goes up and down. But as time goes on the Gaussian is drifting. And it’s also getting flatter. So if you define a heat wave as an event with a 3 sigma deviation from the mean, what you can conclude is that nowadays, just a few decades after the ‘50s, extreme heat weather events such as heat waves are much more likely to happen. And that’s your simple statistics analysis of Gaussian curves like the recent events in Texas and New Mexico. So it’s not that they are caused by climate change, they are just much more likely to occur if you look at it statistically. Well, so the worry is not the small temperature change but the changing climate and the impacts it’s already having on society recognising maybe some impacts might be positive, longer growing seasons in some of the nordic countries here in Europe for agriculture. A few things are perhaps beneficial. But most consequences are very worrisome such as these extreme events I was talking about. So now let’s move on to the next question: What is society doing about this? And here is the point. In principle if you agree that the temperature should not increase more than say 2 degrees, as more than 120 heads of state agreed in Copenhagen just a few years ago in 2009, that means that if you want the temperature not to keep increasing, -it already increased almost a degree, I remind you- then you have to reduce emissions of fossil fuels, mostly CO2 from fossil fuels as well as all the greenhouse gases, quite dramatically. Namely by 2030 you have to reduce them by 50%. That’s a huge challenge. And even this decade you have to reduce them 30% if you want that to be the case. But society hasn’t started to take this action. So it’s probably too late for the 2 degrees. But nevertheless the problem is still urgent. So how do you go about it, is that possible? It’s a huge challenge but, yes, the answer is it is possible. How do you reduce emissions? Well the answer is there is no silver bullet, no single action that will do it. You have to do many things simultaneously. Energy efficiency can be drastically improved in the transportation sector, in the housing, the construction sector, industrially and so on and so forth. So energy efficiency is part of it but also other forms of energy different from fossil fuels. And so the examples are wind energy. But that has limitations. It will not replace more than 20/30% of the total use because of its intermittent and so on. But it’s already there and it’s about... it costs about as much as fossil fuels to run it. And then you also have solar energy. Of course all our photovoltaic is already relatively cheap, beginning to compete with fossil fuels. Solar thermal has a huge potential. At the moment it’s still a bit more expensive but the price is coming down fast. And so these are the types of solutions. You can do that. There is of course nuclear energy also which is very controversial. I just want to summarise here. But here there’s also a misconception in the public in general that it’s very unsafe. Yes, because you have accidents like Fukushima. But they were obsolete plants that they were about to close. So with modern technology you can build plants that are quite safe. Fossil fuels are not perfectly safe either. So you can do about the same thing. The radioactive waste is a relatively small amount that you can put deep underground. And you can build very safe plants nowadays with modern technology but more importantly the new generation of plants that will be even cheaper and smaller is a possibility. So it’s not that this is a solution. But we should have that as one of the options to solve the problem. But let’s move on. Here is a sort of a summary that I did with my colleagues. I was many years at MIT so working with them we have this. They have this conception. What’s happening to the planet if we take a longer view, say this century? Towards the end of the century what would happen if we continue doing practically nothing? That’s like playing a game of roulette. And we’re playing the roulette, the left one. Why? Because climate is complicated and we cannot compute with any assurance what the actual temperature will be, let alone how much the economies will grow and so on. So it’s possible that the temperature will increase 5 degrees. But it’s even possible that it will increase 6 or 7 degrees. And that hasn’t happened for say 50 million years. And at that time there were crocodiles in the North Pole. It was a very different planet. So that’s very scary. But it’s Russian roulette. We can change it though. If we take these measures I was just alluding to, not a silver bullet but many measures, we can change it. And so that the temperature is perhaps difficult to be less than 2 but it will certainly not... You eliminate this red portion of the roulette. The question: How much does that cost? It’s a huge challenge. Surprisingly the economic analysis -there is a consensus among the experts- is that it’s relatively cheap. It’s 1 or 2% of global GDP annually. So that’s a bargain. Why? Because the cost of the impact is already quite a bit larger. So why isn’t society doing this? Well, first of all let me point out that for temperature to increase 5 or 6 degrees things such as the disappearance of the Amazons might be a possibility. We’re not sure but that’s a big gamble. If it’s a 20/30% probability, that’s enormous. Imagine you go to your physician. He finds a tumour but he tells you: “Oh, don’t worry. It might be cancer but there’s only 20/30% probability. Go home and relax.” So we have only one planet, 20/30% is huge. So according to the economists that look at these stats, what should determine what society should do, it’s not the most likely event, but it’s to prevent this, what is called fat-tailed probability of extreme events occurring. So let’s move on. The cost then of this is relatively cheap. Why isn’t society doing it? Well, there is a problem. What society should do is to put a price on emissions so that these actions that I was talking about and even energy efficiency is actually implemented. And of course it should keep investing in better energy technology. And it should help developing countries. And the win, win measures are energy efficiency. That should happen. But a price on carbon emissions requires an international agreement. That’s not possible at the moment because the United States. President Obama certainly would very much like to do that but Congress in the United States won’t do that. And without the United States approving it, China, Brazil, Mexico and so on certainly won’t sign an agreement. But what’s happening? Well, going back to this misconception in the public. The public is very poorly informed. This fact is terribly important. You can objectively measure if there is consensus by the experts. You look at the scientific literature. You count papers. And it’s clearly the consensus is more than 97%. A more recent paper gives a result of 99%. So there are a handful of scientists that work in the field that question this. We know them very well by the way. And so it’s not that we’re ignoring their arguments. They have been very carefully analysed. But the consensus is very clear. But what happens with the media? Well, just a few years ago the way they talk is there are 2 sides of this issue. Some scientists believe it’s this way, some other scientists believe it’s this other way. That’s a mistake, that’s not the case among experts. But clearly public perception very much follows this. By the way this has improved a little bit because of extreme events. But at least in the United States less than half the population really makes a connection with human activities. So that leads... Why is this happening? Because there has been a very well financed and concerted effort by interest groups to bias the media. It’s not something that’s happened at random. It was very well planned, just like it was in fact almost the same people who were involved with the tobacco issue that delayed regulations for a couple of decades. So this has worked. I’m going to rush now but I’m almost there. But I do want to talk, touch this topic which I believe is very important. I was a little hesitant, but let me do it very fast. We’re talking about experts. But there are other scientists that are not experts. So recently, in the last year there was this announcement in this Op-ed in the Wall Street Journal. And a group of scientists, 15 or so said: “Well, look we are exaggerating.” They think it’s not really such a serious issue. One of those scientists was Ivar Giaever who gave a talk here last year, just after I gave a talk. I was here last year as well. Why do I mention that? Because I want to convey to you an important message. First of all Ivar Giaever complained that the American Physical Society exaggerates the things. But he actually misquoted them. But that’s not terribly important. The response is: Look, if you want to worry about climate change, why don’t you check with the experts. If you have a heart problem, you don’t go to your dentist. If I go to the dentist, he would tell me you are crazy. Go and see your cardiologist. But there might be some crazy dentist who would tell you: “Don’t worry about it. Only the teeth are important.” So why worry? Well, here is my worry. And again I was hesitant to show this but I think there is a very important message. Professor Giaever again last year, if you read the details, he concluded that climate change is a pseudo-science. So we are pseudo scientists working here. And he also concluded that the stratospheric ozone issue, that’s not here but in ... So, people in Stockholm giving Prizes out, it’s doubtful, are we all a bunch of idiots or what? Why? Because pseudo-science is for example astrology. How did Professor Giaever get this information? He didn’t go to the scientific literature, he went to the Web. I went to the Web with astrology. And about 20/30% of the American public believes in astrology. And in the Web it’s validated. Of course there’s one little input from Wikipedia that actually calls astrology a pseudo-science. So, that’s to me not acceptable that we should all be here talking about what we believe is science when in fact its pseudo-science. It’s the same group of people that gave Professor Giaever the Prize anyhow. So it’s sort of strange. But you see here is his complaint. He thought 0.8 degrees is very small, why worry? But anyhow you cannot measure that. Because in the lab it’s hard to measure 0.8 degrees. So he went to the Web and saw: Ah, you can pick up any numbers you want. But here is the point. The literature explains very clearly that, of course it’s not an easy measurement, we have tens of thousands of measurements and you don’t rely on absolute temperature measurement by thermometers but on deviations. So the result is very, very clear. So it’s quite obviously. But why do I show this? Because it’s very important first to distinguish how do you decide whether something is pseudo-science or not. But you, all of you students, you probably know better. You go to the scientific literature. You don’t go just to the Web. It’s very important to do that. Second this is the main message. The scientific community also has values. We like honesty. We don’t like to publish results that are fake. Sometimes it happens and if you are caught of course, you’re done. But it’s something we believe in. Science internationally is based on honesty. But here is also the third main message. Science doesn’t tell us what to do about climate change or about whatever. Science only tells us what happens if we do this or that. It’s our values. We have universal values with society, value of future generations. We value our fellow citizens and so on. And so if we couple that with science, then we say, then we should do something about it. We shouldn’t risk having a planet that is going to be in deep trouble. And just to finish, 2 of you, again it gives the point. Some of these deniers like Professor Giaever... In the Web if you have statistical data like temperatures and it’s noisy. Of course you can choose. And you can choose some data that shows that the temperature is actually going down and we’re going into an Ice Age. So they picture the climate or the planet as a house of cards. You remove a card and everything falls apart. That’s not the way science works with complex systems. It’s more like this puzzle. Many pieces are missing. Climate is complicated. We’re still working on it. But you get the picture. I don’t quite see a little kitten there. Anyhow, to finish. Population is growing. I’m going to finish very, very fast now. We have the big challenge that ¼ of the population has already contaminated the planet causing climate change. But we can do it if we work together. It’s cheaper. The economy tells us that it’s more cheaper to stop releasing carbon dioxide. By the way I should have mentioned carbon capture and storage. But it’s still expensive, that’s yet another option. But from an economic perspective clearly poor countries will also win. Poverty will be very difficult to eradicate if the climate really changes a lot. But to finish, it’s not just the economy. Come back to values. Our generation has a responsibility with future generations to leave the planet where you have at least the same chance as we have to achieve a high standard of living and a high quality of life. So it’s the economy but ultimately it’s ethical values and the scientific community should be very proud of its honesty as an important ethical value and of its appreciation for the benefit of humanity. Thank you for your attention. Applause.

Ich freue ich mich sehr über die Gelegenheit, heute Vormittag zu Ihnen sprechen zu können. Ich hoffe, dass ich Sie nicht langweilen werde. Ich werde über den Klimawandel sprechen. Ich vermute, die meisten von Ihnen, wenn nicht alle, haben gestern die sehr schöne Präsentation von Steve Chu gesehen. Das war eine hervorragende Einführung in das Thema; ich kann mir das also sparen. Ich werde einige ergänzende Informationen zum Klimawandel beisteuern. Auch der Schluss seines Vortrags war sehr gut – mit Carl Sagan usw. Was ich vorhabe, ist ein bisschen anders. Wie funktioniert das...? Ich werde versuchen, ohne den Laserpointer auszukommen, weil diejenigen unter Ihnen, die auf die anderen Bildschirme sehen, nicht wissen, worauf ich zeige. Ich möchte auf die Situation eingehen, die wir gegenwärtig in der Gesellschaft vorfinden – der Klimawandel wird von einem großen Teil der Bevölkerung nicht sehr ernst genommen, und von vielen Politikern leider auch nicht. Es gibt viele Falschinformationen. Ist er ein ernstes Problem? Verstehen wir, was da vor sich geht, oder schlagen wir nur unnötig Alarm? Das ist eine Frage, auf die ich eingehen werde. Zu diesem Zweck möchte ich zunächst mit Ihnen... Mir ist klar, dass die meisten von Ihnen Bescheid wissen, aber ich möchte mit Ihnen die wissenschaftlichen Grundlagen des natürlichen Klimas durchgehen. Was wissen wir über das Klima, wie funktioniert es? Wenn wir das Klima verstehen, dann können wir wahrscheinlich beurteilen, ob wir ihm etwas antun oder nicht. Deshalb beginne ich mit diesem Bild unseres Planeten, denn Klima geschieht auf der Erdoberfläche. Von entscheidender Bedeutung für das Klima ist natürlich die Atmosphäre, doch die Atmosphäre kann man kaum sehen. Es ist wie mit der Schale eines Apfels. Das ist schon die Antwort auf eine häufig gestellte Frage: Doch die Atmosphäre ist sehr verletzlich, wie ich Ihnen gleich zeigen werde. Man sieht die Atmosphäre nicht, weil Sauerstoff und Stickstoff durchsichtig sind. Aber man sieht die Wolken. Jedenfalls ist sie sehr dünn. Denken Sie auch an einige Eigenschaften der Atmosphäre. Wenn man hier in Europa ein paar Gase wie Kohlendioxid emittiert, bleibt ein Teil davon tausend Jahre lang in der Atmosphäre – und was geschieht damit? In wenigen Monaten verteilt es sich über die Nordhalbkugel, und es dauert etwa eineinhalb Jahre, weniger als zwei Jahre, bis es sich auch in der Südhalbkugel verteilt hat. Deshalb sprechen wir von einem globalen Problem, denn wir verändern das, was mit der Erde geschieht, wirklich in weltweitem Maßstab. Kommen wir zurück zum Klima. Wodurch wird das Klima bestimmt? Natürlich empfängt unser Planet Energie von der Sonne, und er verliert Energie. Und wir wissen, dass sich der Planet schon seit Millionen von Jahren im thermischen Gleichgewicht befindet. Das bedeutet, er empfängt die gleiche Menge Energie von der Sonne wie er in Form von Infrarotstrahlung verliert. Auf die Details, die Gleichungen, will ich jetzt nicht eingehen, doch historisch ist das äußerst interessant. Diese thermische Gleichgewicht ist... Grundsätzlich können wir ermitteln, wie hoch die Temperatur an der Oberfläche des Planeten sein sollte, wenn wir messen, wie viel Energie von der Sonne kommt. Welche Gleichung verwenden wir? Nun, nichts anderes als das plancksche Strahlungsgesetz. Das ist natürlich die weltberühmte Gleichung, die zur Quantenmechanik führte. Erst gestern wieder haben wir von Steve Chu gehört, wie Dioden, Vakuumrohre und so weiter... All das Wissen, das zu Beginn des letzten Jahrhunderts zur Verfügung stand, revolutionierte die Physik – und unser Leben. Heute haben wir Handys und so weiter. Doch es zeigt sich, dass eben diese Gleichung, wie Sie wissen die von einem Körper in den Weltraum oder in das Labor oder in was auch immer abgegeben wird. Das ist die Funktion seiner Temperatur. Und der wichtigste Punkt... Die historische Bedeutung der Gleichung liegt darin, festgestellt zu haben, dass Energie in Quanten kommt. Doch für das Gleichgewicht der Erde hat das gar keine so große Bedeutung. Es gibt noch eine andere Gleichung, Einsteins photoelektrischen Effekt. Einstand fand heraus, dass auch die Strahlung stückweise daherkommt – in Photonen. Dafür erhielt er den Nobelpreis, nicht für die Relativitätstheorie. Natürlich hat Planck für seine Erkenntnisse ebenfalls den Nobelpreis erhalten. Wie auch immer – hier sehen wir, dass wir Energie von der Sonne in Form von sichtbarem Licht empfangen. Und der Planet gibt Infrarotstrahlung ab, weil seine Temperatur viel niedriger ist – die gleiche Menge, die er erhält. Wir verwenden Plancks Gleichung, um zu berechnen, wie hoch die durchschnittliche Oberflächentemperatur sein sollte. Wie lautet das Ergebnis? Es sind etwa – 18 Grad Celsius. Hmm, da stimmt etwas nicht. Wir wären nicht hier, wenn die durchschnittliche Oberflächentemperatur bei -18 Grad liegen würde, denn dann wären die Ozeane gefroren und es hätte sich kein Leben entwickelt. Was geht da vor? An dieser Stelle kommt die Atmosphäre ins Spiel. Da haben wir’s. Was da vorgeht, ist der sogenannte Treibhauseffekt. Wie gerade erwähnt, ist die Atmosphäre für sichtbares Licht durchlässig. Stickstoff und Sauerstoff absorbieren es nicht. Doch die von der Oberfläche abgegebene Strahlung wird teilweise von der Atmosphäre absorbiert, weshalb sie wie ein Umhang funktioniert. Sie erwärmt die Oberfläche. Diese -18 Grad, über die ich gesprochen habe, errechnet aus Plancks Gleichung, die sind schon korrekt. Aber es ist nicht die Erdoberfläche, es ist irgendwo oben in der Atmosphäre. Und die Erdoberfläche, die auf diesen Umhang zurückzuführende Durchschnittstemperatur beläuft sich auf +15 Grad. Man hat also diesen Unterschied von 33 Grad Celsius, bei dem es sich um den sogenannten natürlichen Treibhauseffekt handelt. Hier sehen Sie die Energie von der Sonne, etwa zwei Drittel davon erreichen die Erdoberfläche. Ein Drittel wird von Wolken, von Schnee und so weiter reflektiert. Und erneut gibt die Oberfläche viel mehr Infrarotstrahlung ab als die von der Sonne empfangene Energie, da ein großer Teil davon ganz einfach wieder zur Oberfläche zurückkehrt. Interessanterweise sind Stickstoff und Sauerstoff, wie Sie wissen, im Infrarotbereich ebenfalls durchsichtig. Man stand also vor einem Rätsel: Welcher Teil der Atmosphäre absorbiert Infrarot? Tyndall entdeckte im 19. Jahrhundert, dass es in der Atmosphäre ein paar Fremdstoffe gab. Das ist... ich zeige hier... nochmals: In meinem Vortrag geht es nur um Kommunikation. Stellen Sie sich vor, dass ich der Öffentlichkeit ein Grundlagenwissen darüber verschaffe, wie das Klima funktioniert. Das ist eine grafische Darstellung der Zusammensetzung der Erdatmosphäre. Wie Sie natürlich wissen, nimmt der Druck mit der Höhe ab. Und die Atmosphäre hat natürlich kein genau abgrenzbares Ende. In 50 Kilometer Höhe, am oberen Ende der Stratosphäre, ist sie schon sehr dünn. Doch die Atmosphäre ist immer noch da. Aber stellen wir uns einmal vor – nur um die Zusammensetzung zu verstehen –, dass überall in der Atmosphäre der gleiche Druck herrscht, der Druck an der Oberfläche. Dann würde sie 8,5 Kilometer einnehmen. Das ist ungefähr die Höhe des Mount Everest. Es gibt also nicht übermäßig viel Luft; deshalb ist sie sehr dünn. Und etwa 1% davon ist weder Stickstoff noch Sauerstoff. Hauptsächlich Argon. Weniger als 0,25 % machen die Gase aus, die das Klima steuern. Wie wir hier sehen, würde der Wasserdampf 20 Meter einnehmen. Und Kohlendioxid nur drei Meter. Nur zur Klarstellung... Viele von uns haben mit Gasen zu tun, viele aber auch nicht. Also, wieviel Gas ist das? Mit kondensierten Phasen sind wir besser vertraut. Stellen Sie sich vor, Sie nehmen diese 20 Meter Wasserdampf. Als flüssiges Wasser würden sie nur 2,5 Zentimeter einnehmen. Dann nehmen Sie die Menge an CO2, die drei Meter ausmacht. In Form von Trockeneis wären das nur vier Millimeter. Sie können die Entsprechung sehen. Der Planet hat einen relativ dünnen Umhang. Das macht diese 33 Grad Unterschied aus. Nun, Wasserdampf absorbiert etwa drei Viertel der Infrarotstrahlung, die von der Oberfläche abgegeben wird. Kohlendioxid und ein paar andere Gase wie Methan, Distickstoffoxid und so weiter absorbieren den Rest. Man könnte also daraus schließen: Aha, Wasser ist die dominante Spezies, die das Klima steuert. Aber das ist nicht der Fall. Warum? Weil Wasserstoff nur für relativ kurze Zeit in der Atmosphäre bleibt, Tage oder Wochen – im Gegensatz zu Kohlendioxid: Jahrhunderte oder sogar Jahrmillionen. Wasserdampf ist also nicht die Triebfeder des Klimas. Was entscheidet darüber, wieviel Wasserdampf sich in der Atmosphäre befindet? Die Durchschnittstemperatur. Die Menge flüssigen Wassers von den Ozeanen, Flüssen, Seen und so weiter ist praktisch unbegrenzt. Das hat keinen Einfluss auf die Menge des Wasserstoffs. Es ist die Temperatur. Wenn die Oberfläche warm ist – Energie von der Sonne – verdampft Wasser. Ein erheblicher Teil der an der Oberfläche eintreffenden Energie wird für diesen Verdampfungsprozess verwendet. Doch in dem Maß, in dem das Wasser... Sie wissen, dass die Temperatur in der Atmosphäre mit der Höhe abnimmt. Das Wasser kondensiert, es regnet und schneit, und deshalb beträgt die relative Luftfeuchtigkeit im Durchschnitt weniger als 50 %. Aus diesem Grund hat nicht das Wasser das Heft in der Hand. Sondern CO2. Bevor ich näher auf die Wasser-CO2-Verbindung eingehe, möchte ich zuerst darlegen, dass diese Tatsache, die ich gerade aufgezeigt habe – dass dieses bisschen Kohlendioxid und dieses bisschen Wasserdampf und so weiter das Klima beeinflussen – nicht nur eine Vermutung ist. Man kann das von Satelliten aus messen. Das ist das Spektrum im infraroten Bereich des Planeten. In der Sahara ist es anders als an den Polen. Auf diese Art und Weise kann man die Oberflächentemperatur messen. Etwas von der Strahlung gelangt durch diese Fenster direkt ins Weltall. Doch es ist eindeutig messbar, dass diese Herrschaften für die Absorption verantwortlich sind, denn man kennt die Spektren, die die Infrarotstrahlung absorbieren und den Planeten erwärmen. Kommen wir zurück zu der Frage, was die Temperatur wirklich bestimmt. Wenn Sie wollen, können Sie ein ganz einfaches Experiment durchführen. Ein paar grundlegende Berechnungen und wirklich komplexe Atmosphärenmodelle führen zu demselben Resultat, wenn man der Atmosphäre in Gedanken den Kohlenstoff und die anderen Gase, Methan und so weiter, entzieht – die, wie Sie sich erinnern, weniger als die Hälfte des Zehntels eines Prozents ausmachen. Also nur sehr wenig. Was geschieht? Nun, da diese Gase zu einem Viertel an der Absorption der Infrarotstrahlung beteiligt sind, wird die Atmosphäre etwas kälter, wenn man diese Gase entfernt. Damit beginnt Wasser zu kondensieren. Und da Wasser der Hauptabsorber ist, beginnt die Temperatur zu sinken. Ohne CO2 würde es nicht lange dauern, etwa ein oder zwei Jahrzehnte, und der Planet würde einfrieren. Dann würde man wirklich jene -18 Grad erreichen, die wir mit Plancks Gleichung errechnen. Tatsächlich würde der Planet sogar noch stärker auskühlen, da er weiß wäre und deshalb weniger Energie von der Sonne absorbieren würde. Daraus wird klar, dass es sich bei diesen nicht kondensierenden Gasen, hauptsächlich Kohlendioxid, tatsächlich um den Thermostaten der Erde handelt. Auch das lässt sich auf Messungen stützen. Ich habe jetzt nicht die Zeit, aber Sie können Millionen von Jahren zurückgehen und die Paläoklimatologie zu Rate ziehen. All das stützt diese Ansicht. Ich fasse zusammen. Es gibt ein sehr gutes grundlegendes Verständnis davon, wie das Klima des Planeten funktioniert – des natürlichen Klimas. Die Schlussfolgerung daraus lautet, dass die Treibhausgase von entscheidender Bedeutung sind. Sie bestimmen die tatsächliche Temperatur an der Oberfläche, die es dem Leben ermöglicht hat, sich zu entwickeln und so weiter. Jetzt sehen wir uns an, was geschieht, wenn menschliche Aktivitäten dazukommen. Hier haben wir ein Bild, das Steve Chu gestern schon gezeigt hat. Ich zeige es noch einmal. Was geschieht mit der Konzentration des Kohlendioxids? Nun, seit der industriellen Revolution, mehr noch seit der zweiten Hälfte des letzten Jahrhunderts, schnellt sie auf dieser Skala von 10.000 Jahren nach oben. Sie bildet eine vertikale Linie. Warum? Offensichtlich aufgrund menschlicher Aktivitäten, der Verbrennung von fossilen Treibstoffen. Das sagt uns die Isotopenanalyse, das sagen uns Messungen. All das ist ziemlich gut gesichert. Das gibt Anlass zur Sorge. CO2 ist ein Thermostat, und er verändert sich bereits um 40 %. Seit mehreren Millionen Jahren war die Konzentration nicht mehr so hoch. Angesichts dessen sollten die Alarmglocken läuten – es könnte etwas vor sich gehen. Sehen wir uns eine andere Messreihe an. Temperatur – was geschieht mit der durchschnittlichen Oberflächentemperatur des Planeten? Wie Sie wissen, ist die natürlich nicht so einfach zu messen, sie verändert sich mit den Jahreszeiten, mit der Tageszeit, mit dem Breitengrad und so weiter. Aber man kann doch einen Durchschnittswert ermitteln, wenn man genügend Messungen durchführt. Für die neueren Messungen verwendet man Thermometer, doch für die Vergangenheit, für die Zeit vor tausend Jahren, muss man auf Proxydaten wie die Breite von Baumringen oder Korallen und so weiter zurückgreifen. Mit gewissen Unsicherheiten lässt sich daraus der Schluss ziehen, dass sich die Temperatur seit der industriellen Revolution und vor allem in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts tatsächlich ziemlich eindeutig verändert hat. Hier sind die Messungen. Die Zahlen davor waren ebenfalls Messungen. Es gibt keine Theorie darüber, was Menschen tun. Die Frage lautet also: Gibt es eine Verbindung zwischen diesen beiden Messreihen? Und die Schlussfolgerung – die nicht nur auf einem Verständnis der klimawissenschaftlichen Grundlagen beruht, sondern auch auf sorgfältig durchgeführten Studien von Tausenden von Wissenschaftlern und so weiter – die Schlussfolgerung lautet: Ja, natürlich hängen diese beiden Messreihen zusammen. Der Temperaturanstieg ist eine Folge menschlicher Aktivitäten. Doch Wissenschaftler sind im Allgemeinen sehr vorsichtig. Sie sagen: „Wir sind uns nicht sicher. Wir können nur über Wahrscheinlichkeiten reden.” Und es gibt einen Konsens darüber, dass die Wahrscheinlichkeit mehr als 90 % beträgt. Für mich ist das enorm. Das bedeutet: Es ist möglich, dass diese Veränderung natürlichen Ursprungs ist; das ist aber sehr unwahrscheinlich. Doch das Klima ist kompliziert. Die Rolle der Wolken ist schwer aufzuklären, die Details. Das Gesamtverständnis ist sehr gut, doch die Details zur Quantifizierung... Es ist ein komplexes System... Die Wissenschaft ist sich natürlich darüber im Klaren, dass sie kein perfektes Ergebnis abliefern kann. Die nächste Frage lautet: Warum sollten wir uns über 0,8 Grad Celsius Gedanken machen? Das scheint nicht sehr viel zu sein, wenn man es mit dem vergleicht, was jeden Tag geschieht. Doch auch hier wissen wir als Wissenschaftler, dass... Man kann eine falsche Vorstellung bekommen, wenn man diese Frage stellt, denn wir sprechen ja vom Durchschnitt. Selbst in den Eiszeiten betrug der Unterschied nur ein paar Grad, vier, fünf oder sechs vielleicht. Das ist viel weniger als der Unterschied zwischen Tag und Nacht an manchen Orten... in vielen Städten und so weiter. Die durchschnittliche Oberflächentemperatur war in den letzten 10.000 Jahren des Holozäns sehr stabil – das war die Zeit, in der sich die Zivilisation ausgebreitet hat. Die Veränderung ist also ziemlich signifikant. Doch wirklich Sorgen bereitet uns nicht die kleine Temperaturveränderung, sondern die Auswirkungen auf das Klima. Wir wissen, dass Überschwemmungen vorkommen. Zuvor sollte ich erwähnen, dass die Gletscher schmelzen, nicht alle, aber die meisten. Im Sommer schmilzt die Arktis. Viele Dinge geschehen bereits. Das ist mittlerweile ziemlich offensichtlich. Am meisten aber beunruhigt uns das, was wir extreme Wetterereignisse nennen. Das sind nur die letzten aus dem vergangenen Jahr und aus diesem Jahr; viele Menschen waren betroffen. Überschwemmungen, außerdem gibt es Dürreperioden, die für die Landwirtschaft sehr verlustreich sind. Ich will mich damit nicht lange aufhalten. Ich möchte nur darauf hinweisen, dass es einen sehr deutlichen Anstieg der Häufigkeit dieser extremen Wetterereignisse gibt. Wo ist der Zusammenhang? Nochmals: Wissenschaftler sind im Allgemeinen sehr konservativ, sehr vorsichtig. Noch vor drei Jahren war die Wissenschaft sehr zurückhaltend damit, extreme Wetterereignisse mit dem Klimawandel in Verbindung zu bringen. Man dachte sich: Na gut, vielleicht gibt es eine Verbindung, aber wir haben nicht genug Statistik. Das hat sich geändert. In den letzten zwei Jahren sind zahlreiche Studien erschienen, die gezeigt haben, dass es tatsächlich einen Zusammenhang gibt. Der ist natürlich statistisch. Ein Teil der Antwort hat damit zu tun, dass man die richtigen Fragen stellt. Man fragt nicht danach, ob ein bestimmtes extremes Wetterereignis wie etwa der Wirbelsturm Sandy, der New York überflutet hat, oder die Dürre, auf die ich angespielt habe, im Norden von Mexiko, im Süden der Vereinigten Staaten und in vielen anderen Teilen der Welt... Sehr verlustreich. Die Frage ist nicht, ob der Klimawandel die Ursache derartiger Ereignisse ist. Die Frage ist, ob die Intensität dieser Ereignisse vom Klimawandel beeinflusst wurde. Und erneut ergibt sich aus Studien, dass das statistisch gesehen eindeutig der Fall ist. Sie können die Einzelheiten nachlesen; ich habe keine Zeit, darauf einzugehen. Ich möchte nur ein relativ einfaches Beispiel herausgreifen – Hitzeperioden. Auch hier wieder... Es gibt Satellitenmessungen, welche die Temperatur des Planeten erfassen, unterteilt in kleine Gebiete. Das ist eine Studie von Jim Hansen und seinen Kollegen. Sie haben den Planeten unterteilt. Sie untersuchten nur bestimmte, näher an den Tropen liegende Breitengrade im Sommer. Und Sie sehen die in den Fünfzigern gemessene Temperatur, Satellitenmessungen. Erwartungsgemäß ist es eine Gaußkurve, sie steigt und fällt. Doch im weiteren Zeitverlauf weist die Gaußkurve Abweichungen auf. Sie wird außerdem flacher. Wenn man eine Hitzewelle als ein Ereignis mit einer 3-Sigma-Abweichung vom Mittelwert definiert, kann man daraus schließen, dass heute, nur wenige Jahrzehnt nach den Fünfzigern, dass das Auftreten extremer Wetterereignisse wie etwa Hitzewellen viel wahrscheinlicher ist. Das ist eine einfache statistische Untersuchung von Gaußkurven – denken Sie nur an die jüngsten Ereignisse in Texas und New Mexico. Es ist nicht so, dass sie vom Klimawandel hervorgerufen werden; nur ist ihr Auftreten statistisch gesehen viel wahrscheinlicher. Sorge bereitet also nicht die kleine Temperaturveränderung, sondern der Klimawandel und die Auswirkungen auf die Gesellschaft, die bereits zu beobachten sind. Zugegeben: Einige Auswirkungen sind vielleicht positiv – etwa längere Anbauperioden für die Landwirtschaft in einigen nördlichen Ländern hier in Europa. Ein paar Dinge sind vielleicht vorteilhaft. Doch die meisten Folgen sind sehr besorgniserregend, wie diese extremen Ereignisse, von denen ich gesprochen habe. Kommen wir zur nächsten Frage: Wie geht die Gesellschaft damit um? Das ist der entscheidende Punkt. Wenn man sich einig ist, dass die Temperatur um nicht mehr als, sagen wir, zwei Grad ansteigen sollte – so wie es über 120 Staatsoberhäupter vor ein paar Jahren, 2009, in Kopenhagen vereinbart haben –, bedeutet dies im Grunde, dass man dann, wenn man nicht möchte, dass die Temperatur noch weiter ansteigt – und denken Sie daran: Sie ist schon um fast ein Grad angestiegen –, dass man dann die Emissionen aus fossilen Treibstoffen, hauptsächlich von CO2 aus fossilen Treibstoffen ebenso wie all der anderen Treibhausgase, ziemlich drastisch reduzieren muss. Und zwar muss man sie bis zum Jahr 2030 um 50 % reduzieren. Das ist eine enorme Herausforderung. Noch in diesem Jahrzehnt muss man sie um 30 % reduzieren, wenn man das Ziel erreichen möchte. Doch die Gesellschaft hat noch nicht einmal damit begonnen, entsprechende Maßnahmen zu ergreifen. Für die zwei Grad ist es also wahrscheinlich schon zu spät. Trotzdem ist das Problem immer noch akut. Wie geht man also die Sache an, ist das überhaupt möglich? Wir stehen vor einer großen Herausforderung, doch die Antwort lautet: Ja, es ist möglich. Wie reduziert man die Emissionen? Nun, hier lautet die Antwort: Es gibt kein Wundermittel, keine einzelne Maßnahme, mit der man das erreicht. Man muss viele Dinge gleichzeitig tun. Die Energieeffizienz lässt sich drastisch erhöhen – im Transportsektor, im Immobiliensektor, im Bausektor, in der Industrie und so weiter. Die Energieeffizienz gehört also dazu; dazu gehören aber auch andere Energieformen als fossile Treibstoffe. Ein Beispiel hierfür ist die Windenergie, doch die hat ihre Grenzen. Da sie unregelmäßig ist, wird sie nicht mehr als 20, 30 % des Gesamtverbrauchs ersetzen. Doch sie ist bereits vorhanden, und es geht darum... Man braucht ungefähr genauso viele fossile Treibstoffe, um sie zu betreiben. Dann haben wir die Solarenergie. Unsere Photovoltaik ist schon relativ billig, sie kann fast schon mit fossilen Treibstoffen konkurrieren. Die Solarthermie hat ein großes Potential. Derzeit ist sie noch etwas teurer, doch der Preis sinkt schnell. Das sind also die Lösungsmodelle. Das kann man machen. Und dann gibt es noch die Kernenergie, die aber sehr umstritten ist. Hierzu nur ein paar Gedanken: In der Öffentlichkeit herrscht im Allgemeinen die falsche Vorstellung, dass Kernenergie sehr unsicher ist. Na ja, das beruht auf Unfällen wie Fukushima. Doch das waren veraltete Anlagen, die sowieso bald geschlossen werden sollten. Mit moderner Technik kann man Kraftwerke bauen, die sehr sicher sind. Auch fossile Treibstoffe sind nicht vollkommen sicher, da gilt das Gleiche. Der radioaktive Abfall fällt in relativ kleinen Mengen an, die man tief unter der Erde vergraben kann. Heutzutage kann man mit moderner Technik sehr sichere Anlagen bauen, aber was noch wichtiger ist: Die neue Generation von Kraftwerken, die noch billiger und kleiner sein werden, ist eine Möglichkeit. Es ist nicht so, dass das eine Lösung wäre. Aber ist eine Option zur Lösung des Problems, die wir nicht aus der Hand geben sollten. Fahren wir fort. Hier ist eine Zusammenfassung, die ich mit meinen Kollegen erstellt habe. Ich habe viele Jahre am MIT verbracht; das ist aus der Zusammenarbeit hervorgegangen. Sie haben diese Vorstellung. Was geschieht mit dem Planeten, wenn wir weiter in die Zukunft blicken – sagen wir, in diesem Jahrhundert? Was würde gegen Ende des Jahrhunderts geschehen, wenn wir weiterhin praktisch nichts unternehmen? Das ist wie ein Roulettespiel. Und wir spielen Roulette, das linke Spiel. Warum? Weil das Klima kompliziert ist und wir nicht annähernd sicher berechnen können, wie hoch die tatsächliche Temperatur sein wird, ganz zu schweigen davon, wie stark die Wirtschaft wachsen wird und so weiter. Es ist möglich, dass die Temperatur um fünf Grad ansteigt. Es ist aber auch möglich, dass sie um sechs oder sieben Grad ansteigt. Und das ist seit 50 Millionen Jahren nicht geschehen. Zu dieser Zeit gab es Krokodile am Nordpol. Es war ein ganz anderer Planet. Das ist ziemlich furchteinflößend. Es ist russisches Roulette. Doch wir können das ändern. Wenn wir die Maßnahmen ergreifen, die ich gerade erwähnt habe – kein Wundermittel, sondern viele Maßnahmen –, dann können wir das ändern. Und auch, wenn es vielleicht schwierig wird, den Temperaturanstieg auf weniger als zwei Grad zu begrenzen, wird bestimmt nicht... man eliminiert diesen roten Teil des Roulettespiels. Die Frage lautet: Was kostet das alles? Wir stehen vor einer großen Herausforderung. Überraschenderweise kommt die wirtschaftliche Analyse – darin sind sich die Fachleute einig – zu dem Ergebnis, dass es relativ billig wird. Es kostet 1 % oder 2 % des jährlichen globalen BIP. Das ist also ein Schnäppchen. Warum? Weil die Kosten der Auswirkungen schon ein ganzes Stück höher sind. Warum also macht die Gesellschaft das nicht? Nun, lassen Sie mich zunächst darauf hinweisen, dass dann, wenn die Temperatur um fünf oder sechs Grad ansteigt, das Verschwinden des Amazonas-Regenwalds in den Bereich der Möglichkeit rückt. Wir sind nicht sicher, aber das ist ein großes Risiko. Wenn die Wahrscheinlichkeit nur 20 oder 30 Prozent beträgt, ist das schon enorm. Stellen Sie sich vor, Sie gehen zum Arzt. Er findet einen Tumor, doch er sagt zu Ihnen: Gehen Sie nach Hause und entspannen Sie sich.“ Wir haben nur einen Planeten, und 20 / 30 Prozent sind gewaltig. Folgt man den Ökonomen, die sich diese Statistik ansehen, dann sollten sich die von der Gesellschaft zu ergreifenden Maßnahmen nicht danach ausrichten, was das wahrscheinlichste Ereignis ist. Vielmehr geht es darum, das zu vermeiden, was man die „Fat-Tail“-Wahrscheinlichkeit des Auftretens extremer Wetterereignisse nennt. Fahren wir fort. Die hierfür aufzubringenden Kosten sind also relativ niedrig. Warum macht es die Gesellschaft dann nicht? Nun, da gibt es ein Problem. Die Gesellschaft sollte einen Preis für Emissionen festsetzen, damit die Maßnahmen, von denen ich gesprochen habe, auch die Energieeffizienz, in die Tat umgesetzt werden. Und natürlich sollte sie weiterhin in bessere Energietechnik investieren. Und sie sollte den Schwellenländern helfen. Und von Energieeffizienz hat jeder etwas, das sind Win-Win-Maßnahmen. All das sollte geschehen. Doch die Festsetzung eines Preises für Kohlendioxidemissionen erfordert ein internationales Abkommen. Das ist im Moment nicht möglich, weil die Vereinigten Staaten – Präsident Obama es sehr gerne tun würden, aber der Kongress der Vereinigten Staaten will es nicht. Und wenn die Vereinigten Staaten nicht zustimmen, werden Länder wie China, Brasilien, Mexiko und so weiter mit Sicherheit kein Abkommen unterzeichnen. Doch was geschieht? Nun, kommen wir auf diese falschen Vorstellungen in der Öffentlichkeit zurück. Die Öffentlichkeit ist sehr schlecht informiert. Diese Tatsache ist von größter Bedeutung. Man kann objektiv messen, ob unter Experten ein Konsens besteht. Man zieht die wissenschaftliche Literatur zu Rate. Man zählt Studien. Und der Konsens liegt eindeutig bei über 97 %. Eine jüngere Studie kommt auf 99 %. Nur eine Handvoll der im Fachbereich tätigen Wissenschaftler stellt das also in Frage. Wir kennen sie übrigens gut. Es ist nicht so, dass wir ihre Argumente ignorieren. Sie wurden sehr sorgfältig analysiert. Doch der Konsens ist eindeutig. Aber was geschieht in den Medien? Nun, noch vor ein paar Jahren haben sie davon gesprochen, dass es bei diesem Problem zwei Seiten gibt. Einige Wissenschaftler glauben, dass es so ist, andere Wissenschaftler glauben, dass es anders ist. Das ist ein Fehler, unter Experten ist das nicht der Fall. Doch die öffentliche Wahrnehmung folgt dem natürlich. Übrigens ist das durch extreme Ereignisse ein bisschen besser geworden. Doch zumindest in den Vereinigten Staaten zieht weniger als die Hälfte der Bevölkerung eine Verbindung zu menschlichen Aktivitäten. Das führt... Warum ist das so? Weil es sehr gut finanzierte und aufeinander abgestimmte Bestrebungen von Interessengruppen gegeben hat, die Medien zu beeinflussen. So etwas geschieht nicht zufällig. Es war sehr gut geplant, wie damals, als... Tatsächlich handelte es sich annähernd um dieselben Personen, die an der Tabakfrage beteiligt waren und gesetzliche Regelungen jahrzehntelang aufgehalten haben. Das hat also funktioniert. Ich muss mich jetzt beeilen, aber ich bin auch schon fast fertig. Ich möchte unbedingt noch auf ein Thema zu sprechen kommen, das ich für sehr wichtig halte. Ich habe ein wenig gezögert; lassen Sie mich das schnell erledigen. Wir sprechen von Experten. Es gibt andere Wissenschaftler, die keine Experten sind. Unlängst, im letzten Jahr, erschien diese Meldung, dieser Kommentar im Wall Street Journal. Eine Gruppe von Wissenschaftlern, ungefähr 15, sagte: „Passen Sie auf, wir übertreiben.“ Sie glauben, es ist nicht wirklich ein so großes Problem. Einer dieser Wissenschaftler war Ivar Giaever, der im vergangenen Jahr hier gesprochen hat, direkt nach meinem Vortrag. Ich war letztes Jahr auch hier. Warum erwähne ich das? Weil ich Ihnen etwas Wichtiges mitteilen möchte. Zuerst beschwerte sich Ivar Giaever darüber, dass die American Physical Society die Dinge übertreibt, aber er hat sie falsch zitiert. Doch das ist nicht so wichtig. Die Antwort lautet: Sehen Sie, wenn Sie ein Problem mit dem Klimawandel haben, warum gehen Sie dann nicht zu den Fachleuten? Wenn Sie ein Problem mit dem Herzen haben, gehen Sie nicht zum Zahnarzt. Wenn ich deshalb zum Zahnarzt ginge, würde er mich für verrückt erklären. Gehen Sie zum Kardiologen. Aber vielleicht gibt es ein paar verrückte Zahnärzte, die zu Ihnen sagen: Warum sollt man sich Sorgen machen? Ich sage Ihnen, worüber ich mir Sorgen mache. Ich habe auch hier gezögert, Ihnen das zu zeigen, aber ich glaube, die Botschaft ist sehr wichtig. Professor Giaever, wenn Sie nachlesen, was er letztes Jahr gesagt hat, kam zu dem Schluss, dass Klimawandel eine Pseudowissenschaft ist. Wir sind also Pseudowissenschaftler. Er kam auch zu dem Schluss, dass es kein Problem mit der atmosphärischen Ozonschicht gibt, mit anderen Worten: Das ist auch eine Pseudowissenschaft. Die Leute in Stockholm also, die den Nobelpreis vergeben... Eine zweifelhafte Angelegenheit. Sind wir alle ein Haufen von Idioten? Warum? Astrologie ist zum Beispiel eine Pseudowissenschaft. Woher hat Professor Giaever seine Informationen? Er hat nicht die wissenschaftliche Literatur zu Rate gezogen, sondern das Internet. Ich habe im Internet nach Astrologie gesucht. Ungefähr 20 / 30 Prozent der Amerikaner glauben an Astrologie. Und im Internet wird sie für gültig erklärt. Natürlich gibt es einen kleinen Beitrag von Wikipedia, der die Astrologie tatsächlich eine Pseudowissenschaft nennt. Für mich ist es nicht akzeptabel, wenn wir hier über etwas sprechen, das wir für Wissenschaft halten, das in Wirklichkeit aber Pseudowissenschaft ist. Immerhin waren es dieselben Leute, die Professor Giaever den Nobelpreis verliehen haben. Das ist ein bisschen seltsam. Aber sehen Sie, worauf er seinen Einwand stützt: Er glaubt, 0,8 Grad ist sehr wenig, warum sollte man sich Sorgen machen? Das kann man sowieso nicht messen. Im Labor ist es sehr schwer, 0,8 Grad zu messen. Er ging also ins Internet und stellte fest: Man kann alle Zahlen bekommen, die man haben möchte. Aber das ist der Punkt. Die Literatur erklärt sehr deutlich, dass die Messung natürlich nicht einfach ist. Wir haben zehntausende von Messungen vorgenommen, und wir stützen uns nicht auf die Messung absoluter Temperaturen durch Thermometer, sondern auf Abweichungen. Das Resultat ist sehr, sehr deutlich. Das ist ziemlich offensichtlich. Warum zeige ich das? Weil man sich unbedingt zuerst darüber im Klaren sein muss, wie man feststellt, ob etwas Pseudowissenschaft ist oder nicht. Doch Sie sind alle Studenten, Sie wissen es wahrscheinlich besser. Sie ziehen die wissenschaftliche Literatur zu Rate; sie gehen nicht nur ins Internet. Das ist sehr wichtig. Hier die zweite Hauptbotschaft: Auch die wissenschaftliche Gemeinschaft hat Werte. Wir schätzen Aufrichtigkeit. Wir wollen keine gefälschten Resultate veröffentlichen. Manchmal geschieht das, und wenn man dabei erwischt wird, ist man natürlich erledigt. Aber wir glauben daran. Die internationale Wissenschaft gründet auf Ehrlichkeit. Aber es gibt noch eine dritte Hauptbotschaft: Die Wissenschaft sagt uns nicht, wie mit dem Klimawandel oder mit irgendetwas sonst umzugehen ist. Die Wissenschaft sagt uns nur, was geschieht, wenn wir dies oder jenes tun. Es geht um unsere Werte. Wir haben universelle Werte innerhalb der Gesellschaft, Werte im Hinblick auf künftige Generationen. Wir schätzen unsere Mitbürger und so weiter. Wenn wir das mit der Wissenschaft in Verbindung bringen, dann sagen wir... Dann sollten wir etwas unternehmen. Wir sollten nicht das Risiko eingehen, dass wir einen Planeten haben, der in große Schwierigkeiten gerät. Und zum Schluss eine Vorstellung, die es auf den Punkt bringt. Einige dieser Leugner wie Professor Giaever... Wenn Sie im Internet statistische Daten wie etwa Temperaturen finden, die verrauscht sind, dann haben Sie natürlich die Wahl. Sie können Daten herausgreifen, die zeigen, dass die Temperatur in Wirklichkeit zurückgeht und wir vor einer Eiszeit stehen. Sie stellen sich das Klima oder den Planeten als ein Kartenhaus vor. Wenn man eine Karte entfernt, fällt alles auseinander. Das ist aber nicht die Art und Weise, wie die Wissenschaft mit komplexen Systemen umgeht. Es ähnelt eher diesem Puzzle – viele Teile fehlen, das Klima ist kompliziert, wir arbeiten noch daran. Aber man erkennt das Bild. Ich sehe hier kein kleines Kätzchen. Wie auch immer, kommen wir zum Schluss. Die Bevölkerung wächst. Ich komme jetzt gleich zum Schluss. Wir stehen vor der großen Herausforderung, dass ein Viertel der Weltbevölkerung den Planeten bereits kontaminiert und damit den Klimawandel hervorgerufen hat. Drei Viertel der Weltbevölkerung haben natürlich das Recht auf einen besseren Lebensstandard. Aber wir können es schaffen, wenn wir zusammenarbeiten. Es ist billiger. Die Wirtschaft sagt uns, dass es billiger ist, die Freisetzung von Kohlendioxid zu beenden. Übrigens hätte ich noch die Abscheidung und Speicherung von Kohlenstoff erwähnen sollen. Das ist immer noch teuer, aber es ist eine weitere Option. Doch vom ökonomischen Standpunkt aus werden auch die armen Länder eindeutig zu den Siegern zählen. Die Armut wird sehr schwer auszurotten sein, wenn sich das Klima stark verändert. Doch am Ende geht es nicht nur um die Wirtschaft. Kehren wir zu Werten zurück. Unsere Generation hat eine Verantwortung für künftige Generationen; wir müssen ihnen einen Planeten hinterlassen, auf dem sie mindestens die gleichen Chancen haben wie wir, einen hohen Lebensstandard und eine hohe Lebensqualität zu erreichen. Die Wirtschaft ist nicht unwichtig, doch letztlich geht es um ethische Werte. Die wissenschaftliche Gemeinschaft kann sehr stolz auf ihre Aufrichtigkeit als wichtigen ethischen Wert und deren Anerkennung zum Wohle der Menschheit sein. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Beifall.


Climate change represents one of the most serious challenges that society is facing in this century. It is important for humanity to limit its interference with the climate system by profoundly modifying activities such as burning fossil fuels and deforestation, a change that amounts to having a second industrial revolution. For this purpose, it is necessary to communicate to the public and to decision makers in government, with clarity and objectivity, the causes, consequences and solutions to climate change, so that society implements without much delay the necessary actions to confront the challenge.

Although there remain uncertainties in our understanding of the science of climate change, such as those connected with the feedback effects of clouds and aerosols, the scientific foundation of the problem is very well established, and is based to a large extent on laws of physics and chemistry discovered at the beginning of the 20th century. The average temperature of the Earth's surface has increased so far by about 0.8 degrees Celsius, and there is a very clear consensus among experts that this increment is a consequence of human activities. Furthermore, it is clear that the risk of causing changes in the climate system with potentially catastrophic consequences increases rapidly if the average surface temperature of the planet increases three or more degrees Celsius.

Extreme weather events such as heat waves, floods and droughts have occurred with increased frequency in recent years. An important question is whether there is any connection between such events and climate change. Until a few years ago the scientific community stated that there was no statistical evidence to give a positive answer to the question. However, more recently, scientists have published a series of papers indicating that there is indeed a connection. The confusion was due in good measure to the way the question was asked: there is indeed little, if any direct evidence that specific extreme events are caused by climate change; on the other hand, evidence is accumulating that the intensity of many such events has increased recently, and that the probability that this increment is a consequence of climate change is indeed significant. For example, a recent report based on satellite measurements of surface temperatures in the northern hemisphere indicates that the probability of occurrence of heat waves, defined as those with temperature departures from the 1950’s mean reaching three standard deviations, has increased tens of times in the last 50 years; the report attributes the increment to the change in composition of the atmosphere, which is in turn caused by human activities. Yet another paper that appeared in the literature recently examined six specific extreme events that took place in 2011, including the Texas and northern Mexico drought that had sizeable economic consequences, the conclusion being that five of the six events were connected with climate change; the exception, namely a flood in Thailand that also had important economic consequences, was not connected with climate change, as the amount of rain in the affected region was not really unusual; the problem was caused by changes in river basins carried out by society. Yet another example of an extreme weather event was Hurricane Sandy, which had devastating consequences in the East Coast of the United States in 2012. Here again, experts did not try to establish that the hurricane was caused by climate change, but rather investigated if the intensity and other characteristics of the storm were affected by climate change, and concluded that there was indeed a very likely connection. Among other factors, the surface temperature of the oceans affects quite substantially the power of a hurricane. The overall conclusion is that climate change poses a threat not only to future generations towards the end of the century, but also to our children and to our own generation.

Experts agree as well that a solution to the climate change challenge is indeed feasible, although by no means easy, and it requires implementing many actions simultaneously. These include using energy much more efficiently in the transportation, construction and industrial sectors, as well as reducing emissions of carbon dioxide caused by burning fossil fuels both by utilizing renewable energy sources such as wind, geothermal and biomass, and possibly also by developing and using safer nuclear energy power plants. A number of leading environmental economists estimate the cost of such measures as something between -1% and 3% of global GDP, the most likely number being between 1 and 2% per year. It is clear that the cost of not taking the necessary measures is larger, considering the damage caused by droughts, floods, forest fires, intense hurricanes, etc. In addition, it appears that the countries that will be most affected are those with least resources, which makes it imperative for the entire planet to seek an equitable solution to the problem.

Furthermore, given the uncertainties in our understanding of climate change science and likely future emissions of greenhouse gases, one cannot rule out temperature increments of more that 4 or 5 degrees Celsius towards the end of the century. The associated risk is unacceptable for society. It is important to clarify, though, that science itself does not tell us what to do; it can only inform us what is likely to happen as a consequence of our activities. It is, thus, an ethical responsibility for us and for society as a whole to respond to the messages conveyed by climate change science, in order to insure that the human population can enjoy now and in the future a quality of life at least as good as the one many of us have today.