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    Chair of Bioinformatics

    Klimawandel

    Ob nun menschengemacht oder nicht, die Erderwärmung ist auf jeden Fall keine „Erfindung von den Chinesen“, wie der ehemalige US-Präsident Donald Trump im November 2012 twitterte (1). Die Erhöhung der globalen Durchschnittstemperatur, welche maßgeblich das Klima auf der Erde bestimmt, ist ein reeles und messbares Ereignis.

    Aber was ist eigentlich dieses Klima, was sich wandelt? „Klima, das“, wird im Duden (2) als typischer jährlicher Verlauf des Wetters in einem bestimmten geographischen Gebiet bezeichnet. Das Wetter in unserer Atmosphäre ist ein komplexes Zusammenwirken aus meterologischen Elementen, wie es ein Artikel (3) des Deutsche Wetterdienst umschreibt. Die Veränderung der globalen Temperatur als eines dieser Elemente, hat Einfluss auf jedes andere Wetterelement, wodurch sich das Erdklima wandelt.

    Da sich die globale Durchschnittstemperatur in einem ähnlichen Maße und zu einer ähnlichen Zeit wie die atmosphärische CO2-Konzentration verändert hat, wird vermutet, dass menschliche Aktivitäten den derzeitigen Klimawandel ausgelöst haben. Als Grundlage dieser Vermutung dient das Modell des Treibhauseffektes (4), welches beschreibt, wie die vermehrte Anhäufung von Gasen in der Atmosphäre, eine Erwärmung der Erde zur Folge hat.  Diese sogenannten Treibhausgase setzten sich vornehmlich aus Kohlenstoffmonoxid (CO2), welches den Hauptanteil an emittierten Treibhausgasen ausmacht, Methan (CH4) und Distickstoffoxid (N2O) zusammen.

    Kohlenstoffmonoxid gelangt in die Atmosphäre, durch die Verbrennung fossiler Brennstoff zum Zweck der Energiegewinnung und als Treibstoff für Maschinen und Transportmittel.   Außerdem wird CO2 der Atmosphäre entzogen, „wenn es im Rahmen des biologischen Kohlenstoffkreislaufs von Pflanzen absorbiert wird“, wie es in einem Artikel (5) der „United States Environmental Protection Agency“, kurz EPA, heißt. Im Umkehrschluss bedeutet dies, dass durch Landnutzungsänderung und Abholzung von Wäldern, eine große Menge CO2 in die Atmosphäre gelangt.

    „ Methan entsteht immer dort, wo organisches Material unter Luftausschluss abgebaut wird.“, wie es in einem Artikel (6) des Umwelt Bundesamtes über Treibhausgase geschrieben steht. Methan wird also emittiert, durch landwirtschaftliche Aktivitäten, durch Massentierhaltung, in Klärwerken und durch die Zersetzung organischer Abfälle auf Mülldeponien.

    Distickstoffoxid allgemein vornehmlich als „Lachgas“ bekannt, „gelangt vor allem über stickstoffhaltigen Dünger und die Massentierhaltung in die Atmosphäre , denn es entsteht immer dann, wenn Mikroorganismen stickstoffhaltige Verbindungen im Boden abbauen.“(6).

    Wohingegen Kohlenstoffmonoxid den größten Anteil der Treibhausgase in der Atmosphäre ausmacht, sind Methan und Lachgas proportinal gesehen von ähnlicher Wichtigkeit, da sie um einiges wirksamer  sind, was den Treibhauseffekt angeht.

    „Im  Vergleich zu Methan und Lachgas“ sind Fluorkohlenwasserstoffe „extrem treibhauswirksam“(6). Fluorkohlenwasserstoffe kommen in der Natur nicht vor und sind enthalten in Kühl- und Löschmitteln und sind Bestandteil von Schallschutzscheiben.

    Zusammengefasst sind dies die wichtigsten Gase, welche für den Treibhauseffekt verantwortlich sind und höchst wahrscheinlich auch für die damit verbundene Erhöhung der globalen Durchschnittstemperatur.

    Aber warum stellt eine globale Temperaturerhöhung von ein paar Grad eigentlich ein Systemrisiko dar, wenn doch ein bisschen mehr Wärme im Sommer und vor allem im Winter, jeder aushalten kann?

    Es gibt noch weit mehr Veränderungen durch die Erderwärmung, als eine reine globale Temperaturerhöhung. Wie genau diese Veränderungen letztlich ausfallen und welche Folgen sie auf unser Leben haben werden, lässt sich nicht mit Sicherheit voraussagen. Jedoch haben wir Menschen ein nicht unerhebliches Verständniss erlangt, über das komplexe Zusammenspiel der meterologischen Elementen und wie diese von außen beeinflusst werden. Neben den direkten Folgen für das Wetter in Form von Hitze- und Trockenperioden, welche widerrum Waldbrände wahrscheinlicher machen, sowie die Zunahme von Extremwetterereignissen wie Dürren, Starkregen, Überschwämmungen und Stürme, sind auch das schmelzen der Eiskappen, der steigende Meeresspiegel, die Erwärmung und Ansäuerung des Meeres und der Verlust der Artenvielfalt logisch erdenkbare Folgen einer Erhöhung der globalen Durchschnittstemperatur. Von diesen Ereignissen, welche sich schon seit Jahrzehnten beobachten lassen, stellt jedes für sich ein erhebliches Risiko für die Lebewesen auf der Erde und die menschlichen Infrastruckturen dar.

    Literatur

    1. Dylan Matthews. Donald Trump has tweeted climate change skepticism 115 times. Here's all of it.  Jun 1, 2017, 5:00pm, Vox Magazine. Aufgerufen am: 17.09.22

    2. Duden: Klima, das. zuletzt aufgerufen am: 17.09.22

    3. Deutscher Wetterdienst: Wetter. zuletzt aufgerufen am: 17.09.22

    4.  NOCH EINFÜGEN

    5United States Environmental Protection Agency: Overview of Greenhouse Gases. zuletzt aufgerufen am: 18.09.22

    6. Umweltbundesamt: Die Treibhausgase zuletzt aufgerufen am: 18.09.22

     


    Klimamilderungstrategien

    Marine cloud brightening

    Das „Marine cloud-brightening“ (Wolkenaufhellung über dem Meer) ist eine Technik, die die Albedo mariner Stratokumulus-Wolken erhöhen und damit zur Eindämmung der globalen Erwärmung beitragen könnte. In einem der hier verlinkten Artikel (1) wird erklärt, wie mit Hilfe windgetriebener Sprühschiffe mikrometergroße Meereswassertropfen in die Grenzschicht unter den marinen Stratokumulus-Wolken abgegeben werden und somit deren Fähigkeit zur Reflektion von Sonnenenergie erhöht wird. Die Technik macht sich den Twomey-Effekt zu Nutze, welcher besagt, dass mehrere kleinere Tropfen eine bessere Fähigkeit zur Reflektion von Sonnenstrahlen bieten als eine geringere Anzahl größerer Tropfen. Die dafür eingesetzten Sprühschiffe können mit klimaneutralen Flettner-Rotoren betrieben werden, welche gleichzeitig als praktische Gehäuse für die Sprühdrüsen geeignet sind. In dem Artikel wird geschätzt, dass für die Aufhebung der thermischen Auswirkungen eines einjährigen Anstiegs des weltweiten CO2-Gehalts, nur umgerechnet etwa 60 - 120 Millionen Euro für den Bau der dazu genutzten Technologien nötig wären. In diesem Artikel werden über die dafür eingesetzten windgetriebenen Sprühschiffe, angetrieben durch Flettner-Rotoren informiert.

    Diese vergleichsweise kostengünstige Methode die Klimaerwärmung einzudämmen, birgt bei unkritischer sofortiger maximaler Anwendung auch einige Risiken, die nicht seriös vorherzusagen sind. Ein weiterer hier verlinkter Artikel (2) beinhaltet Studien, die zeigen, dass MCB möglicherweise Veränderungen der Temperatur und Niederschläge hervorrufen kann, die je nach Region sowohl positiv als auch negativ ausfallen können.

    Deswegen sollten Experimente zunächst nur in einem kleinen Maßstab (z. B. Netze von 3 x 3 Schiffen, die jeweils 10 km voneinander entfernt sind) für ein paar Jahre erforscht werden, um die Reversibilität gewährleisten zu können - dies wird als Klimamilderungsstrategie bezeichnet. Es ist wichtig, den Unterschied zwischen Geoengineering und Klimaschutzstrategien zu verstehen: Irreversibles Geo-Engineering ist ziemlich riskant, die sorgfältige Erforschung aller Optionen zur Abschwächung des Klimas auf reversible Weise (bald nach Beendigung der Erforschung klingen auch alle kleinen Klimaeffekte ab) ist dagegen unerlässlich, um in zehn Jahren, wenn die globale Erwärmung schädlicher wird, eine Sammlung verschiedener Optionen von sicheren Gegenmaßnahmen zu haben.

    Wir plädieren dafür, eine Reihe verschiedener Klimaschutzstrategien zu testen, um die Wahl zu haben und die sicherste, aber auch klimafreundlichste Mischung aus Gegenmaßnahmen finden zu können. Denn die riskanteste Strategie im Kampf gegen die globale Erwärmung ist, auf Grund möglicher negativer Effekte, gar nichts zu tun und vielversprechende Klimamilderungsstragien wie das MCB unerforscht und ungetestet zu lassen.

    Ein anderer hier verlinkter Artikel informiert über mögliche Feldversuche, die dabei helfen könnten, den Einfluss des MCB auf das Klima besser abschätzen zu können. (3)

     

     

    Marine biomass regeneration

    Der Schutz der globalen Walpopulationen und anderer großer Meerestiere ist nicht primär deshalb von so hoher Wichtigkeit, damit auch spätere Generationen „whale watching“ betreiben können. Ohne zu übertreiben, lässt sich sagen, dass Schutz und Regeneration großer Meerestiere essenziell wichtig für die Stabilität des gesamten Ökosystems „Meer“ und darüber hinaus sind. In einem hier verlinkten Artikel (1) spielt die Rolle der Wale eine Schlüsselrolle für eine gesunde Meeresökologie, indem sie limitierende Nährstoffe an die Meeresoberfläche bringen, wenn sie dort Fäkalien freisetzten.  Diese Nährstoffe helfen anschließend dabei, die Primärproduktivität, also die Photosynthese des dort lebenden Phytoplanktons, zu steigern. Ein sehr wichtiger Zusammenhang, wenn man die Zahlen in einem weiteren hier verlinkten Artikel bedenkt (2). Dort wird geschätzt, dass Phytoplankton immerhin ca. 50% des atmosphärischen Sauerstoffs produziert. Die Mikroorganismen erreichen dies, indem sie atmosphärisches CO2 binden und in Sauerstoff umwandeln, wodurch der CO2-Gehalt in der Atmosphäre sinkt. Dieser natürliche Prozess, kann als wirksame Klimamilderungsstrategie eingesetzt werden. 

    Als unterstes Glied in der Nahrungskette liefert das Phytoplankton mit seinen Photosyntheseprodukten die Nahrungsgrundlage der gesamten marinen Fauna. Somit wird klar, dass auch das Ökosystem „Meer“ einen Kreislauf darstellt, in dem jedes Glied einen wichtigen Beitrag zum Erhalt und zur Stabilität beiträgt. Diese Prozesse sind so fein aufeinander angepasst, dass eine Destabilisierung an einer Stelle immer auch unvorhersehbare Probleme an einer anderen Stelle erzeugt, die bei Überreizung zum Zerfall des gesamten Ökosystems führen können.

    Um die Nährstoffe, welche von den Walen an die Meeresoberfläche transportiert werden, auch an Land zu verteilen, sind weitere Akteure notwendig. In einem weiteren hier verlinkten Artikel (3) wird darüber informiert, dass Seevögel sowie anadrome Fische, welche zum Laichen aus den Meeren weite Strecken die Flüsse hinauf wandern, einen erheblichen Beitrag leisten, um Nährstoffe aus den Meeren wieder auf dem Festland zu verteilen. Der Artikel zeigt auch wie stark die Effizienz dieser natürlichen Nährstoffverteilungspumpe abgenommen hat, auf Grund massiver Reduktion der beteiligten Akteure.

    Einer der Hauptverantwortlichen für diese Krise ist eindeutig die internationale Fischindustrie. Wenn man sich als Privatperson also fragt, was man selbst gegen die fortschreitende Destabilisierung des Ökosystems Meer tun kann, ist die Antwort so simpel wie eindeutig. Man darf keine Meeresfische oder aus ihnen hergestellte Produkte mehr konsumieren. Es mag vielleicht so scheinen, als wäre Fisch aus Aquakulturen zu konsumieren unbedenklich und nachhaltig. Dass dem nicht so ist, zeigt ein ausführlicher Artikel von Greenpeace über dieses Thema, welcher auch unten verlinkt ist (4).