Mögliche Ursachen klimatischer Veränderungen

Klimaänderungen können durch verschiedene Faktoren verursacht werden. Diese können entweder im Klimasystem selbst liegen oder von außen auf das Klimasystem einwirken. Sie können natürlich oder anthropogen bedingt sein.

Mögliche Ursachen klimatischer Veränderungen

Der ungewöhnliche Temperaturanstieg im 20. Jahrhundert stellt die Frage nach den Ursachen. Dabei muss man sich zunächst einmal darüber klar werden, durch welche Faktoren sich das Klima überhaupt ändern kann. Unterschieden werden müssen dabei grundsätzlich interne, im Klimasystem selbst liegende, und externe, von außen auf das Klimasystem einwirkende, Ursachen. Bei den internen Klimaschwankungen handelt es sich um natürliche Prozesse innerhalb des Klimasystems. Sie sind durch Schwankungen des ozeanisches Strömungssystems wie der weltumspannenden thermohalinen Zirkulation oder durch ein Zusammenspiel zwischen Ozean und Atmosphäre wie im Falle des ENSO-Phänomens oder durch Schwankungen in der Zirkulation der Atmosphäre wie etwa der Nordatlantischen Zirkulation bedingt. Bei den externen Ursachen sind die natürlichen von den anthropogenen Antriebsfaktoren einer Klimaänderung zu unterscheiden. Zu den natürlichen Antrieben gehören der Einfluss der Sonne, Vulkanausbrüche oder plattentektonische Veränderungen. Vom Menschen verursachte bzw. anthropogene Einflussfaktoren auf das Klimasystem sind etwa die Emission von Treibhausgasen in die Atmosphäre oder die Veränderung der Landoberfläche durch Beseitigung der natürlichen Bedeckung (Abb. 1).

Mögliche Antriebe einer Klimaänderung

Abb. 1: Mögliche Ursachen von Klimaänderungen

Einige dieser Antriebsfaktoren lassen sich in ihrer Wirkung leicht von einander unterscheiden, andere nur sehr schwierig. Ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal sind die Zeitskalen, in denen sie auf das Klimasystem wirken. So vollziehen sich Klimaänderungen durch plattentektonische Vorgänge nur sehr langsam über Hunderttausende und Millionen von Jahren. Die langfristigen Klimaphasen von rund 100 Millionen Jahren im Erdaltertum und Erdmittelalter sind z.B. durch große Verschiebungen der Kontinente und die Wirkung eines verstärkten Vulkanismus auf den CO2-Gehalt der Atmosphäre verursacht. Bei Gebirgsbildungen verstärkt sich auch die Erosion, deren chemische Prozesse Kohlendioxid aus der Atmosphäre verbrauchen. Voraussetzung für den Beginn des Eiszeitalters vor ca. drei Millionen Jahren war eine Senkung des CO2-Gehalts von über 1000 ppm auf weniger als 500 ppm. Auf wesentlich geringeren, aber immer noch sehr langen Zeitskalen vollziehen sich Schwankungen der Sonneneinstrahlung, die durch die Veränderungen der Erdbahnparameter bedingt sind. Sie sind in den letzten zwei bis drei Millionen Jahren verantwortlich für den Wechsel von Kalt- und Warmzeiten, der in einem Zyklus von etwa 100 000 Jahren erfolgt.

Sehr kurzfristige Schwankungen zeigen dagegen die Veränderungen der Solarstrahlung, die durch Aktivitäten auf der Sonne selbst bedingt sind, z.B. durch Sonnenfackeln und Protuberanzen. Sie folgen vor allem einem 11jährigen Zyklus, dem Schwabe-Zyklus. Noch kürzer wirken vereinzelte explosive Vulkanausbrüche, deren bis in die Stratosphäre geschleuderte Teilchen eine Abkühlung von in der Regel ein bis zwei Jahren bewirken. Noch wenig verstanden sind die internen Klimaschwankungen, die sich in Rhythmen von einigen Jahren (ENSO) bis Jahrzehnten (NAO, THC) vollziehen.

Zusätzlich kompliziert wird die Frage nach den Ursachen von Klimaänderungen dadurch, dass einzelne Anfangsursachen nicht selten durch Wechselwirkungen im Klimasystem verstärkt oder abgeschwächt werden können. So haben Abkühlungsimpulse durch eine verringerte Solarstrahlung ein Wachsen der Meereisfläche in der Arktis und Antarktis zur Folge, wodurch die Sonneneinstrahlung stärker reflektiert und die Abkühlung verstärkt wird. Ein kühlerer Ozean kann mehr CO2 aus der Atmosphäre aufnehmen, was den Treibhauseffekt verringert und ebenfalls einen Abkühlungstrend verstärkt. Bei der gegenwärtigen Erwärmung verlaufen diese Prozesse in umgekehrter Richtung. Außerdem wird eine Schwächung des Nordatlantikstroms angenommen, der der Erwärmung im Nordatlantikraum und Nordwest-Europa entgegenwirkt. Auch der Wasserkreislauf oder die Vegetation sind aktive Faktoren im Klimasystem, die einmal empfangene Änderungsimpulse an dieses zurückgeben.

Ursachen für KlimaänderungenZeitskalen der klimatischen Änderungen
PlattentektonikHunderttausende bis viele Millionen Jahre
ErdbahnparameterHunderttausend Jahre
Einzelne VulkanausbrücheWenige Jahre
SolaraktivitätJahre bis Jahrzehnte
interne KlimaschwankungenJahre bis Jahrzehnte
anthropogene TreibhausgasemissionenJahrzehnte

Für eine Erklärung der Klimaerwärmung im 20. Jahrhundert kommen plattentektonische Veränderungen ebenso wenig in Frage wie Schwankungen der Solarstrahlung durch Änderungen der Erdbahnparameter, da sie auf deutlich längeren Zeitskalen ablaufen. Explosive Vulkanausbrüche bewirken keine Erwärmung, sondern eine Abkühlung, die außerdem nur einige wenige Jahre anhält. Übrig bleiben als mögliche Ursachen für die aktuelle Erwärmung:

  1. interne Klimaschwankungen,
  2. die Solaraktivität,
  3. anthropogene Einflüsse.

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