Der Mensch-Klima-Komplex E-Book

Hans von Storch

• Herausgeber: Verlag J.H.W. Dietz Nachf.
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2023

Seitenzahl: 218

Beschreibung

Entscheidend für die Zukunft ist, wie viel wir über den menschengemachten Klimawandel wissen und was wir ernsthaft tun: Die Reduzierung von Treibhausgasen und die Anpassung der menschlichen Existenzgrundlagen an die Folgen der tatsächlichen Klimaveränderungen sind wichtig. Aber beides verlangt große Entwicklungsbereitschaft, so der Klimaforscher Hans von Storch. Wer den Klimawandel ernst nimmt, muss fragen, was Gesellschaft und Politik in Deutschland und Europa wirklich tun, um die weltweiten Emissionen von rund 40 Gigatonnen CO2 pro Jahr nennenswert zu senken. Investitionen, Innovationsförderung, kluge Entwicklungspolitik und viel Forschung sind erforderlich. Und der Westen sollte verstehen: Wir können nicht dem Rest der Welt Konsumverzicht predigen, nachdem wir auf seine Kosten reich geworden sind. Wir sollten wirtschaftlich attraktive Technologien anbieten, die nicht nur uns, sondern allen Gesellschaften dieser Welt helfen, ihren wachsenden Energiehunger klimafreundlich zu befriedigen.

Leseprobe

Hans von Storch

Der Mensch-Klima-Komplex

Was wissen wir? Was können wir tun? Zwischen Dekarbonisierung, Innovation und Anpassung

Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek

Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie;

detaillierte bibliografische Daten sind im Internet

unter http://dnb.dnb.deabrufbar.

ISBN 978-3-8012-0659-8 (Printausgabe)

ISBN 978-3-8012-7049-0 (E-Book)

© 2023 by

Verlag J. H. W. Dietz Nachf. GmbH

Dreizehnmorgenweg 24, 53175 Bonn

Umschlaggestaltung: Petra Bähner, Köln

Satz:

Kempken DTP-Service | Satztechnik · Druckvorstufe · Mediengestaltung, Marburg

E-Book-Herstellung: Zeilenwert GmbH, 2023

Alle Rechte vorbehalten

Besuchen Sie uns im Internet: www.dietz-verlag.de

Inhalt

Geleitwort von Jochem Marotzke

Geleitwort von Carl Friedrich Gethmann

Einleitung

Vorbehalt

1 Klimawandel

1.1 Das Klimasystem

1.1.1 Das globale System: Energiebilanzmodelle

1.1.2 Das regionale Klima wird vom globalen Klima gesteuert

1.1.3 Der Paradigmenwechsel des Klaus Hasselmann

1.2 Väter und Mütter der modernen Klimaforschung

1.2.1 Die vier Phasen der Klimaforschung

1.2.2 Der disziplinäre Kontext

1.3 Vergangene Klimaschwankungen

1.3.1 Verfügbare Daten

1.3.2 Bisherige Klimaschwankungen

1.3.3 Ideengeschichte

1.4 Kohlendioxidemissionen und -konzentrationen: Falsifizieren die Beobachtungen während des Coronalockdowns den behaupteten Zusammenhang?

2 Klimawissen

2.1 Wissen und Wissenschaft

2.2 Qualität wissenschaftlichen Wissens

2.2.1 Die CUDOS-Normen

2.2.2 Homogenität von Daten

2.3 Wissenschaftliche Ansätze

2.3.1 Modelle

2.3.2 Detektion und Attribution

2.3.3 Szenarien und Projektionen

2.3.4 Der Budgetansatz

2.4 Klimamodelle

2.4.1 Modellzwecke

2.4.2 Konstruktion

2.4.3 Klimaänderungsszenarien

2.4.4 Die angebliche Unmöglichkeit der Vorhersage in komplexen Systemen

2.4.5 Falsifikation möglich?

2.5 Der Wissensmarkt

2.5.1 Klimadeterminismus

2.5.2 Religion

2.5.3 Kipppunkte

3 Umgang mit dem menschgemachten Klimawandel

3.1 Mindern des Klimawandels

3.1.1 Dekarbonisierung: Beenden der weltweiten positiven Emissionen

3.1.2 Negative Emissionen

3.1.3 Geoengineering

3.2 Anpassung

3.2.1 Der Fall der Nordseesturmfluten

3.2.2 Die Sache mit der Instationarität

3.3 Die lokale Herausforderung

4 Wissenschaft als sozialer Prozess

4.1 Postnormale Wissenschaft

4.2 Honest Broker

4.3 Die Klimafalle

5 Klimawissenschaft und Politik

5.1 Stand der Klimapolitik

5.2 Die unbequeme Demokratie

5.3 Konstruktive Rolle der Wissenschaft

5.4 Apollo Projekte und der Verzicht auf den Beistand von St. Florian

Ausblick

Danksagung

Literatur

Eigenplagiate

Geleitwort von Jochem Marotzke

Nur wenige Menschen können sowohl den naturwissenschaftlichen als auch den sozialwissenschaftlichen Teil des Zusammenspiels von Klima und Gesellschaft fachkundig erörtern. Die beiden Wissenssysteme sind so unterschiedlich in ihrer Denk- und Vorgehensweise, dass der Spagat höchst schwierig ist. Diese Schwierigkeit führt dann regelmäßig dazu, dass das »andere« Fachgebiet unterkomplex abgearbeitet wird. Das führt etwa bei naturwissenschaftlich bewanderten Personen zur nur oberflächlich plausiblen Frage, warum denn das viele Wissen zum menschengemachten Klimawandel nicht endlich zum effektiven Handeln hin zu mehr Klimaschutz führen würde. Oberflächlich ist die Frage deshalb, weil generell gesellschaftliches und politisches Handeln nicht primär – und vielleicht sogar nicht einmal maßgeblich – vom Wissen über den Klimawandel bestimmt wird. Wie also das Umgehen mit dem Klimawandel gesellschaftlich verhandelt wird, ist eine komplizierte und nur unzureichend verstandene Angelegenheit.

Hier setzt Hans von Storchs Buch an. Der Autor war in seiner aktiven Zeit nicht nur Professor für Meteorologie, sondern auch Mitglied der sozialwissenschaftlichen Fakultät. Er gehörte zu den Pionierinnen und Pionieren um Klaus Hasselmann, die als Erste den menschlichen Fingerabdruck in der globalen Erwärmung identifizierten. Er gehörte aber auch zu den Ersten, die auf die unvermeidbare Notwendigkeit hinwiesen, dass wir Menschen uns an einen Klimawandel anpassen müssen, denn ihn komplett zu vermeiden ist unmöglich. Anpassung erfordert Wissen über den Klimawandel auf regionaler und lokaler Skala, eine große naturwissenschaftliche Herausforderung. Auf die Notwendigkeit der Anpassung hinzuweisen, riskierte aber auch einen politischen Streit, denn mancherorts wurde dieser Hinweis als Verrat an der guten Sache gesehen. Man habe ja bereits aufgegeben, den Klimawandel zu verhindern.

Hans von Storch war aber auch in einer ganz anderen Richtung Pionier: Er erkannte früher als fast alle anderen, dass der oben genannte Spagat erfolgen muss und dass er nur dann qualitativ hochwertig durchgeführt werden kann, wenn das »andere« Fachgebiet mit fachlicher Autorität vertreten wird. Diese Erkenntnis war der Beginn einer langen und fruchtbaren Zusammenarbeit mit dem Soziologen Nico Stehr und kulminierte vielleicht in Hans von Storchs eigener Berufung in der Soziologie.

Das vorliegende Buch spannt den Bogen von den Anfängen der Klimaforschung in der Antike, mit dem Menschen im Mittelpunkt, erläutert die Dominanz der physikalischen Betrachtungsweise ab der Mitte des 20. Jahrhunderts und führt hin zur gegenwärtigen immensen fachlichen Verbreiterung des Klimadiskurses. Besonders nachdenklich stimmte mich die Analyse, dass die heute teilweise vorzufindende Vorstellung, es sei ja alles vom Klima bestimmt und der Klimawandel mache künftiges Leben nahezu unmöglich, eine modifizierte Form des frühen Klimadeterminismus darstellt. Ich wünsche mir, dass dieses Buch seinen Leserinnen und Lesern hilft, den menschengemachten Klimawandel als zwar gravierendes, aber nicht gesellschaftlich alles andere dominierende Phänomen zu verstehen.

Im März 2023

Jochem Marotzke Max-Planck-Institut für Meteorologie sowie Centrum für Erdsystemforschung und Nachhaltigkeit, Universität Hamburg

Geleitwort von Carl Friedrich Gethmann

Mit diesem Buch fasst der Klimaforscher Hans von Storch Arbeiten zu einer »Summe« zusammen, die seit den 70er-Jahren des vorigen Jahrhunderts über Jahrzehnte entstanden und weiterentwickelt worden sind. Von Storch ist von Haus aus Mathematiker, der seine primäre Kompetenz im Bereich naturwissenschaftlicher Modellierung sieht. Er hat jedoch sehr früh erkannt, dass die sich aus den Ergebnissen der Klimaforschung zu diskutierenden politischen Fragen nur in Zusammenarbeit mit Sozialwissenschaftlern zu formulieren sind. Dabei besteht er darauf, die fachlichen Zuständigkeiten naturwissenschaftlicher Disziplinen mit denen der Sozialwissenschaften und schließlich den Zuständigkeitsbereichen politischen Handelns zwar aufeinander zu beziehen, aber die jeweiligen Kompetenzen nicht miteinander zu vermischen.

Ein großer Teil des Buches widmet sich der Darstellung der Bedingungen und Formen der Wissensbildung im Rahmen der Klimaforschung. Von Storch wendet sich dezidiert gegen ein Erkenntnismodell, gemäß dem es die Aufgabe wissenschaftlicher Wissensbildung sei, letzte Gewissheit und unerschütterliche Sicherheit des Wissens zu erreichen. Von Storch kritisiert, dass manche Klimaforscher gegenüber der Politik den Eindruck erwecken, ihre Forschungsergebnisse seien endgültig, sozusagen ewig. Auf dieser Grundlage könnte man gar nicht erklären, wieso es inzwischen einen 6. ICPP-Bericht gibt und auch in Zukunft weitere Berichte zu erwarten sind. Von Storch kritisiert den in diesem Gestus liegenden Verstoß gegen grundlegende wissenschaftstheoretische Postulate. Eine wichtige Rolle spielt dabei die Unterscheidung von der statistischen Abgrenzung zwischen natürlichen und anderen Einflüssen (Detection) und der plausiblen Bestimmung der Ursachen (Attribution) von Klimaphänomenen. Feststellungen vom Typ »Der neuliche Taifun war der stärkste, der in der Region jemals beobachtet wurde« sind wissenschaftlich ohne Pointe, weil extreme Ereignisse immer möglich sind und zudem niemand bestreiten wird, dass die Meteorologen ihre Aufzeichnungen richtig interpretieren und mit ihren Thermometern richtig umgehen. Wichtig dagegen ist die Beantwortung der Frage, ob dieses Ereignis nicht nur selten war, sondern auf eine Ursache zurückzuführen ist. Die Detektionsfrage wird durch eine probabilistische Analyse der Wetterbeobachtungen geprüft, für die Erklärung werden die Beobachtungen mit »Klimamodellen« gedeutet.

Klimamodelle sind komplexe mathematische Realisierungen unserer Konzepte vom Funktionieren und von der gegenseitigen Abhängigkeit der Klimakomponenten. Sie sind Approximationen des wirklichen Klimasystems. Von Storch versucht in einer für den Laien verständlichen Weise Struktur und Funktion der Klimamodelle zu verdeutlichen, dabei aber auch die Komplexität des Verfahrens der wissenschaftlichen Erklärung durch Modellierung zu verdeutlichen.

Sehr viel Raum widmet von Storch der Frage, wie diese Modelle, insbesondere die in ihnen vorausgesetzten Gesetzes(artigen)-Aussagen epistemisch zu kontrollieren und hinsichtlich ihrer »Güte« zu evaluieren sind. Auch diesbezüglich kann es aus systematischen Gründen keine endgültige Wahrheit geben. Von Storch bezieht sich daher ausführlich auf die Frage der Falsifizierbarkeit im Sinne Karl Raimund Poppers. Danach werden Formen wissenschaftlicher Systematisierung (Hypothesen, Theorien, Modelle etc.) nicht durch Erfahrung bewiesen, sondern versuchsweise durch Erfahrung widerlegt. Eine Pluralität bei den Formen wissenschaftlicher Systematisierung diskreditiert nicht nur das Unternehmen »Wissenschaft« nicht, sondern ist in Ansehung einer möglichst großen Reserve von Instrumenten wünschenswert.

Von Storchs Betonung der Falsifizierbarkeit von Erkenntnis gibt dem Philosophen Anlass, auf die Gefahr der Denunzierung des Zweifels durch die unbedachte Verwendung des Ausdrucks »Klimaskepsis« aufmerksam zu machen. Wer eine Erkenntnis leugnet, gibt vor, es selbst besser zu wissen; wer dagegen an einer Erkenntnis zweifelt, fordert sich und andere dazu auf, an der Verbesserung ihrer Begründung zu arbeiten. Dem Philosophen ist es ein Anliegen, auf die Bedeutung des Zweifels für die Konstitution des Wissens hinzuweisen. Seit Descartes ist der Zweifel der Antrieb zur Wissensbildung, die auf Intervention in die Natur etwa durch Experiment in Verbindung mit mathematischen Instrumenten beruht. Der Zweifel als Antrieb der Wissensbildung hat zu Beginn der Neuzeit das in Antike und Mittelalter in diese Rolle gerückte Staunen abgelöst.

Die Klärung des Verhältnisses von Klimawissenschaft und Politik ist ein zentrales Anliegen dieses Buches. Der Autor sieht die Gefahr, dass in der politischen Debatte die Klimawissenschaften instrumentalisiert werden, um durch die Hinweise auf nachteilige Folgen der vom Menschen verursachten Klimaänderungen politische Zwecke zu rechtfertigen, die mit der Minderung der Freisetzung von klimawirksamen Gasen und der Anpassung (»Adaption«) an nicht vermiedene Klimaänderungen nichts zu tun haben. Von Storch tritt einem politischen Determinismus entgegen, der den Eindruck erweckt, durch die Ergebnisse der Klimaforschung seien politische Strategien eindeutig festgelegt. In diesem Zusammenhang spricht er provokativ von der »Klimafalle«, in die die Klimawissenschaft hineingezogen wird. Unter dem Stichwort der »Alternativlosigkeit« wird eine Entwissenschaftlichung von Wissenschaft und eine Entpolitisierung von Politik, die eigentlich ein Aushandlungsprozess widerstreitender gesellschaftlicher Interessen sein soll, bewirkt. Zur Klimafalle gehört auch die von Aktivisten und Politikern unterstellte Überzeugung, dass die Erwärmung der Atmosphäre das einzige politische Problem sei, über das nachzudenken sich lohnt. Demgegenüber ist darauf hinzuweisen, dass gegenwärtig erheblich mehr Tote durch die Welthungerkatastrophe zu beklagen sind als durch die Erwärmung. Gegenüber dem Themen-Monismus ist darauf zu bestehen, dass es die Aufgabe der Politik ist, eine größere Zahl von Menschheitsfragen nach sehr unterschiedlichen Kriterien zu bearbeiten. Dazu kann Wissenschaft allenfalls eine unterstützende Rolle spielen.

In diesem Zusammenhang ist auch auf die Gefahr einer nachlässigen Verwendung des Ausdrucks »Klimaschutz« hinzuweisen. Von Storch betont immer wieder, dass das Klima die Statistik des Wetters ist. Eine Statistik ist kein Schutzgut. Schutzgüter könnten sein: Gesundheit und Überleben der Menschen, wirtschaftlicher Wohlstand, bestimmte soziale Lebensformen, Kulturgüter, Landschaften, Ökosysteme. Da man nicht alles mit gleichem Aufwand schützen kann, sind entsprechende Präferenzen überhaupt erst zu entwickeln – eine politische Aufgabe, die durch den Ausdruck »Klimaschutz« eher vernebelt als herausgearbeitet wird.

Diese Zeilen werden niedergeschrieben, während sogenannte Klimaaktivisten, unterstützt durch manche Wissenschaftler und Politiker, die Anliegen einer wissenschaftlich gestützten Klimapolitik durch Belästigung und Schädigung unbeteiligter Bürger und Sachbeschädigungen bis hin zu Straftaten diskreditieren. Gegenüber ideologisch motiviertem Unfehlbarkeitsgebaren ist die Stimme der Vernunft, die Hans von Storch durch dieses Buch erhebt, eine intellektuelle Wohltat. Deswegen möge dem Buch große Verbreitung und Aufmerksamkeit beschieden sein.

Im Februar 2023

Carl Friedrich Gethmann

Einleitung

Das Klima ist weltweit folgenreichen Veränderungen unterworfen. Die vom Menschen verursachten Freisetzungen von Treibhausgasen in der jüngeren Vergangenheit und der absehbaren Zukunft, vor allem die Verbrennung von Kohle, Öl und Gas, führen fast überall zu höheren Temperaturen von Luft und Meer, zu einer Verminderung der Meereisbedeckung, zu einem Rückgang der meisten Gletscher, zu kleineren Schneeflächen, aber auch zu einer erhöhten Neigung von Starkniederschlägen sowie zu einem Anstieg der Meeresspiegel. Allerdings ist die Klimaänderung durchaus nicht nur der Freisetzung von Treibhausgasen geschuldet. Es gibt noch eine Reihe weiterer Faktoren, die vom Menschen ausgehen, insbesondere die Freisetzung von Schwebeteilchen, sogenannten Aerosolen, und deren gasförmigen Vorläufern. Auch Änderungen der Landoberfläche einschließlich der Entwicklung von Städten und Metropolregionen spielen eine beträchtliche Rolle. Daneben gibt es natürliche »Antriebe«, gleichsam klimainterne Vorgänge, wie sie von dem 2021 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichneten Klaus Hasselmann herausgestellt wurden, außerdem kosmische Veränderungen durch die Stellung der Erde zur Sonne und die damit verbundene regelmäßige Folge der Jahreszeiten, die Gegenwart vulkanischer Aerosole in der Atmosphäre oder die veränderliche Aktivität der Sonne. Neben dem menschgemachten Klimawandel gibt es also auch natürlichen Klimawandel.1 Es ist Aufgabe der Klimaforschung, aktuelle Veränderungen zwischen menschgemacht und natürlich zu unterscheiden. Dies hat sie getan: Der weit überwiegende Anteil der derzeitigen Klimaänderungen hat mit dem Treibhauseffekt zu tun, also mit der Freisetzung vor allem von Kohlendioxid und Methan.

Diese immer deutlicher werdenden Änderungen stellen sich in den Wetterstatistiken – dem Klima – dar und werden mit aufwendigen Klimamodellen entschlüsselt. Das sich stetig verbessernde wissenschaftlich erarbeitete Wissen zum anthropogenen Klimawandel wird in den Berichten der Arbeitsgruppe I des Intergovernemental Panel of Climate Change (IPCC) mit einer erdrückenden Fülle an belastbaren Fakten analysiert und zusammengefasst.2

Inzwischen geht es nicht mehr darum, ob diese Deutung der Veränderungen und die sich daraus abgeleiteten Erwartungen für die Zukunft zutreffen oder nicht. Sie tun es. Es geht darum, wie wir Menschen mit dieser Perspektive und den prognostizierten Wetterszenarien der Zukunft umgehen.

In den frühen Jahren der Klimadiskussion – und in gewissen Umfang stehen wir da noch immer – wurde nur die Vermeidung von Faktoren eingefordert, die den Klimawandel befördern, und jeder Hinweis darauf, dass es auch notwendig sein könnte, sich dem Wandel anzupassen, als Defätismus abgelehnt. Dabei war doch schon früh klar, dass nicht jeder Klimawandel vermieden werden kann und dass eine Anpassung an eben diesen unvermeidbaren Klimawandel unumgänglich ist und sein wird. Früher wurde suggeriert, es ginge um Vermeidung oder Anpassung. Mir ist sehr wichtig hier klarzustellen: Tatsächlich geht es um Vermeidung und Anpassung.

Diese Herausforderung von Vermeidung und Anpassung ist ein zentraler Punkt in diesem Buch. Dazu muss man zunächst die Quantitäten benennen und begreifen, also die schiere globale Menge an Emissionen, um die es geht, denn die Erderwärmung ist ein globales Problem: Wir müssen die Freisetzung von derzeit jährlich 35 bis 40 Gigatonnen Kohlendioxid – also 35 bis 40 Milliarden Tonnen – binnen zwei bis drei Jahrzehnten beenden. (Zum Vergleich: Die gesamte EU setzte 2020 etwa 3,3 Gigatonnen CO2 frei – wenn man die Emissionen in anderen Ländern zur Ermöglichung unseres Konsums hinzunimmt, so ist das circa ein Zehntel der Gesamtmenge.) Das 1,5-Grad-Ziel der Pariser Klimakonferenz von 2015 erscheint aus heutiger Sicht utopisch. Selbst das 2-Grad-Ziel wird nur mit größter Anstrengung erreichbar. Wirkungsvolle Lösungen lassen sich aber nur finden, wenn wir offen und ohne Scheuklappen miteinander diskutieren und die derzeit eingeschränkten Potenziale freier Diskussion und ergebnisoffener Wissenschaft wieder entfalten und nutzen können.

In diesem Buch wird die Herausforderung des menschgemachten Klimawandels, seiner Folgen und des Umgangs damit in fünf Kapiteln erörtert. Im ersten Kapitel wird das robuste, naturwissenschaftlich konstruierte3 Wissen über den menschgemachten Klimawandel und seine Perspektiven skizziert. Im zweiten Kapitel werden die Werkzeuge dargestellt, mit denen die Klimaforschung ihre Erkenntnisse gewinnt und wie dieses Wissen für die Bestimmung der Perspektiven des Klimawandels genutzt wird. Im dritten Kapitel geht es um die Frage »Was tun?« in Form von vier einander nicht ausschließenden Optionen für den Umgang mit dem Klimawandel: die Minderung der Freisetzung von klimawirksamen Gasen (»Mitigation/ Vermeidung«), die Herausfilterung von früher in die Atmosphäre emittierten Gasen (»negative Emissionen«), die Minderung des Effekts der erhöhten Treibhausgaskonzentrationen (»Geoengineering«), und schließlich die Anpassung (»Adaption«) an nicht vermiedene Klimaänderungen. Im vierten Kapitel wird dem Umstand nachgegangen, dass Klimaforschung ein sozialer Prozess ist, und im fünften Kapitel erörtert, wie der Klimawandel in Deutschland in der Öffentlichkeit verhandelt wird. Detaillierter:

Kapitel Klimawandel: Hier wird das moderne Konzept des Klimas und seiner Veränderlichkeit skizziert. Wir lernen es zunächst als globale Wärmekraftmaschine kennen, und dann, dass das regionale Klima immer Ausdruck einer globalen Rahmung einerseits und ihres Zusammenspiels mit regionalen geografischen Details andererseits ist (in der Wissenschaft sprechen wir vom Downscaling-Konzept). Das stochastische Klimamodell von Klaus Hasselmann zeigt auf, dass »nicht jeder Rauch auf ein Feuer« hinweist. In einem historischen Abschnitt werden schließlich die verfügbaren Daten, vergangene Klimaschwankungen und deren Deutung angesprochen und erläutert.

Kapitel Klimawissen: Jetzt wird es ein wenig anstrengender. Denn es geht um Grundlagen. Klimawissen ist in der Gesellschaft in diverser Art zu finden. Eine Art von Wissen ist wissenschaftlich konstruiert. Dabei kommen Beobachtungsdaten und Klimamodelle zum Einsatz, die mithilfe statistischer Methoden bewertet werden. In diesem Kapitel werden zwei grundsätzliche methodische Aspekte diskutiert: zum einen, wie man aus dem Meer der natürlichen Klimavariabilität jene Signale herausfiltert, die auf vermehrte Treibhausgase in der Atmosphäre hinweisen, und zum anderen die Erstellung von Szenarien, wie mögliche Zukünfte aussehen könnten.

Klimamodelle spielen in der Wahrnehmung der Klimaforschung eine besondere Rolle. Doch der Begriff »Modell« wird in Öffentlichkeit und in verschiedenen wissenschaftlichen Disziplinen sehr unterschiedlich verwendet. Daher wird das Konzept »Modell« zunächst allgemein vorgestellt, um dann auf die Terminologie in der Klimaforschung einzugehen. Jedes Modell steht unter einem allgegenwärtigen Zweckvorbehalt. Was bedeutet das für die Klimaforschung? Und was ist unter Begriffen wie »quasirealistischen« Klimamodellen und Schlüsselbegriffen wie »Zustandsgrößen«, »Erhaltungsgrößen« und »Parametrisierungen« zu verstehen?

Am Ende dieses Teils wird über die Ideengeschichte der Klimaforschung gesprochen. Neben dem wissenschaftlichen Wissen gibt es ja auch kulturell tradierte Wissensansprüche, die gesellschaftlich wirkmächtig sind. Auf diesem Wissensmarkt tummeln sich neben Religionen sogar rassistische Narrative wie der »Klimatische Determinismus«.

Kapitel Umgang mit dem Klimawandel: Hier geht es um die Optionen, die wir weltweit haben. Stichworte sind »Anpassung« (an den Klimawandel) und »Mitigation«, also die »Minderung« oder »Abschwächung« des Klimawandels. Von klimaaktivistischer Seite wird bisweilen suggeriert, dass dies Alternativen seien, dass es sich um ein klares »oder« handele. Dies ist unzutreffend. Es muss »und« heißen. Denn erstens ist ein messbarer Klimawandel längst eingetreten, und zweitens wird dieser sich noch verstärken, selbst wenn wir bei seiner Begrenzung überaus erfolgreich sein sollten.

Kapitel Wissenschaft als sozialer Prozess: Da Wissenschaft von Menschen gemacht wird, sind die Wissenschaftler und ihre Arbeit Teil einer Gesellschaft und damit eines sozialen Prozesses. Es lohnt, sich dies zu vergegenwärtigen. Was ist »Postnormale Wissenschaft« und was bedeutet sie für die Gesellschaft? (Abschnitt 4.1, S. 155 ff.). Welche Rolle spielt der »ehrliche Makler« für die Wissenschaftskommunikation? (Abschnitt 4.2, S. 159 f.). Und was bedeutet es für die Klimaforschung, wenn die Rollen von Wissenschaft und Politik vermischt werden? Wenn Wissenschaft entwissenschaftlicht und Politik entpolitisiert wird? (Abschnitt 4.3, S. 161 f.).

Kapitel Klimapolitik: Im traditionellen Sinne besteht die Rolle wissenschaftlichen Wissens im politischen Willensbildungsprozess darin, ein Spektrum von Handlungsoptionen bereitzustellen und sie im Hinblick auf ihre Wirkung und Effizienz zu bewerten, nicht aber darin, Lösungen vorzugeben. Dieses Verständnis entspricht dem Grundsatz »Listen to the science«. Heutzutage gibt es aber auch andere Rollenvorstellungen, die lauten »Follow the science«: Danach sieht man die Wissenschaft beziehungsweise die dominanten Wissenschaftler als Lenker, die eine etwas zögerliche Gesellschaft zum Richtigen führen. Viele wünschen sich das. Denn derzeit erscheint ihnen die Klimapolitik als stark gebremst, wenn nicht sogar in Lähmung verfallen (Abschnitt 5.1, S. 166 f.). In dieser Situation werden hier und da ungeduldige Rufe laut, den demokratischen Willensbildungsprozess auszusetzen (Abschnitt 5.2, S. 168 f.), obwohl die Erfahrung der letzten Jahrzehnte darauf verweist, dass offene Gesellschaften tatsächlich besser mit großen Krisen umgehen können als autokratische Regime.

Es stellen sich also die Fragen: Können und sollen Wissenschaftler in den Prozess der politischen Willensbildung eingreifen? Gibt es hier eine konstruktive Rolle der Wissenschaft? (Abschnitt 5.3, S. 170 ff.)

Eine für viele Menschen dringende und verständliche Frage ist, was sie selbst tun können, um zur Überwindung der »Klimakrise« beizutragen. Hier steht oft der Verzicht auf Tätigkeiten und Verhaltensweisen im Raum, die grundsätzlich klimaschädlich sind, aber für sich genommen nur eine geringe Wirkung haben. Dabei werden viele Menschen von der Hoffnung geleitet, dass aus diesen kleinen Aktionen ein nennenswerter Hebel mit einer Wirkung auf globaler Ebene werden könnte und somit ein Vorbild für die eigene Gesellschaft sei. Vermutlich ist das leider eine Illusion. Aber es gibt eine Alternative, die im letzten Abschnitt 5.4 (S. 173 ff.) unter dem Stichwort »Apollo-Projekte« erörtert werden soll.

1Hier gibt es eine unerfreuliche Inkonsistenz in der politischen Kommunikation: Der »UN-Klimarat« IPCC bezeichnet alle Arten der Änderung des Klimas als Klimawandel, während UNFCC mit diesem Wort nur die menschgemachten Änderungen assoziiert [56].

2Die Berichte des IPCC können hier heruntergeladen werden <https://www.deipcc.de/270.php.>. Besonders empfehlenswert für Fachferne sind die »Zusammenfassungen für politische Entscheidungsträger« (SPM), die die Hauptaussagen der verschiedenen Kapitel wiedergeben.

3Dass wissenschaftliche Aussagen »konstruiert« sind, ist eine fast triviale Aussage, aber es lohnt, daran bisweilen zu erinnern. Es sind nicht irgendwelche verborgenen Wahrheiten, die kluge oder glückliche Menschen entdecken, sondern aus Daten, Theorien und Überlegungen abgeleitete Folgerungen. Bisweilen wird impliziert, dass das Wort »Konstruktion« auf eine Beliebigkeit der Aussage hinwiese, eventuell mit zweifelhaften Methoden erzeugt wurde. Dies ist unzutreffend.

Vorbehalt

Die Überlegungen und Beobachtungen zu gesellschaftlicher Dynamik und der Wechselwirkung von Wissenschaft und Politik stehen unter dem Vorbehalt der jeweiligen Kultur der Gesellschaften. Der Autor dieses Buches kennt aber nur westliche Gesellschaften mit einiger Tiefe, sodass ein Autor mit asiatischem, afrikanischem oder südamerikanischem Hintergrund zu anderen Einschätzungen kommen könnte. Auch ist mit »Wissenschaft« meist Naturwissenschaft gemeint.

1 Klimawandel

Klima – das ist die Statistik des Wetters, in Atmosphäre, Ozean, in Gletschern und Meereis. Klimaforschung fragt danach, wie bestimmte Zustände und welche Zustände zu diesen Statistiken führen, wie sie sich verändern, wie das Klimasystem funktioniert und wie es auf externe Störungen reagiert. In den letzten 50 Jahren sind hier gewaltige Fortschritte gemacht worden. Inzwischen geht es fast nur noch um den Klimawandel, der sich seit 30 Jahren immer deutlicher ausprägt.

Klimaforschung ist kein fest umrissenes Forschungsgebiet, eigentlich auch keine eigene Disziplin. Ihre Hauptgegenstände sind die Dynamik des Klimas, seine Veränderung in Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft, die Wirkung von Klima und Klimawandel auf die Gesellschaft und die natürliche Umwelt, aber auch die gesellschaftliche Wahrnehmung des Klimas und des Klimawandels.

Der erste Punkt, die Dynamik des Klimas, dreht sich um die Frage, wie die Teilsysteme des Klimas, die Atmosphäre, Ozeane, die Kryosphäre, also zum Beispiel die Eisschilde der Arktis und Antarktis, funktionieren, wie sie miteinander interagieren und wie sie auf »externe« Störungen reagieren. Hier kommen klassische Felder wie Ozeanografie, Meteorologie und Glaziologie zum Einsatz. Dabei geht es um so komplizierte Fragen wie »Was bestimmt die meridionale Erstreckung der Hadley-Zelle?« Oder um wichtige Prozesse wie etwa der vertikale Wärme-, Feuchte- und Salztransport in der Atmosphäre oder im Ozean.

Der zweite Punkt, die Veränderung des Klimas in Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft, braucht Beobachtungsdaten, die den Zustand des Klimas und seiner zeitlichen Veränderungen ermöglichen. Die Klimagrößen, also Statistiken von Wettervariablen, können selbst nicht beobachtet werden. (Wie beobachtet man einen globalen Mittelwert?) Aber sie können mathematisch abgeleitet oder aus Stellvertretervariablen wie Baumringdicken, Eisbohrkernen, Gesteinsschichtungen oder anderen sogenannten »Proxydaten« geschätzt werden. Die »Beobachtung« der Wettervariablen kann eine sehr komplexe Aufgabe sein, etwa wenn man an jene Daten denkt, die von Satelliten registriert werden. Hier geht es also um Messtechnik, Übertragungstechnik, um statistische Analyse und die Umkehrung von Ursache-Wirkungs-Mechanismen, wenn man zum Beispiel Strahlung von einem Satelliten aus misst und dann versucht, aus den Ergebnissen auf die verursachenden Temperaturen zu schließen.

Bei den Punkten eins und zwei spielen mathematisch-physikalisch-orientierte Disziplinen die Hauptrolle; beim dritten Punkt, der Wirkung von Klima und Klimawandel auf Gesellschaft und natürliche Umwelt, stehen hingegen Geografie, Umweltwissenschaften und Ökologie im Vordergrund. Bis in die Mitte des 20. Jahrhunderts war die Geografie die führende Wissenschaft auf dem Klimagebiet – was implizierte, dass die Wirkung des Klimas auf Mensch und Natur ein integraler Bestandteil der Klimaforschung war. Hierzu gibt es eine lange Ideengeschichte, wie zum Beispiel die, dass das Klima die Ausprägung von Gesellschaften bestimmt oder konditioniert haben soll – darüber sprechen wir später im Abschnitt 2.5.1 (S. 104 ff.) »klimatischer Determinismus«.

Die Vergangenheit hat beim Thema Klima und Klimawandel zwei Dimensionen: zum einen die Rekonstruktion von Klimaschwankungen in historischen Zeiten und die Bestimmung, wie groß natürliche Klimaschwankungen waren. Letzteres wird für den Detektions- und Attributionsprozess (Abschnitt 2.3.2, S. 76 ff.) benötigt. Detektion heißt es, wenn festgestellt wird, dass es Veränderungen jenseits zufälliger Schwankungen im Klimasystem gibt, also zum Beispiel menschliche Einflüsse; die Attribution (was so viel heißt wie »Zuschreibung«) sucht dann quasi nach den Verantwortlichen. Die zweite Dimension betrifft die Ideengeschichte von Klima und Klimawandel, die nicht nur interessant ist, sondern auch hilft zu verstehen, wie die Gesellschaft gegenwärtigen mit dem Thema umgeht.

1.1 Das Klimasystem

In diesem Abschnitt wird zunächst die Atmosphäre als Wärmekraftmaschine vorgestellt, die durch kurzwellige Strahlung erwärmt und deren ausgleichende Kühlung durch langwellige Abstrahlung gewährleistet wird (Abschnitt 1.1.1, S. 23 ff.), dann wird erklärt, wie das regionale Klima durch das globale konditioniert ist (Abschnitt 1.1.2, S. 25 ff.), und schließlich werden das Verständnis des Klimasystems als ein stochastisches System und dessen Signifikanz in Abschnitt 1.1.3 (S. 30 ff.) skizziert.

1.1.1 Das globale System: Energiebilanzmodelle

Die einfachste Erklärung des Klimas der Erde und anderer Planeten leitet sich aus dem Prinzip der Erhaltung der Energie ab: Um einigermaßen unveränderliche Temperaturbedingungen auf der Erde zu haben, müssen die empfangene und die abgegebene Energie gleich groß sein. Natürlich nur im Zeitmittel. Die Erde empfängt Energie von der Sonne in Form kurzwelliger Strahlung; und sie gibt Energie ab ins Weltall durch langwellige Strahlung (Wärmestrahlung). Man spricht vom Energiebilanzmodell, wie es in Abbildung 1.1 (S. 24) skizziert ist.

Gäbe es keine Atmosphäre, so läge die Durchschnittstemperatur an der Erdoberfläche – sieht man einmal von den Prozessen im Erdinnern ab – bei ungefähr minus 4 Grad Celsius! Aber es gibt ja nun einmal die Atmosphäre, und die behindert die Strahlung, also das Sonnenlicht, beim Durchgang. Dabei helfen zum einen vor allem die Wolken, aber auch Schnee und Eis am Boden, die kurzwellige Strahlung zurückwerfen, bevor sie in den Boden eindringt. Zum anderen hat die Atmosphäre die Neigung, Teile der langwelligen, infraroten (Wärme-)Strahlung aufzunehmen und sie dann in alle Richtungen, einschließlich zum Erdkörper, wieder abzugeben.1 Summa summarum ergibt sich so eine Mitteltemperatur von ungefähr 15 Grad Celsius, die tatsächlich nahe am wirklich beobachteten Wert liegt. Durch die Veränderung der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre wird die Neigung des Einfangens und Umverteilens der Wärmestrahlung aber verändert. Die von einer erhöhten Konzentration an Kohlendioxid und anderen Treibhausgasen verursachte Veränderung nennt man den Treibhauseffekt.

Abb. 1.1 Skizze der Energiebilanz des Klimasystems. E steht für die kurzwellige Einstrahlung, ßE für den reflektierten Anteil kurzwellige Strahlung; A von der Erdoberfläche ausgehende Wärmestrahlung, (1 - α) A der Anteil der Wärmestrahlung, der von der Atmosphäre aufgenommen und zurückgeworfen wird, und αA der Teil, der schlussendlich die Erdatmosphäre verlässt. »Oceanic mixed layer« ist die oberste durchmischte Schicht des Ozeans.

Der Ausgleich von Ein- und Ausstrahlung findet natürlich nicht am gleichen Ort statt. In den Tropen wird relativ mehr kurzwellige Strahlung aufgenommen und in den mittleren und hohen Breitengraden relativ mehr langwellige Strahlung abgegeben. Um dies zu ermöglichen, muss die Energie transportiert werden, und das geschieht durch die Winde in der Atmosphäre und die Strömungen im Ozean. Sie sind unsere großen, globalen Energieverteiler. Für die Atmosphäre sind die Windsysteme in Abbildung 1.2 skizziert. In den Tropen erkennt man die Passatwinde, die mit der sogenannten Hadley-Zelle verbunden sind – gleichsam das atmosphärische Zirkulationszentrum. In den mittleren Breiten sehen wir hingegen die meist ostwärts gerichtete Zugbahn unserer Tiefdruckgebiete. Die Atmosphäre ist eine wahre Wärmekraftmaschine.

Abb. 1.2 Skizze der allgemeinen Zirkulation der Atmosphäre [82].

1.1.2 Das regionale Klima wird vom globalen Klima gesteuert