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Der Begriff Klimaveränderung bezeichnet eine Veränderung des Klimas auf der Erde über einen längeren Zeitraum. Seit der Entstehung der Erde verändert sich das Klima ständig. Eine Klimaveränderung kann beispielsweise eine tendenzielle Abkühlung oder Erwärmung der Oberflächentemperatur über Jahrtausende bezeichnen.
Auch Eiszeiten oder die globale Erwärmung sind Klimaveränderungen. Eiszeiten entstanden durch natürliche Einflüsse. Die globale Erwärmung resultiert aus menschlichen Einflüssen; sie wird synonym oft auch Klimawandel genannt.
Inhaltsverzeichnis |
Klimaveränderungen können verschiedene Ursachen haben. Zahlreiche zyklische und nicht-zyklische Prozesse und Ereignisse wirken auf das Erdklima ein und verstärken oder neutralisieren sich gegenseitig. Einige dieser Einflussgrößen sind mittlerweile wissenschaftlich genau verstanden und allgemein akzeptiert, andere sind als grundsätzlicher Wirkungszusammenhang plausibel aber noch nicht quantifiziert, wieder andere sind aufgrund von guten Korrelationen der vermuteten Einflussgrößen mit bestimmten Klimadaten naheliegend, ihre Wirkungszusammenhänge sind aber noch nicht genau verstanden. Nachfolgend eine unvollständige Liste:
Sowohl die Erdbahn um die Sonne als auch die Neigung der Erdachse und damit die Einstrahlwinkel der Sonnenstrahlen in verschiedenen Breiten der Erde unterliegen längerfristigen Zyklen, die zuerst von dem serbischen Astrophysiker und Mathematiker Milutin Milanković untersucht und berechnet wurden und daher heute als Milanković-Zyklen bezeichnet werden. Die durch die Milankovitch-Zyklen verursachten Schwankungen der Energieeinstrahlung in die Atmosphäre sind zum Teil sehr groß und werden heute unter anderem für den Eiszeitenzyklus verantwortlich gemacht.
Die Sonne und die von ihr ausgestrahlte Solarenergie sind die treibende Kraft für den energetischen Antrieb des irdischen Wetters und Klimas. Offenbar hängen sowohl langfristige Klimaveränderungen als auch unser tägliches Wetter eng mit den Aktivitäten unserer Sonne zusammen.
So wie wir das Licht der Sonne täglich sehen, erscheint es uns stabil und gleichmäßig. Satellitendaten zeigen aber, dass sich in den für das menschliche Auge unsichtbaren Spektralbereichen teilweise starke Veränderungen sowie Schwankungen der Sonnenaktivität stattfinden. Die Solarkonstante unterliegt daher teils großen Schwankungen, welchen gerade in kleineren Zeitskalen, wenn also die Plattentektonik keine wesentliche Rolle spielt, die Veränderung des Klimas wesentlich mitbestimmt.
Zudem kommt von der Sonne ein ständiger Sonnenwind, der aus einem beständigen Strom elektrisch geladener Teilchen besteht und dessen Stärke stark variiert. Die Erfassung der Wechselwirkung zwischen der sich ändernden Sonnenaktivität und dem Magnetfeld unseres Planeten untersucht die Wissenschaft unter dem Begriff „Weltraumwetter“.
Die solaren Schwankungen lassen sich durch regelmäßige Änderungen im Magnetfeld der Sonne erklären. Das magnetische Verhalten der Sonne unterliegt wiederkehrenden zyklischen Schwankungen. Ein solcher Sonnenfleckenzyklus, also der Zeitraum zwischen einem Solarmaximum und einem erneuten Solarmaximum, dauert etwa elf Jahre. Auf dem Zyklus-Höhepunkt, der das letzte Mal 2001 erreicht worden ist, wird der Sonnenwind zu einem regelrechten Sonnensturm. Auf der Sonnenoberfläche ereignen sich dann gewaltige Eruptionen, die große Mengen energiereicher Partikel ins All schleudern. Die dabei freigesetzten Urgewalten entsprechen dabei etwa der Explosion von 66 Milliarden Hiroshima-Bomben. Die ersten Beobachtungen der Sonnenflecken gehen auf das Jahr 1610 zurück. Damals wurden diese unter anderen von Galileo Galilei mit einem Fernrohr gemacht. Regelmäßige Zählungen gibt es seit 1860 vom astronomischen Observatorium in Zürich.
Im Wesentlichen erforschen die Wissenschaftler drei Mechanismen, die den Zusammenhang zwischen Sonnenaktivität und der Wetter- und Klimaentwicklung auf der Erde erklären könnten:
Noch weiß man wenig über die Bedeutung, die den einzelnen Mechanismen zukommt. Auch ist kaum bekannt, ob es zwischen den Mechanismen Wechselwirkungen gibt. Neben dem schon angesprochenen 11-jährigen Zyklus wurden noch weitere beobachtet. So gibt es beispielsweise den Gleißberg-Zyklus, der alle 80 bis 90 Jahre wiederkehrt, oder einen anderen Zyklus von etwa 208 Jahren. Weiter kann die Sonne auch jahrzehntelang eine verringerte Aktivität aufweisen. Edward Maunder untersuchte 1890 die historisch beobachteten Sonnenflecken und entdeckte eine „Pause“ in den elfjährigen Zyklen zwischen 1695 und 1720 (Maunderminimum), die auffallend mit der „Kleinen Eiszeit“ zusammenfällt.
Die wohl wichtigste und anerkannteste Erklärung für die starke zeitliche Veränderung der mittleren Globaltemperatur – in Bezug auf sehr lange Zeitskalen – ist die Kontinentaldrift, also die Bewegung der Landmassen auf der Erde. Die Anordnung der Kontinente war nicht immer so, wie wir sie heute kennen. So bildeten das heutige Südamerika, Afrika, die arabische Halbinsel, Indien, Australien und die Antarktis bis vor 150 Millionen Jahren den großen Urkontinent Gondwana beziehungsweise Gondwania, welcher am geografischen Südpol lag. Es gab also damals Eis im Gebiet der heutigen Sahara.
Die Theorie, die die Kontinentaldrift als Grundlage hat, besagt, dass der Niederschlag an den Polen verstärkt eine Chance hat, Eis oder Schnee zu bilden, wenn sich dort Land befindet, da Land sehr viel mehr Sonnenstrahlen reflektiert als Wasser. Durch die stärkere Reflexion des Lichts kommt es dort zu einer lokalen Abkühlung und es entsteht Eis. Dieses Eis ist aufgrund seiner hohen Albedo noch besser dazu geeignet, Sonnenstrahlen zu reflektieren. Es kommt zu einer positiven Rückkopplung mit sinkenden Temperaturen und einer immer weiter fortschreitenden Eisbildung. Durch das im Eis gebundene Wasser sinkt jedoch auch der Meeresspiegel. Damit verbunden ist eine kleinere Wasseroberfläche und es kann daher aus den Meeren auch weniger Wasser verdunsten. Dies führt dazu, dass die Niederschläge im globalen Mittel zurückgehen und das Eis in der Folge auch weniger schnell wächst. Liegen die Pole im gegensätzlichen Fall über dem Meer, so ist es nur bei sehr tiefen Temperaturen möglich, dass sich Meereis bildet. Die gegenüber dem Meereswasser höhere Albedo führt auch hier zu einer sich selbst verstärkenden Eisbildung.
Die sich selbst verstärkende weltweite Abkühlung kommt erst dann zur Umkehr, wenn der CO2-Gehalt der Atmosphäre stark angestiegen ist. Dieser natürliche Treibhauseffekt entsteht dadurch, dass das von Vulkanen ausgestoßene CO2 wegen der großflächigen Vereisung weniger stark in Gesteinen und Biomasse gebunden wird und somit klimawirksam wird.
In unserer heutigen Zeit liegt der geografische Südpol auf einem Kontinent, der Antarktis. Als vor rund 25 Millionen Jahren eine Öffnung zwischen der Antarktis und Südamerika entstand, bildete sich der Antarktische Zirkumpolarstrom und eine verstärkte Vereisung setzte ein. Deshalb liegen heute rund 90 Prozent des irdischen Eises in der bis zu 4500 Meter dicken Eisdecke der Antarktis.
Große Vulkanausbrüche können zu einer mehrjährigen Abkühlung des Klimas führen. Gase und Asche werden dann weit hinauf in die Atmosphäre geschleudert. Insbesondere die Gase können dabei bis in die Stratosphäre (17 bis 50 km Höhe) gelangen. Durch photochemische Prozesse in der Atmosphäre können sich aus den Gasen winzige Partikel (Aerosole) bilden, die die Sonnenstrahlen reflektieren und damit die Einstrahlung von Wärmeenergie verhindern. Die Folge ist eine Abkühlung.
Der Vulkanausbruch des Laki-Kraters auf Island im Sommer 1783 hat wahrscheinlich zu dem extrem kalten Winter 1783/84 in Nordeuropa und Nordamerika sowie zu Ăśberschwemmungen in Deutschland im FrĂĽhjahr 1784 gefĂĽhrt (siehe Vasold 2004, unter Literatur). Im April 1815 brach der Vulkan Tambora auf Sumbawa, einer Insel die heute in Indonesien liegt, aus und verursachte offenbar das "Jahr ohne Sommer" (1816).
Weitere Faktoren die das Klima beeinflussen können, sind
Neben natürlichen Faktoren kann auch der Mensch das Klima beeinflussen. So kam die „Zwischenstaatliche Sachverständigengruppe für Klimaveränderungen“ (Intergovernmental Panel on Climate Change), die den Stand der Wissenschaft im Auftrag der Vereinten Nationen zusammenfasst, 2007 zu dem Schluss, dass die Erwärmung der Erdatmosphäre seit Beginn der Industrialisierung hauptsächlich durch die Anreicherung von Treibhausgasen durch den Menschen hervorgerufen wird.[1]
