15.12.2009 – Sonneneinstrahlung Schuld? Vor 60 Jahren schmolzen die Schweizer Gletscher schneller als in den letzten Jahren

16. Dezember 2009

Zürich – Überraschende Resultate lieferten neueste Studien von Schweizer Forschern zum Thema Klimawandel: Sie fanden heraus, dass die Gletscher in den 1940er-Jahren rasanter geschmolzen sind, als sie es heute tun. Wie die Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH) am Montag berichtete, sehen die Wissenschafter die Ursache dafür in der geringeren Aerosolverschmutzung der Atmosphäre.

In der Schweiz wird laut ETH der Schneezuwachs im Winter und die Gletscherschmelze im Sommer an mehreren Messstellen auf rund 3.000 Metern seit fast 100 Jahren ohne Unterbrechung gemessen. Mit dieser weltweit einzigartigen Messreihe untersuchte Matthias Huss während seiner Doktorarbeit, wie sich die Klimaveränderung im vergangenen Jahrhundert auf die Gletscher auswirkte. Dabei berücksichtigte das Forscherteam die seit 1934 in Davos gemessene Sonneneinstrahlung auf die Erdoberfläche.

Sonneneinstrahlung als massgebender Effekt

Studien in den vergangenen zwei Jahrzehnten haben nämlich gezeigt, dass, verursacht durch Aerosole und Wolken, die Sonneneinstrahlung stark variiert und dies vermutlich einen Einfluss auf Klimaschwankungen hat, hieß es in einer Aussendung des ETH. In den vergangenen Jahren wurden für diese Phänomene die Begriffe „global dimming“ und „global brightening“ für reduzierte beziehungsweise erhöhte Sonneneinstrahlung geprägt.

Weniger Niederschlag und längere Schmelzperioden

Die neue Studie, die in der Fachzeitschrift „Geophysical Research Letters“ publiziert wurde, bestätigt diese Forderung. Denn unter Berücksichtigung der erhobenen Daten für die Stärke der Sonneneinstrahlung kamen die Forscher zu einem überraschenden Ergebnis: In den 1940er Jahren, insbesondere im Sommer 1947, verloren die Gletscher seit Beginn der Messreihe im Jahr 1914 am meisten Eis. Und das, obwohl die Temperaturen tiefer waren als in den vergangenen zwei Jahrzehnten. „Überraschend ist, dass sich dieses Paradoxon relativ einfach über die Strahlung erklären lässt“, sagte Huss.

Schuld an der starken Gletscherschmelze sei der hohe kurzwellige Strahlungseintrag in den Sommermonaten. Dieser lag in den 1940er Jahren um acht Prozent über dem Langzeitdurchschnitt und um 18 Watt pro Quadratmeter über demjenigen der vergangenen zehn Jahre. Dies führte dazu, dass, über das gesamte Jahrzehnt der 1940er gemittelt, vier Prozent mehr Eis schmolz als in den vergangenen zehn Jahren.

Aerosol:
Ein Aerosol ist ein Gemisch aus festen oder/und flüssigen Schwebeteilchen und einem Gas. Das Verhalten eines Aerosols hängt immer von den Teilchen und dem Trägergas ab. Die Schwebeteilchen heißen Aerosolpartikel oder Aerosolteilchen. Ein Aerosol ist ein dynamisches System und unterliegt ständigen Änderungen durch Kondensation von Dämpfen an bereits vorhandenen Partikeln, Verdampfen flüssiger Bestandteile der Partikel, Koagulation kleiner Teilchen zu großen oder Abscheidung von Teilchen an umgebenden Gegenständen.

Unsere Atmosphäre enthält stets Aerosole unterschiedlichen Typs und unterschiedlicher Konzentration. Dazu zählen:

  • natürliche organische Anteile: Pollen, Sporen, Bakterien
  • natürliche anorganische Anteile: Staub, Rauch, Seesalz, Wassertröpfchen
  • vom Menschen eingebrachte Verbrennungsprodukte wie Rauch, Asche oder Stäube
  • vom Menschen hergestellte Nanopartikel.

Wirkung auf die Wolkenbildung
Ihre wichtigste Rolle kommt den Aerosolpartikel bei der Bildung von Wolkentröpfchen zu. Die Fähigkeit als Kondensationskern zu wirken hat jeder Partikel, allerdings wird die Intensität dieser Fähigkeit durch die Zusammensetzung und die Größe des Partikels bestimmt. Je größer ein Partikel ist, desto mehr wasserlösliche Einzelkomponenten sind in ihm enthalten. Es ist somit mehr hydrophile Masse vorhanden, die Wasserdampf am Partikel kondensieren lässt. Bei Aerosolpartikeln, in denen keine hydrophilen Komponenten enthalten sind, wie zum Beispiel bei Ruß, kommt es auf die Oberfläche des Partikels an, wie gut Wasserdampf an ihm kondensieren kann. Je größer die Oberfläche des Aerosolpartikels, desto mehr Wasser kann an ihm kondensieren. Größere Partikel bilden früher Wolkentröpfchen als kleinere. Es kommt aber auch auf die Zusammensetzung der Partikel an. Wolkenkondensationskeime aus hydrophilen Mineralsalzen, wie zum Beispiel Ammoniumsulfat oder Ammoniumnitrat können schon ab 70 % Luftfeuchtigkeit Tröpfchen bilden, während hydrophobe Rußpartikel erst bei einer Luftfeuchtigkeitsübersättigung, also bei über 100 % Luftfeuchtigkeit Tröpfchen bilden. In der Regel bilden ab 103 % Luftfeuchtigkeit alle Aerosolpartikel Tröpfchen. Gäbe es keine Aerosolpartikel, so bräuchte man bis zu 300 % Luftfeuchtigkeit, um eine Tröpfchenbildung herbeizuführen.

Auszug aus Wikipedia

Die Sonneneinstrahlung und der Klimawandel
Bereits seit dem Jahr 1923 registrieren spezielle Messgeräte die auf den Erdboden einfallende Sonnenstrahlung. Aber erst mit dem Internationalen Geophysikalischen Jahr 1957/58 wurde allmählich ein weltweites Messnetz installiert. Die Daten zeigen den Wissenschaftlern auf, dass die von der Sonne gelieferte Energie auf der Erdoberfläche über die Jahrzehnte stark schwankt und das Klima entsprechend beeinflusst.

Wild und Kollegen fanden aber bei der Analyse neu erhobener Daten heraus, dass die Sonneneinstrahlung ab 1985 allmählich wieder zunahm. In einer Publikation in «Science» prägten sie im Jahr 2005 dafür den Begriff «global brightening», nachdem bereits 2001 der Begriff «global dimming» für die zuvor festgestellte abnehmende Sonneneinstrahlung lanciert wurde.

Eine weitere Herausforderung ist für die Forschenden, die Effekte des «global dimming/brightening» besser in die Klimamodelle zu integrieren, um deren Auswirkung auf den Klimawandel besser zu verstehen. Denn einerseits weisen Studien darauf hin, dass «global dimming» die tatsächliche Erwärmung und somit den Klimawandel bis in die 1980er Jahre hinein maskiert hat.

Auf der anderen Seite zeigen die publizierten Studien auch, dass die Modelle, die im vierten Assessment Report des Intergovernmental Pannel on Climate Change (IPCC) verwendet wurden «global dimming/brightening» nur unzureichend abbilden: Weder das «dimming» noch das darauffolgende «brightening» wird von den Modellen vollständig simuliert. Dies liegt laut den Wissenschaftlern vermutlich daran, dass die Prozesse, die das «global dimming/brightening» verursachen, nicht ausreichend berücksichtigt wurden, und die historischen, vom Menschen verursachten Emissionsraten, die in die Modelle einfliessen, mit grossen Ungenauigkeiten behaftet sind.

Auszug aus ETH Life „Die Sonneneinstrahlung und der Klimawandel“


18.03.2007 – CO2 und kein Ende – Hauptverursacher, Statistiken und Empfehlungen zum Thema Reduktion der Treibhausgase

18. März 2007

Interessant: Auf der Website des Umweltbundesamtes (Deutschland) wird das selbe unterbewusst beeinflussende Bild verwendet, wie auf der Website des Schweizer Department für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation.

Dabei sieht die tatsächliche Verteilung der CO2-Emissionen ganz anders aus. Das Bild stammt zwar aus der Zeitschrift ADAC März 2007 Seite 38, aber die Daten kommen vom Institut für Wirtschaftsforschung und stimmen mit den Daten des Umweltbundesamtes fast gänzlich überein. Vergleiche hierzu eben das oben im Bild erwähnte PDF-Dokument (Umweltbundesamt Website „Klimaschutz“) oder Grafik unten.

Ergo: Es ist nicht der Pkw-Verkehr mit 11,9 Prozent von insgesamt 19 Prozent für „Verkehr“, wie das Foto gerne glauben machen möchte, der Hauptverursacher der CO2-Gase in Deutschland, sondern die Kraft- und Fernheizwerke mit 43,2 Prozent! Dann folgen Industrie, Gewerbe und Handel mit gesamt 24,8 Prozent, sowie Privathaushalte (Heizungsanlagen) mit 13 Prozent. Anders als in der Schweiz mit 21,46 Prozent entfällt in Deutschland ein Anteil von 11,9 % auf den Bereich „PKW“.

Zitierte Texte aus „Die Zukunft in unseren Händen – 21 Thesen zur Klimaschutzpolitik des 21. Jahrhundert und ihre Begründungen“ vom Umweltbundesamt für Mensch und Umwelt. vom Oktober 2005

Der jährliche Primärenergieverbrauch in Deutschland ist seit 1990 etwa gleich bleibend hoch und betrug im Jahr 2001 knapp 14.600 Petajoule. Die einzelnen Sektoren hatten daran folgenden Anteil:

  • private Haushalte: 19,5 %
  • Verkehrssektor: 18,6 %
  • Industrie: 16,4 %
  • Gewerbe, Handel und Dienstleistungen (GHD): 10,5 %
  • Energieumwandlungssektor: 35,0 % (Kraftwerke)

Bereich Heizungen und private Haushalte:

Allein im Altbaubereich ist durch Effizienzsteigerungen und Energieeinsparungen für das Beheizen von Gebäuden und das Bereitstellen des Warmwassers sowie durch Verbessern des Wärmedämmstandards ein CO2-Emissionsminderungspotenzial von 50 bis 70 Mio. Tonnen pro Jahr realisierbar.

Nahezu 75 % der in Deutschland vorhandenen Gebäude sind vor 1985 gebaut worden. Bezogen auf die im Jahr 2002 vorhandenen ca. 4 Mrd. m² Gebäudefläche, wobei hiervon ca. 3 Mrd. m² auf die insgesamt 39 Mio. Wohnungen entfallen, ist durch Effizienzsteigerungen und Energieeinsparungen für die Beheizung von Gebäuden und die Bereitstellung von Warmwasser sowie die Verbesserung des Wärmedämmstandards von einem realistischen CO2-Einsparpotenzial im Altbaubereich von 50 bis 70 Mio. Tonnen CO2 auszugehen.

Bereich Kraftfahrzeugverkehr:

Mit einer kraftstoffsparende Fahrweise lässt sich der Kraftstoffverbrauch um bis zu 25 % reduzieren. Seit 1999 ist ihre Vermittlung für die Fahrausbildung und Führerscheinprüfung verbindlich vorgeschrieben. Zusammen mit einer standardmäßigen Ausstattung der Fahrzeuge mit Verbrauchs- und Schaltanzeigen ließen sich 2020 etwa 6,5 Mio. Tonnen CO2 einsparen.

Zu Fuß gehen und Rad fahren sind die mit Abstand umweltverträglichsten Formen des Verkehrs und dazu CO2-frei. Unter Berücksichtigung der Ergebnisse verschiedener Studien und internationaler Vergleichswerte erscheint es möglich, bis 2020 den Anteil des Fahrradverkehrs am gesamten Personenverkehrsaufwand von derzeit etwa 2,4 % auf ca. 7 % zu erhöhen. Würden allein in Ballungsgebieten 30 % der Pkw-Fahrten unter 6 km mit dem Rad durchgeführt, ließen sich dadurch etwa 5,8 Mio. Tonnen CO2-Emissionen pro Jahr mindern. Diese CO2-Emissionsminderungen ließen sich auf nahezu 10,5 Mio. Tonnen pro Jahr erhöhen, falls 30 % der Pkw-Fahrten unter 10 km durch Radfahrten ersetzt werden würden, was ein ehrgeiziges, gleichwohl auf lange Sicht durchaus erreichbares Ziel darstellt.

Der öffentliche Personennahverkehr (ÖPNV) verursacht pro Personenkilometer und bei einem durchschnittlichen Auslastungsgrad von 20-25 % im Durchschnitt nur rund ein Drittel der CO2-Emissionen eines Pkw.

Personenverkehr mit der Bahn verursacht im Mittel pro Personenkilometer weniger als halb so viele CO2-Emissionen wie bei Pkw-Verkehr oder Flugverkehr anfallen. Effizientere Bahnen sowie höhere Auslastungen (die Auslastung liegt im Fernverkehr zwischen 37 und 45 %) erhöhen die Umweltvorteile der Bahn.

Bereich Stromverbrauch:

Der Stromverbrauch der Privathaushalte lässt sich deutlich vermindern. Ein wichtiges Instrument dafür ist die Einführung einer Verordnung, die für Neugeräte diejenigen Geräteeigenschaften reguliert, die den Energieverbrauch bestimmen (Leistungsaufnahme, Schaltzeiten, Steuerungsprogramme usw.). Die Anforderungen wären regelmäßig an die Entwicklung der Technik anzupassen. Diese Verordnung müsste deutlich weitergehen als zum Beispiel das in Japan zur Festlegung von Verbrauchshöchstwerten gewählte Verfahren (dort Top-Runner-Programm genannt), das nur einen Teil der Einflüsse auf den Energieverbrauch berücksichtigt. Analoge Anforderungen sind auch an Bürogeräte zu stellen.

Womit müssen wir bereits heute anfangen?

Wie beschrieben, lässt sich im Gebäudebestand ein sehr großes Energieeinsparpotenzial erschließen. Maßnahmen zur Verbesserung des Wärmeschutzes sind dabei besonders wirksam. Aus wirtschaftlichen Gründen ist der Sanierungszyklus der Gebäude zu berücksichtigen. Das bedeutet, dass Maßnahmen zur energetischen Verbesserung der Gebäudehülle, die im Rahmen ohnehin anstehender Sanierungsmaßnahmen nicht ergriffen werden, wegen der Langlebigkeit vieler Bauteile in der Regel für mehrere Jahrzehnte nicht mehr durchgeführt werden dürften. Deshalb sind die einer energetischen Sanierung des Gebäudebestands entgegenstehenden Hemmnisse möglichst schnell durch geeignete Instrumente abzubauen.

Und: Woher kommt das Kohlendioxid?

Was sind die wichtigsten Quellen des Klimagases Kohlendioxid? Wie hat sich der CO2-Ausstoß der Haushalte, des Verkehrs und der Energiewirtschaft über die Jahre entwickelt? Und bei welchem Verkehrsmittel ist der CO2-Ausstoß am geringsten? Antworten auf diese und andere Fragen geben die folgenden Tabellen.

http://www.umweltbundesamt.de/klimaschutz/

Die Frage ist nur: Wie sehen die Tipps und Massnahmen zur Reduktion des Treibhausgases CO2 im Sektor Energieerzeugung aus, damit das grosse Tortenstück mit 43,2 Prozent „Kraft- und Fernheizkraftwerke“ deutlich reduziert werden kann.