Klimawandel: Globale Erderwärmung


Globale Erderwärmung: Einleitung

Als globale Erwärmung bezeichnet man den Anstieg der Durchschnittstemperatur der erdnahen Atmosphäre und der Meere seit der Industrialisierung in den letzten 150 Jahren. Klimawandel, auch Klimaänderung, Klimawechsel oder Klimaschwankung, bezeichnet die Veränderung des Klimas auf der Erde, unabhängig davon, ob die Ursachen auf natürlichen oder menschlichen Einflüssen beruhen.


Klimawandel sichtbar: Reportage

Süddeutsche Sonja Salzburger, 2017: Globale Erwärmung Hier wird der Klimawandel schon heute sichtbar

Temperaturmessungen

2016 war das wärmste Jahr seit Beginn der Aufzeichnungen Ende des 19. Jahrhunderts. Laut Daten der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) belief sich die Abweichung von der weltweiten Durchschnittstemperatur des 20. Jahrhunderts im vergangenen Jahr auf 0,94 Grad. Ursache für den Temperaturrekord ist der Klimawandel. Allerdings dürfte auch der besonders heftige Verlauf des Klimaphänomens El Niño eine Rolle gespielt haben. Forscher gehen davon aus, dass sich die Erderwärmung auch in den kommenden Jahren fortsetzen wird.

Quelle: Statista.com

Klimawandel und Erderwärmung: Eingriffe und Pläne

Erderwärmung: Sechs Notoperationen fürs Weltklima

Schwefelbomben in der Stratosphäre, künstliche Wolken, Sonnensegel im All: Soll der Mensch direkt in die Atmosphäre eingreifen, um die Erderwärmung zu bekämpfen? Geoengineering ist höchst umstritten. Forscher verlangen jetzt eine unvoreingenommene Analyse von Techniken zur Klimarettung.

Soll jemand, der aus Versehen eine Fliege verschluckt hat, gleich noch eine Spinne hinterher schlucken, die dann die Fliege vertilgt? Ronald Prinn bemüht gern markige Vergleiche, wenn es um Erderwärmung und Geoengineering geht, also gezielte Eingriffe in Atmosphäre oder Ozeane. Der Direktor des Center for Global Change Science am Massachusetts Institute of Technology (MIT) betrachtet Geoengineering mit einer gewissen Skepsis.

Grundsätzlich existieren zwei verschiedene Konzepte: Entweder man verringert die auf der Erde absorbierte Sonneneinstrahlung, etwa mit großen Spiegeln im All, Schwefelpartikeln oder mehr weißen Wolken. Oder aber CO2 wird in großen Mengen aus der Atmosphäre geholt und im Meer oder unterirdischen Speichern versenkt. Der in beiden Fällen erwünschte Effekt: Es wird kühler auf der Erde, die gefürchtete Erderwärmung bleibt aus oder wird verlangsamt.

Wie kontrovers das Thema selbst unter Wissenschaftlern diskutiert wird, zeigte sich vergangene Woche auch auf dem Jahrestreffen der European Geosciences Union ( EGU) in Wien. Einige Forscher warnten vor gefährlichen Experimenten mit ungewissem Ausgang, andere fragten pragmatisch: "Warum eigentlich nicht?". Mancher Politiker oder Manager hält Geoengineering sogar für die geniale Lösung eines Problems, das er ansonsten lieber negiert. Vor allem in den USA, wo die derzeitige Regierung Bush eine CO2-Reduzierung bislang ablehnt, kommt Geoengineering besonders gut an.

Freibrief für ein "weiter so"?

Wenn Wissenschaftler aber Chancen und Risiken seriös beurteilen wollen, stehen sie vor einem derzeit kaum lösbaren Problem: "Wir können die Auswirkungen von Geoengineering nicht genauer berechnen als die Konsequenzen des CO2-Anstiegs", sagt MIT-Forscher Prinn. In der Tat sind viele Fragen zum Klimawandel noch offen. Wie stark steigt der Meeresspiegel wirklich? Wie schnell schmelzen die Gletscher? Ist es angesichts dieser Unsicherheiten eine gute Idee, etwa zwecks Kühlung tonnenweise Schwefel in die Stratosphäre zu pusten, wie es der Nobelpreisträger Paul Crutzen vorgeschlagen hat?

Argumente gegen weitreichende Eingriffe ins Klima gibt es zuhauf: "Geoengineering könnte wie eine Aufforderung zu riskantem Verhalten wirken, also noch mehr CO2 zur Folge haben", meint Ken Caldeira von der Carnegie Institution of Washington in Stanford. "Am Ende landen wir bei viel CO2 und viel Geoengineering. Es verringert die Motivation, den CO2-Ausstoß zu verringern." Der Forscher warnt zudem vor Konflikten zwischen weniger und stärker von den Eingriffen betroffenen Regionen: "Es wird Gewinner und Verlierer geben, das könnte Kriege zur Folge haben."

Das Riskante am Geoengineering ist zudem, dass es wie eine Droge wirkt. Einmal damit angefangen, könnte es sein, dass die Menschheit kaum wieder davon loskommt. "Wenn man es stoppt, gehen die Temperaturen sofort nach oben", sagt Oliver Wingenter vom New Mexico Institute of Mining and Technology in Socorro. "Das Problem ist das Kohlendioxid."

Trotzdem hält der Forscher, der sich intensiv mit der Düngung der Ozeane beschäftigt hat, Geoengineering für eine bedenkenswerte Option. Die Eingriffe könnten der Menschheit für 10 oder 20 Jahre helfen, den Klimawandel zu bremsen, sagt Wingenter im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE. "Es wäre allerdings töricht, Geoengineering ohne CO2-Reduktion zu machen."

Auch sein Kollege Caldeira von der Carnegie Institution of Washington will das Ganze zumindest für den Notfall nicht ausschließen: "Nehmen wir an, die Menschheit folgt den Empfehlungen des Weltklimarats IPCC, doch die Veränderungen sind trotzdem dramatisch. Dann könnte Geoengineering interessant werden."

Wingenter beklagt, dass manche Kollegen vor allem beweisen wollten, dass bestimmte Techniken - etwa das Ausbringen von Schwefel in die Stratosphäre - nicht funktionierten oder gewaltige Nebenwirkungen hätten. So warnt ein internationales Forscherteam in der aktuellen Ausgabe des Magazins "Science" vor den Schäden an der Ozonschicht, die kühlende Sulfate in der Atmosphäre anrichten könnten. Vor allem an den Polen würde die vor UV-Strahlung schützende Schicht beschädigt, ergaben die Simulationen.

"Wir wissen, dass Sulfat die Ozonschicht zerstören kann", sagt Wingenter. "Aber warum probieren wir nicht etwas anderes aus?" Er ist sich mit vielen Kollegen einig, dass mögliche Eingriffe zum Abmildern der Erderwärmung genau studiert werden sollten - aber eben ohne ideologische Scheuklappen. "Wir müssen Geoengineering untersuchen, bevor wir völlig die Hoffnung verlieren", sagt er. Ähnlich äußert sich der Atmosphärenforscher Rolf Müller vom Forschungszentrum Jülich, der gerade in "Science" vor den Risiken des Einsatzes von Schwefel warnt. "Die möglichen Auswirkungen von Geoengineering auf Ozonschicht und Klima müssen viel besser erforscht werden", meint Müller. "Wir stehen hier erst am Anfang."

Arbeit für die nächsten Jahre haben die Wissenschaftler auf jeden Fall genug. An teils verrückt erscheinenden Ideen zur Rettung des Weltklimas mangelt es nicht:

Schwefelbomben in der Stratosphäre

Der Nobelpreisträger Paul Crutzen hat im Jahr 2006 eine Art Giftkur fürs Weltklima vorgeschlagen: Die Erde soll eine Sonnenbrille bekommen. Feinste Schwefelpartikel, ausgebracht in 10 bis 50 Kilometer Höhe, sollen das Sonnenlicht dämpfen. Um ein paar Prozent nur, aber das würde reichen, damit die Temperatur auf der Erde bis zum Ende des Jahrhunderts nur um zwei bis zweieinhalb Grad ansteigt - und nicht um vier Grad oder mehr, wie der Weltklimarat IPCC prognostiziert, falls die Menschheit ihren CO2-Ausstoß nicht drastisch reduziert.

Crutzens Plan hat den Charme, dass er den Kampf gegen den Klimawandel erstaunlich billig machen würde: "Drei Gramm Schwefel in der Stratosphäre wiegen eine Tonne CO2 auf", sagt David Keith von der University of Calgary in Kanada. "Niemand muss sein Verhalten ändern, im Vergleich zu CO2-Reduktion erscheint Geoengineering billig", ergänzt Ken Caldeira von der Carnegie Institution of Washington, der die Gesamtkosten mit Hunderten Millionen bis einigen Milliarden Dollar beziffert. "Das ist natürlich verlockend." Das große Problem sei jedoch die Übersäuerung der Meere, die eintrete, wenn der CO2-Gehalt der Atmosphäre weiter steige. Folge: Die Korallenriffe verschwinden, das Ökosystem Meer verändert sich dramatisch.

Bei seinen Simulationen über die Auswirkungen der Stratosphären-Schwefelung stützt sich Crutzen auch auf ein Naturereignis: den Ausbruch des Vulkans Pinatubo 1991 auf den Philippinen. Mehr als 20 Kilometer hoch wurde damals die Aschewolke geschleudert. Schwefeldioxide oxidierten zu genau jenen kleinen Schwefelsäure-Tröpfchen, die Crutzen nutzen will. 20 Millionen Tonnen Material verteilten sich in der Stratosphäre und verdunkelten - ein ganz kleines bisschen - den Himmel. Die Temperatur sank weltweit um 0,5 Grad.

Die deutlichste Nebenwirkung damals: Die Ozonschicht schrumpfte schneller. "Ich sage ja gar nicht, dass ich all das durchführen will", sagte Crutzen dem SPIEGEL. "Es wäre sogar ein hässliches Experiment. Aber vielleicht wird es eines Tages nötig."

Vor einer Schädigung an der Ozonschicht warnen jetzt auch der Jülicher Forscher Rolf Müller und seine Kollegen, die künstliche Sulfateinträge in die Atmosphäre simuliert haben - ebenfalls mit Hilfe der Daten vom Pinatubo-Ausbruch. Das Ergebnis: Durch die Sulfatpartikel wird stratosphärisches Chlor chemisch so verändert, dass es eine rapide Ozonzerstörung verursacht. So könnten zwischen einem Drittel und der Hälfte der Ozonschicht über der Arktis zerstört werden, schreiben sie im Magazin "Science".

Gigantisches Sonnensegel im Weltall

Tonnenweise Schwefel in die Stratosphäre zu bringen, ist nicht der einzige Weg, um die wärmende Wirkung der Sonne zu verkleinern. Noch futuristischer erscheint das Vorhaben, einen gigantischen Spiegel im Weltall zwischen Sonne und Erde zu positionieren, der wie ein Sonnenschirm wirkt. 1992 wurden die Kosten für ein solches Projekt grob geschätzt: Man kam auf über 100 Milliarden Dollar, um die Sonnenstrahlung um ein Prozent zu verringern.

Der Spiegel müsste in etwa die Größe Manhattans haben, ergaben die Berechnungen eines Forscherteams um Lowell Wood vom Lawrence Livermore National Laboratory nahe San Francisco. Von der Erde aus wäre der Spiegel praktisch nicht erkennbar, höchstens als kleiner dunkler Fleck auf der Sonne.

Der Astronom Roger Angel von der University of Arizona hat Woods Idee weiterentwickelt. Er und sein Team schlagen einen 100.000 Kilometer langen Schweif aus 16 Billionen Scheibchen vor, der im All schwebt. Jedes Scheibchen soll aus transparentem Kunststoff bestehen, 60 Zentimeter groß und nur ein Gramm schwer sein. Der Effekt: Die Sonneneinstrahlung würde um 1,8 Prozent sinken.

Für die Idee eines wie auch immer aufgebauten Sonnenschirms im All spricht, dass er keine chemischen Eingriffe in die Atmosphäre erfordert, deren Folgen schwer abzusehen sind. Theoretisch ließe sich der kosmische Sonnenschutz auch wieder abbauen. Allerdings sind Klimaexperten skeptisch, ob die Idee praktikabel ist: "Man benötigt eine riesige Menge kleiner Reflektoren", sagt Ken Caldeira von der Carnegie Institution of Washington. "Da ist es einfacher, die Energiewirtschaft auf der Erde umzubauen."

Wolken mit zerstäubtem Meerwasser weißer machen

Die Erde weißer machen, damit sie mehr Sonnenstrahlung reflektiert - das ist das Konzept des US-Atmosphärenphysikers John Latham und seines britischen Kollegen Stephen Salter von der University of Edinburgh. Sie wollen mit künstlich über dem Meer verstärkten Wolken die sogenannte Albedo vergrößern, das Rückstrahlungsvermögen der Erde.

1990 stellte Latham seine Idee erstmals vor, anfangs hielt man sie schlicht für verrückt. Der Forscher will die Zahl der Wassertropfen in Stratocumulus-Wolken um zehn Prozent erhöhen, und diese so weißer machen. Latham und Salter schlagen vor, Tausende autonom agierende Spezialschiffe auf den Meeren zu verteilen, die Meerwasser mit feinen Düsen versprühen. Die kleinen Salzwassertröpfchen sollen dann als Kondensationskeime dienen.

Die Schiffe wären mit 20 Meter hohen Türmen bestückt, sogenannten Flettner-Rotoren, die vom Wind angetrieben werden. Auf dem EGU-Jahrestreffen in Wien hat Salter eine effizientere Technik zum Zerstäuben des Meerwassers vorgestellt. "Das könnte vielleicht funktionieren", sagt Oliver Wingenter vom New Mexico Institute of Mining and Technology in Socorro im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE. Ein Problem sei allerdings, dass kühlere Ozeane auch weniger Regen zur Folge hätten.

Düngung der Meere

Algen als Klimaretter - das klingt nach einer guten Idee. Seit Wissenschaftler wissen, dass Eisensulfat Plankton dazu bringt, deutlich mehr CO2 zu binden als normalerweise, gilt die Düngung der Ozeane als vielversprechendes Klimaschutzprojekt. Mehrere Forscherteams, darunter auch vom Alfred-Wegener-Institut (AWI) in Bremerhaven, haben die Methode näher untersucht. Das Ergebnis: Es könnte zumindest prinzipiell funktionieren, hat aber einige, teils nicht kalkulierbare Risiken.

Damit die Düngung der Meere tatsächlich klappt, muss das Phytoplankton nach dem Absterben zum Meeresboden sinken - und möglichst lange dort verbleiben. Forscher halten das massenweise Verschütten von Eisen in die Ozeane allerdings auch für ein riskantes Experiment: Es könnte marine Ökosysteme radikal verändern.

Phytoplankton wird von Zooplankton gefressen, also tierischen Kleinstlebewesen. Die wiederum dienen größeren Tieren bis hin zu Walen als Nahrung. Ein Eingriff in das unterste Ende der globalen Nahrungskette könnte unvorhersehbare Folgen haben, warnte AWI-Forscher Ulrich Bathmann im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE.

Viele Klimaforscher sehen die Meerdüngung mittlerweile eher mit Skepsis. "Sie wird wohl nicht funktionieren. Man kriegt wahrscheinlich nicht genügend CO2 aus der Luft", sagt US-Forscher Wingenter. Bei künstlichen Düngungsversuchen landeten 80 bis 95 Prozent des Eisens auf dem Meeresboden statt in den CO2-konsumierenden Organismen. Carnegie-Forscher Caldeira bezeichnet das Verfahren deshalb auch als "Müllverklappung".

Kohlendioxid aus der Luft holen

Zu viel CO2 in der Luft? Warum holt man es nicht einfach wieder heraus? Diese Frage haben sich auch Forscher wie Elmar Kriegler vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung gestellt, der derzeit an der Carnegie Mellon University forscht. Kriegler will das Treibhausgas Kohlendioxid aus der Luft abscheiden - mit ähnlichen Verfahren, die bei der CO2-Sequestrierung in Kohlekraftwerken geplant sind.

Technisch sei das machbar, sagt Kriegler im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE. Die dafür notwendigen Anlagen würden aussehen wie Kühltürme herkömmlicher Kraftwerke und Natriumhydroxid zum Abscheiden des Kohlendioxids nutzen. "Man könnte die CO2-Auffangtürme dorthin bauen, wo man das Kohlendioxid auch unterirdisch speichert. Lange Pipelines, die man bei Kohlekraftwerken braucht, wären überflüssig."

Kriegler hat gemeinsam mit seinem Kollegen Joshuah Stolaroff die Wirtschaftlichkeit und die Auswirkungen verschiedener CO2-Sequestrierungstechniken untersucht. "Nach unseren Berechnungen müssen die Kosten unter 100 Dollar pro Tonne CO2 liegen, damit die Abscheidung aus der Luft eine interessante Option wird", sagt er. Die CO2-Abscheidung direkt im Kraftwerk bleibt jedoch vom Volumen her in den Simulationen die dominierende - wegen der deutlich geringeren Kosten von nur rund 20 bis 30 Dollar pro Tonne CO2.

Der Charme einer CO2-Abscheidung aus normaler Luft liegt auf der Hand: Sie könnte genutzt werden, um die Kohlendioxidkonzentration der Atmosphäre zu senken - das gelingt beim Auffangen in Kraftwerken nicht. "Von der Technik ist es durchaus möglich, das CO2-Niveau von derzeit 380 auf vorindustrielles Niveau von 280 Teilen pro Million zu bringen", sagt Kriegler. "Aber die Kosten wären enorm."

Ein ppm (part per million) CO2 in der Atmosphäre entspricht einer Gesamtmenge von rund acht Milliarden Tonnen Kohlendioxid. "Eine Entnahme von 100 ppm würde das Einfangen und Verpressen von 800 Milliarden Tonnen CO2 erfordern", erklärt Kriegler. Bei den gegenwärtigen Kostenschätzungen von 140 bis 220 Dollar je Tonne käme man auf Gesamtkosten von 100 bis 170 Billionen Dollar. "Selbst wenn Sie das Projekt über 50 Jahre strecken, ist das eine gewaltige Investition, die den daraus zu gewinnenden Nutzen bei weitem übersteigt", meint Kriegler. Auch der notwendige Energie- und Sequestrierungsaufwand sei beträchtlich.

Der Wert der CO2-Abscheidung aus der Luft liegt laut Kriegler weniger in der theoretischen Möglichkeit, die CO2 Konzentration auf den vorindustriellen Wert zu senken, sondern mehr darin, in den Kohlenstoffkreislauf eingreifen zu können, wenn ein Klimaschutzziel mit konventionellen Maßnahmen nicht mehr zu erreichen ist. So gesehen ist die Technik ein echter, aber eben auch besonders teurer Notnagel.

Bäume anpflanzen und verbrennen, CO2 auffangen

Man könnte das Treibhausgas Kohlendioxid mit teurer Technik und viel Aufwand aus der Luft holen - oder aber die Natur den Job erledigen lassen.

Das Konzept ist relativ simpel: Bäume werden immer wieder aufs Neue angepflanzt, gefällt und verbrannt. Das beim Verfeuern entstehende CO2 müsste aufgefangen und unterirdisch gespeichert werden, damit es dauerhaft aus der Atmosphäre verschwindet. Diese Geoengineering-Variante würde zudem nicht nur die CO2-Konzentration senken, sondern nebenbei auch Energie produzieren. Klimaforscher Oliver Wingenter hält das Ganze für eine "fantastische Idee".

Freilich gibt es auch beim gezielten Holzverbrennen Probleme. So könnten neu angepflanzte Wälder auf der Nordhalbkugel die Erdoberfläche zusätzlich verdunkeln. Folge: Es wird mehr Wärmestrahlung der Sonne absorbiert, die Temperaturen steigen. Zudem muss die CO2-Sequestrierung funktionieren, doch derzeit gibt es nur kleinere Pilotanlagen.

Quelle: Spiegel.de

UMBAU DER ERDE: Der letzte Plan

Was passiert, wenn der Klimawandel unumkehrbar wird? Weltweit arbeiten Forscher am Plan B für die Menschheit: Sie wollen die Atmosphäre künstlich abkühlen, CO2 im Meer versenken oder Spiegel im All anbringen. Das meiste klingt ziemlich versponnen - aber es könnte unsere Rettung sein.

Paul Crutzen ist ein kleiner, freundlicher Herr von jetzt 73 Jahren, ein berühmter Mann, Nobelpreisträger. Er entschuldigt sich für die Unordnung in seinem Büro, von überall her schicken sie ihm Zeitschriften, Aufsätze, Briefe - wann soll er das alles lesen? Also trägt er einen Stapel Papiere von einer Ecke in die andere, eine Symbolhandlung. Irgendwo muss man ja anfangen. Und dann fragt Crutzen: "Sind Sie mit dem Flugzeug gekommen?"

Ähm, ja.

"Fliegen ist schlecht", sagt er, "das sollten Sie eigentlich wissen." Er spricht mit weichem, niederländischem Akzent, das lässt seinen Tadel milder scheinen. Aber er meint todernst, was er sagt.

Crutzens Büro liegt auf dem Gelände der Universität Mainz, in den verzweigten Gängen des Max-Planck-Instituts für Chemie. Bis zum Jahr 2000 hat Crutzen hier die Abteilung für Atmosphärenchemie geleitet, für seine Forschungen um das Ozonloch erhielt er 1995 den Nobelpreis. Crutzen ist ein renommierter Wissenschaftler.

Einen Spinner stellt man sich jedenfalls anders vor.

Und trotzdem gibt es viele - Kollegen, Politiker, Umweltaktivisten -, die ihn genau dafür halten. Für einen Spinner, gefährlich, größenwahnsinnig, anmaßend. Und politisch naiv obendrein.

Im vergangenen Jahr nämlich hat Crutzen einen Vorschlag gemacht, wie man mit der Klimakatastrophe, mit der globalen Erderwärmung umgehen könnte. Auf sieben DIN-A5-Seiten skizzierte er seinen Plan: Lasst uns den Himmel verdunkeln, lautete die Idee sinngemäß. Gestalten wir die Atmosphäre um, verpassen wir der Erde eine Sonnenbrille.

Feinste Schwefelpartikel, ausgebracht in 10 bis 50 Kilometer Höhe, sollen das Sonnenlicht dämpfen. Um ein paar Prozent nur, aber das würde reichen, damit die Temperatur auf der Erde bis zum Ende des Jahrhunderts nur um zwei bis zweieinhalb Grad ansteigt - und nicht bis zu sechs Grad, wie vorhergesagt.

Das klang, zugegebenermaßen, ziemlich abenteuerlich. Einen solchen Eingriff in die Natur hat es noch nicht gegeben: Gewollte, genau kalkulierte Luftverschmutzung - also so ziemlich das genaue Gegenteil von dem, was bisher als vernünftig galt. Und ausgerechnet Schwefel, der als Hauptursache für den Sauren Regen gilt.

"Wissen Sie", sagt Crutzen, "ich habe einfach gesehen, dass sich politisch nichts bewegt." Die Warnrufe der Wissenschaftler jedenfalls würden offenbar nicht gehört.

1992, nach dem Umweltgipfel von Rio, da habe es eine gewisse Euphorie gegeben, sagt Crutzen. "Die Begeisterung der Politiker für Umweltziele ebbte dann aber schnell wieder ab." 1997 in Kyoto das Gleiche: "Erst Begeisterung, aber dann passierte wieder nichts. Es sieht nicht so aus, als würden die Nationen etwas gegen den Ausstoß der Treibhausgase unternehmen."

Also begann Crutzen nachzudenken. Wenn der Klimawandel kommt - was dann? Die Menschheit, sagt Crutzen, "braucht einen Plan B". Eine sehr dünne, künstliche Wolkenschicht in sehr großer Höhe, das könnte funktionieren. Man müsste das mal durchrechnen, schrieb Crutzen im vergangenen Jahr.

Crutzen präsentierte keine Lösung. Er rief dazu auf, an einer Lösung mitzuarbeiten. Doch bereits das war ein Tabubruch.

Bis dahin galt: Die Menschheit muss die Klimaveränderung stoppen, ihr Verhalten ändern. Und nun kam einer und bot an, den Klempner zu spielen, falls die Sache doch schiefginge. Eine Einladung an die Politiker der Welt, so weiterzumachen wie bisher. Die Kollegen Wissenschaftler tobten.

Und hat sich denn nun schon jemand gefunden, der Crutzens Vorschlag mal durchrechnet? Crutzen setzt sich in seinem Schreibtischstuhl zurecht.

"Ja", sagt er: "Ich."

Zusammen mit einigen anderen Wissenschaftlern füttert Crutzen die Atmosphärenmodelle im Computer mit Schwefeldaten. Sie setzten virtuelle Schwefelpartikel, 0,1 Mikrometer groß, oberhalb von zehn Kilometern aus, sahen zu, wie sich die Teilchen am Himmel verteilten.

Es gibt Modelle davon, wie die Luftströmungen in großen Höhen aussehen, die Schwefelwolken wären an den Polen weniger wirksam, einfach deshalb, weil dort die Sonne weniger intensiv scheint.

Crutzen klickt so eine Grafik auf seinem Computer herbei, ein Globus in Dunkelrot gehüllt, das ist die Erde, wenn es heiß wird. Nun dasselbe unter Zugabe von Schwefel, ein bis zwei Millionen Tonnen jährlich müssten es sein. Zwei Millionen Tonnen, das ist nicht viel, nur etwa zwei Prozent dessen, was die Menschheit ohnehin in die Luft bläst, nur diesmal eben deutlich höher. Die nächste Grafik erscheint, diesmal ist sie hellrot, der Temperaturanstieg ist gebremst.

Und das soll man glauben können?

Die Rechnungen, sagt Crutzen, seien ziemlich zuverlässig, schließlich habe die Natur so etwas Ähnliches schon einmal durchgespielt: Im Jahr 1991, als auf den Philippinen der Vulkan Pinatubo ausbrach.

Mehr als 20 Kilometer hoch wurde damals die Aschewolke geschleudert, Schwefeldioxide oxidierten zu genau jenen kleinen Schwefelsäuretröpfchen, die Crutzen jetzt auch nutzen will. 20 Millionen Tonnen Material verteilten sich in der Stratosphäre und verdunkelten - ein ganz kleines bisschen - den Himmel. Die Temperatur sank weltweit um ein halbes Grad.

Deutlichste Nebenwirkung damals: Die Ozonschicht schrumpfte schneller, man müsste also abwägen, welches Risiko heute größer ist.

Außerdem war nach dem Pinatubo-Ausbruch tagsüber der Himmel blasser, kein sattes Blau mehr, das liegt an der Art, wie das Licht absorbiert wird. Die Sonnenauf- und untergänge würden mit Crutzens Schwefelwolken spektakulärer.

"Ich sage ja gar nicht, dass ich all das durchführen will", sagt Crutzen. "Es wäre sogar ein hässliches Experiment. Aber vielleicht wird es eines Tages nötig."

Das Gute an seinem Vorschlag, so sagt Crutzen, sei, dass man sein Experiment jederzeit abbrechen könne: Gibt es unerwartete Nebenwirkungen, sinkt die Temperatur zu stark, oder hat die Menschheit den CO2-Ausstoß so weit im Griff, dass die Erde keine Sonnenbrille mehr braucht - man kann einfach damit aufhören, Schwefel in die Stratosphäre zu bringen. Ein paar Jahre später sei alles aus der Atmosphäre wieder verschwunden.

Geo-Engineering heißt das Fachwort für den gezielten Umbau der Erde, und Crutzen ist nicht der Einzige, der daran arbeitet. Aber seit der Nobelpreisträger dabei ist, wird Geo-Engineering ernster genommen - es ist nicht mehr allein das merkwürdige Hobby von spinnerten Wissenschaftlern.

Vier Bedingungen müssen erfüllt sein, damit ein Vorschlag es wert ist, dass über ihn zumindest nachgedacht wird. Erstens: Die Idee muss grundsätzlich funktionieren. Klingt banal, aber die eine oder andere Idee scheitert bereits an dieser Hürde. So gab es den Vorschlag, Teile der Ozeane mit Abermillionen von Golf- oder Tischtennisbällen zu bedecken - die riesige weiße Fläche würde, ganz ähnlich wie die Polkappen, Sonnenlicht zurückwerfen und so für Kühlung sorgen. So weit scheint das logisch, aber nach ein paar Monaten schon hätten sich die Bälle algengrün verfärbt, und die Menschheit hätte nichts gewonnen außer etlichen Quadratkilometer großen Teppichen aus Plastikmüll.

Zweite Bedingung: Die Nebenwirkungen eines Eingriffs müssen beherrschbar sein. Bei Crutzens Plan zum Beispiel ist noch nicht sicher, wie groß die Auswirkungen der Schwefelteilchen auf die Ozonschicht wären. Klar ist, dass der Schwefel irgendwann auf die Erde zurückfiele, dabei wohl den Sauren Regen verstärke. Auf jeden Fall aber würde sich mehr ändern als nur die Farbe der Sonnenuntergänge. Eine Welt, in der es zu viel von dem Klimagas CO2 und zu viel an Schwefel gibt, so sagen Crutzens Kritiker, mag insgesamt ausgeglichen erscheinen - aber sie wäre eine andere als eine, in der beide Stoffe nur natürlich vorkommen.

Die dritte Testfrage fürs Geo-Engineering lautet: Hilft es auch, wenn die Konzentration von CO2 in der Luft weiter ansteigt? Denn selbst wenn die Menschheit die CO2-Emission senken kann, es steigt trotzdem CO2 in die Atmosphäre - während die Schwefelwolken nach einiger Zeit wieder absinken und jährlich neu aufgefüllt werden müssten. "Es geht nur darum, Zeit zu gewinnen", sagt Crutzen. Er will die Erde nur so lange kühlen, bis die Menschheit ihre Energie auf weniger schädliche Weise gewinnt.

Das vierte und letzte Tauglichkeitskriterium ist ein rein wirtschaftliches: Lässt sich der Vorschlag bezahlen? Oder wäre es schlichtweg billiger, sein Verhalten zu ändern? Spätestens an diesem Punkt scheitern einige der utopischen Ideen, die derzeit auf dem Markt sind.

Spiegel im Weltall zum Beispiel. Ein riesengroßer Spiegel geostationär angebracht, könnte wie ein Sonnenschirm wirken und das Sonnenlicht reflektieren. 1992 wurden die Kosten für so ein Projekt einmal geschätzt, damals lagen sie bei rund 120 Milliarden Dollar.

Einer der Väter der Spiegel-Idee ist der Physiker Lowell Wood vom Lawrence Livermore National Laboratory nahe San Francisco. Dort wurde schon an der Atombombe geforscht, Edward Teller, der Vater der Wasserstoffbombe, hatte hier seinen Lehrstuhl. Wood war sein Schüler.

Wie der Spiegel genau aussehen sollte, ist nicht ganz klar, Wood und Teller haben mehrere Vorschläge entwickelt. Er müsste etwa die Fläche Manhattans haben und könnte nur im All zusammengebaut werden.

Von der Erde aus, so die Vorstellung, wäre der Spiegel praktisch nicht erkennbar, höchstens als kleiner dunkler Fleck auf der Sonne. Es müsste nicht unbedingt ein einzelner Riesenspiegel sein, er könnte auch aus etwa 55 000 Einzelstücken bestehen - was zumindest die Montage etwas vereinfacht. In beiden Fällen aber müssten die Pläne sehr exakt durchgerechnet sein - korrigieren lässt sich ein Fehler hinterher kaum mehr.

In den letzten Jahren hat Wood die Idee vom Riesenspiegel ein bisschen zurückgestellt, zugunsten eines anderen Plans, der an Crutzens Schwefelwolke erinnert. Millionen Tonnen kleiner Aluminiumfäden sollen in der Stratosphäre ausgesetzt werden. "Optical chaff" nennt Wood das - "chaff" heißen normalerweise die Alustreifen, die Kampfflugzeuge ausstreuen, um den Gegner zu narren.

Die hauchdünnen Aluplättchen würden das Licht nicht komplett blocken, sondern filtern. Die UV-Strahlung bliebe teilweise draußen.

Woods Idee ist es, die "Albedo" zu ändern, also die "Weißheit" der Erde - er will, dass mehr Licht zurückgeworfen wird. "Im Grunde heißt das, dass wir damit die Temperatur unseres Planeten regeln können, genau wie wir es brauchen", sagt er. "Eine neue Eiszeit ließe sich damit verhindern."

Oder auch hervorrufen, falls gewünscht.

Genau das ist das Problem an der Klimamanipulation. Die meisten Ideen des Geo-Engineering sind nicht neu, ihre Vorläufer entstanden Mitte des vorigen Jahrhunderts. Und damals ging es nicht darum, die Erde zu retten. Wissenschaftler wollten die Erde urbar machen - falls es sich um zivile Wissenschaftler handelte.

Und es ging auch darum, das Wetter als Waffe einzusetzen. 1955 beschrieb der Mathematiker John von Neumann in einem Artikel in "Fortune" die Möglichkeiten der, wie er es nannte, "klimatischen Kriegführung". Dazu gehörte zum Beispiel, Eisflächen auf der Erde künstlich zum Schmelzen zu bringen und das Wetter zu ändern. Anfang bis Mitte der siebziger Jahre finanzierte das US-Verteidigungsministerium solche Forschungen mit mehr als 20 Millionen Dollar jährlich.

In Russland dachten Wissenschaftler darüber nach, Flüsse umzulenken, damit zwei Ziele gleichzeitig erreicht werden können: Die trockenen Steppen in Mittelasien sollten bewässert werden. Und die sibirischen Winter sollten kürzer werden: Da weniger Süßwasser ins Nordpolarmeer fließt, wird die See dort salziger, und das Eis taut schneller ab.

Nichts davon wurde umgesetzt. Michail Budyko, der prominenteste sowjetische Klimaforscher, sprach sich 1977 gegen Klimamanipulationen aus: Die Folgen solcher Eingriffe seien nicht vorhersehbar.

Ironischerweise kommt Budyko jetzt wieder zu Ehren: Crutzens Schwefelpläne gehen zurück auf Berechnungen, die der Russe Budyko selbst vor 30 Jahren publiziert hatte.

Auch andere Projekte haben bereits eine lange akademische Diskussion hinter sich - ohne je realisiert worden zu sein.

John Latham, Atmosphärenphysiker am Nationalen Forschungscenter in Boulder, Colorado, zum Beispiel, versucht ganz ähnlich wie sein Kollege Lowell Wood die Erde weißer zu machen, also für mehr Reflexion des Lichts zu sorgen. Latham will über dem Meer Wolken entstehen lassen, die das Licht reflektieren sollen.

Seine Idee klingt simpel, sie beruht auf einem bekannten Prinzip. In einer Wolke heften sich Wassermoleküle an kleine Partikel, wenn sie zu schwer werden, fallen sie als Regen wieder herunter. Moderne Regenmacher nutzen das Prinzip in kleinem Maßstab bereits: Sie feuern mit einer Art Silvesterrakete Silberjodid in den Himmel, an den Teilchen sammelt sich Feuchtigkeit, es beginnt zu regnen. Bei den 1.-Mai-Paraden in der Sowjetunion soll auf diese Weise für gutes Wetter gesorgt worden sein, der Regen kam dank der Wissenschaft weit vor den Toren Moskaus herunter.

Latham will nun aber keinen Regen herstellen, sondern nur für mehr Wolken sorgen. Man müsse also, erklärt er, die Luft quasi überfüttern. Wenn man sehr viel Trägermaterial in den Himmel jagt, verteilen sich die Wassermoleküle - es entstehen mehr Tropfen, aber sie sind zu leicht, um sich in Regen zu verwandeln.

Sollten Lathams Wolken die Albedo der Erde nur um drei Prozent vergrößern, so könnte damit die Erderwärmung angehalten werden, glaubt er.

Jahrelang, klagt Latham, habe er versucht, an Fördergelder der Regierung zu kommen, um das Prinzip in der Wirklichkeit zu testen. Denn erst ein Praxistest könnte zeigen, ob der künstlich erzeugte Nebel nicht sofort wieder verweht würde. Bisher aber war Lathams Sponsorensuche erfolglos. "Wir haben keinen Fuß in die Tür bekommen, es ist ein bisschen entmutigend", sagt er.

Lathams Name wird heute in der Regel gemeinsam mit dem von Stephen Salter genannt, beide wollen künstlich Wolken erschaffen, nur hat Salter seinem US-Kollegen eines voraus: Er hat für seine Forschung tatsächlich schon einmal Geld erhalten, ein bisschen jedenfalls.

An der Universität von Edinburgh in Schottland lehrt der Maschinenbauer Stephen Salter seit Jahren, wie der Mensch mit schwimmenden Kraftwerken auf dem Ozean saubere Energie gewinnen kann. Salter ist Experte für Wellen, für ihre Entstehung und ihre Wanderungen. Das ist sein eigentliches Fachgebiet. Aber berühmt wurde Salter mit der Planung eines Spezialschiffes mit vier mehr als 20 Meter hohen Türmen.

Diese Dinger heißen Flettnerrotoren, sie sehen aus wie Schornsteine, aber sie funktionieren wie Segel. Wasserkraft treibt Turbinen an den Seiten des Schiffes an, mit deren Hilfe Meerwasser in den Röhren hochbefördert und über feine Düsen in der Luft versprüht wird. Das Salz kristallisiert und fällt zurück ins Meer. Und aus dem Wasserdampf entstehen Wolken. Zwischen 5000 und 30 000 solcher Schiffe will Salter einsetzen.

Ursprünglich wollte Salter mit seiner Idee gar nicht das Weltklima retten, in Wahrheit ist sein Eco-Engineering nur die Zweitverwertung eines alten Plans. Salter wollte Regen in trockene Gebiete schaffen, seine Schornsteine hätten vor der afrikanischen Küste stehen sollen. Für diesen Vorschlag bekam er 2002 rund 165 000 Euro von der Regierung.

Dass Tausende solcher Röhren genügend Wolken schaffen könnten, um das Klima zu ändern, das war in seiner Ursprungsvision gar nicht mit drin.

Latham und Salter bräuchten jetzt natürlich mehr Geld.

Ob Riesenspiegel im All, Schwefel in der Stratosphäre oder Sprühnebel überm Meer - diese Modelle haben eines gemeinsam: Es sind Reparaturprogramme, sie kurieren, falls sie denn funktionieren, nur ein Symptom. Aber sie schaffen das Klimagas CO2 nicht weg.

Wie das funktionieren könnte, versuchen Forscher jetzt herauszufinden, sie wollen CO2 nicht mehr in die Luft blasen, sondern an anderer Stelle entsorgen.

In Kraftwerken, Zementwerken oder Raffinerien lässt sich das CO2 schon bei der Entstehung aus den Abgasen trennen, man kann es verdichten und unterirdisch lagern. Im brandenburgischen Ketzin entsteht eine Pilotanlage, dort soll das Gas in 800 Meter Tiefe von porösem Sandstein aufgenommen werden.

Schon lange füllen Erdölfirmen die unterirdischen Felder mit CO2, um das Öl besser abbauen zu können. Das Prinzip ist also erprobt, es hat aber Nachteile: Die unterirdische Lagerung taugt nur für erdbebensichere Gebiete, keine Lagerstätte speichert das Gas dauerhaft und - das CO2, das seit Jahren in der Luft ist, wird dadurch nicht weniger.

Aber auch das könnte man versuchen: die Atmosphäre zu säubern.

Am Alfred-Wegener-Institut in Bremerhaven sitzen die führenden Polarexperten der Republik, einer von ihnen ist Volker Strass, 52 Jahre alt, er führt den Titel "physikalischer Ozeanograf". Zurzeit schreibt er zusammen mit Kollegen an einem Artikel für "Nature", sie wollen erklären, wie erfolgreich "Eifex" war, ihr Experiment der Eisendüngung.

Anfang 2004 fuhr Strass auf dem deutschen Forschungsschiff "Polarstern" Richtung Südatlantik, etwa 2200 Kilometer südwestlich von Kapstadt. Die See rings um den Südpol gilt als nährstoffreich, Kleinstlebewesen gedeihen dort: Algen, Krill.

Sie könnten sogar noch besser leben, wenn das Meer eisenhaltiger wäre. Eisen gelangt normalerweise ins Wasser, wenn der Wind Staub heranträgt, aber davon gibt es hier unten natürlich nicht sehr viel.

Die Algen aber brauchen Eisen zum Wachstum. Und Strass hat ihnen was zum Futtern mitgebracht, sieben Tonnen Eisensulfat.

Denn das ist die Idee: Die Algen kriegen jede Menge Nährstoff serviert, sie vermehren sich, und bei der Fotosynthese verwandeln sie CO2 aus dem Wasser in Kohlenhydrate. Anschließend rückt CO2 aus der Luft ins Meer nach.

Eine Tonne Eisensulfat bindet auf diesem Wege etwa 1000 Tonnen Kohlenstoff.

Die Aufgabe von Volker Strass war es, einen passenden "Eddie" zu finden, so nennen die Forscher bestimmte Wirbel im Meer, bei denen Oberflächenwasser in die Tiefe gespült wird. Eddies ähneln den Hochs und Tiefs der Wetterkarte, sie lassen sich per Satellit aufspüren.

Vier Wochen nach der großen Fütterung sterben die Organismen ab und sinken nach unten, nun kommt es darauf an, ob der Wirbel wirklich gut gewählt war. Denn nur, wenn die Organismen bis zum Meeresboden absinken, mehr als 3000 Meter tief, nur dann ist das CO2 wirklich weg. Zumindest für die nächsten hundert Jahre oder mehr. Etwa eine Milliarde Tonnen Kohlenstoff könnten die Ozeane jährlich aufnehmen, das sind rund 15 Prozent an den Mengen Kohlendioxid, die der Mensch in die Luft bläst.

Können Sie die Welt retten, Herr Strass?

"Oh, nee, nee", sagt er. "Das sollen die Menschen schon selber machen." Die Eisendüngung, meint er, sei eine Möglichkeit, etwas zu unternehmen, aber er will kein Alibi liefern für ein einfaches Weiter-so. Immerhin, so hat er überschlagen: Dank der Eisendüngung dürften die Algen ungefähr die Menge CO2 in die Tiefe geschleppt haben, die das Schiff "Polarstern" auf seiner Fahrt im Jahr 2004 produziert hat. ANSBERT KNEIP

Quelle: Spiegel.de


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