Klimawandel einfach erklärt

Wetter, Witterung, Klima

Die Begriffe Wetter, Witterung und Klima werden im allgemeinen Sprachgebrauch oft verwechselt. Diese Begriffe sind jedoch keine Synonyme: Wetter, Witterung und Klima stehen zwar in einem direkten Zusammenhang, unterscheiden sich jedoch hinsichtlich ihrer zeitlichen Bezugsebene deutlich voneinander.

Illustration von Wetter und Klima.

Abbildung: Illustration von Wetter, Witterung und Klima.

Unter „Wetter“ versteht man den aktuellen Zustand der Atmosphäre an einem bestimmten Ort zu einem bestimmten Zeitpunkt. Das Wetter kann durch einen Blick aus dem Fenster oder dem Gang vor die Haustür direkt erfasst werden: Ist es warm oder kalt, scheint die Sonne oder regnet es? Ein Zusammenspiel unterschiedlicher meteorologischer Größen wie beispielsweise Lufttemperatur, Niederschlag oder Windgeschwindigkeit prägen das Wetter und lassen es sowohl räumlich als auch zeitlich sehr variabel sein.

Von „Witterung“ spricht man, wenn die vorherrschenden Wetterverhältnisse an einem bestimmten Ort über einen Zeitraum von mehreren Tagen bis hin zu Monaten betrachtet werden. Die Witterung wird insbesondere durch die vorherrschende Großwetterlage bestimmt und kann, je nach Jahreszeit, typische Abfolgen einnehmen. Bekannte Beispiele für solche wiederkehrenden Witterungstypen sind die Eisheiligen oder der Altweibersommer.

Betrachtet man das „Klima“ so meint man das (mittlere) Wetter- und Witterungsgeschehen an einem Ort über einen Zeitraum von vielen Jahren bis Jahrhunderten. Das Klima an einem Ort ist somit die statistische Beschreibung langjähriger Wetter- und Witterungsbedingungen und deren charakteristischer Verteilung in Form von Häufigkeiten, Mittel- und Extremwerten. Das Klima kann daher nicht mit einem einfachen Blick aus dem Fenster erfasst werden. Nach Empfehlungen der World Meteorological Organisation (WMO) ist mindestens ein Zeitraum von 30 Jahren nötig, um das Klima an einem Ort oder in einer Region beschreiben zu können.

Zusammenfassend kann man sagen: „Wetter spürt man, Klima ist Statistik“.

Klimawandel verstehen: Warum Wetter nicht gleich Klima ist! Quellen: www.klima.bayern.de, YouTube 

Schauplatz von Wetter, Witterung und Klima ist die Atmosphäre. Die Atmosphäre ist kein isoliertes System und steht in ständigem Austausch zu anderen Erdsphären, wie Biosphäre (Vegetation), Kryosphäre (Land- und Meereis), Hydrosphäre (Salz- und Süßwasser der Ozeane und Kontinente) und Geosphäre (Boden, Gesteine) [1]. Diese fünf Subsysteme und deren bestehende Wechselwirkungen bilden das Erdklimasystem. Die Prozesse in und zwischen den Subsystemen bestimmen die momentane Ausprägung des Klimas und dessen Veränderung im Laufe der Zeit. Neben internen Wechselwirkungen wird das Klimasystem zusätzlich durch externe Faktoren angetrieben und verändert. Hierzu zählen insbesondere die Sonneneinstrahlung, der Vulkanismus und die Kontinentaldrift. Veränderungen sowohl in den Antriebsfaktoren als auch innerhalb der Subsysteme führen dazu, dass sich das Klima in ständigem natürlichen Wandel befindet. In der Vergangenheit zeigte sich dies beispielsweise durch den natürlichen Wechsel zwischen Warm- und Kaltzeiten. Seit Beginn der Industrialisierung ist jedoch ein weiterer Antrieb hinzugekommen: der Mensch als anthropogener („menschengemachter“) Treiber. Menschliche Aktivitäten verändern die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre durch die Freisetzung klimarelevanter Treibhausgase so stark, dass sie zu einem bestimmenden Faktor für das globale Klima- und Ökosystem geworden sind.

 

Natürlicher und anthropogener Treibhauseffekt

Dass auf der Erde eine angenehme, mittlere Oberflächentemperatur von 15 °C herrscht, hängt mit dem natürlichen Treibhauseffekt zusammen. Der Treibhauseffekt beruht auf der zusätzlichen Erwärmung der Atmosphäre durch das Rückstrahlvermögen atmosphärischer Gase und Stoffe. Diese sogenannten Treibhausgase, allen voran Wasserdampf (H2O), Kohlendioxid (CO2), Ozon (O3), Lachgas (N2O) und Methan (CH4), beeinflussen den Strahlungs- und Wärmehaushalt der Atmosphäre. Kurzwellige Sonneneinstrahlung passiert die Atmosphäre zum Großteil ungehindert. Die Erde nimmt diese Strahlung auf und wandelt sie in eine langwellige Wärmeabstrahlung um. Diese wird wiederum von den Treibhausgasen absorbiert, gestreut und größtenteils wieder zur Erdoberfläche zurückgestrahlt. Durch die Strahlung steigt die bodennahe Lufttemperatur und erwärmt somit die untere Atmosphäre. In ähnlicher Weise funktioniert ein Gewächshaus. Gäbe es diesen natürlichen Treibhauseffekt nicht, läge die mittlere bodennahe Lufttemperatur der Erde bei unbewohnbaren -18 °C.

Darstellung des Treibhauseffektes.

Abbildung: Illustration des Treibhauseffektes. © Pixelwolf - Fotolia.com

Erklärvideos:

Weitere Informationen:

Seit Beginn der Industrialisierung greift der Mensch durch die Freisetzung klimarelevanter Treibhausgase jedoch immer mehr in den Wärme- und Strahlungshaushalt der Atmosphäre ein. Durch die Verbrennung fossiler Energieträger wie zum Beispiel Kohle, Erdöl und Erdgas, die Ausweitung von Industrieanlagen und die Veränderung von Landnutzungsstrukturen setzen wir Treibhausgase frei, die den natürlichen Treibhauseffekt verstärken. Der Großteil der anthropogenen Treibhausgase fällt mit 88 % auf Kohlendioxid. Danach folgen Methan (6,1 %), Lachgas (4,1 %) und F-Gase (1,7 %) [2]. Durch menschliche Aktivitäten ist die globale Konzentration von Kohlendioxid in der Atmosphäre von stabilen 280 ppm in vorindustrieller Zeit, auf einen heutigen Wert von über 400 ppm gestiegen [1, 3]. Dieser globale Anstieg der Treibhausgaskonzentrationen und der damit einhergehende, überdurchschnittlich starke Erwärmungstrend der bodennahen Lufttemperatur der letzten Jahrzehnte wird als anthropogener Treibhauseffekt bezeichnet.

 

Wie kann man eigentlich den vergangenen Klimawandel messen? Und wie kann man seine zukünftige Entwicklung abschätzen? 

Um das Ausmaß des anthropogenen Klimawandels sowie dessen Überschneidung mit natürlichen Klimaveränderungen zu analysieren, sind klimatische Beobachtungs- und Modelldaten unerlässlich. Hierzu zählen insbesondere instrumentelle Messungen von Lufttemperatur, Niederschlag und anderen meteorologischen Größen. Einige Messreihen reichen dabei bis in die Anfänge des 18. Jahrhunderts zurück [4]. Informationen über klimatische Veränderungen vor der Zeit instrumenteller Messungen, können indirekt beispielsweise aus Baumringen oder Eisbohrkernen hergeleitet werden. Diese Werte bilden die Grundlagen von historischen Klimabeobachtungen und ermöglichen es, aktuelle und zukünftige Klimaveränderungen in Beziehung zu setzen.

Um abschätzen zu können, wie sich das Klima in den nächsten 30 bis 100 Jahren verändern wird, werden Klimamodelle genutzt. Klimamodelle beschreiben die Prozesse und Wechselwirkungen des Erdklimasystems anhand physikalischer Gleichungen. Die Änderungen der verschiedenen Größen mit der Zeit, z. B. von Temperatur, Luftdruck oder Luftfeuchte werden in Computersimulationen berechnet. In Hinblick auf zukünftige Klimaveränderungen stellt sich vor allem die Frage, wie sich der Einfluss des Menschen auf das Klimasystem gestalten wird. Anhand von Emissionsszenarien werden daher mögliche Annahmen zur künftigen Entwicklung atmosphärischer Treibhausgaskonzentrationen getroffen. Seit einigen Jahren werden Klimamodelle mit sogenannten RCP-Emissionsszenarien angetrieben. Dabei handelt es sich um verschiedene Konzentrations-Pfade, die mögliche zukünftige Klimaentwicklungen darstellen: RCP 8.5 steht für ein Szenario ohne Klimaschutz – mit einer CO2 Konzentration von 1350 ppm am Ende dieses Jahrhunderts. RCP 2.6 beschreibt ein Szenario, bei dem die Treibhausgaskonzentrationen langfristig stabilisiert und somit die 2 °C-Obergrenze (Pariser Klimaschutzabkommen) nicht überschritten wird. Doch auch wenn es uns gelingt die globale Erwärmung auf unter 2 °C zu begrenzen, zeigen die Klimaprojektionen eine Zukunft mit klimatischen Veränderungen. Beispielsweise zeigen sie häufigere und intensivere Extremereignisse, einen Meeresspiegelanstieg und die Gefahr von abrupten Änderungen einzelner Komponenten des Klimasystems.

Darstellung von globalen und regionalen Modellen.

Abbildung: Klimamodelle mit unterschiedlichen räumlichen Auflösungen.

 

Quellen

[1] SCHÖNWIESE, CHRISTIAN-DIETRICH (2013): Klimatologie. 4. Auflage. Ulmer/UTB. Stuttgart.  
[2] UBA Webseite Klima und Treibhauseffekt: Klima und Treibhauseffekt | Umweltbundesamt. Abgerufen am 30.08.2021.  
[3] WMO⁠ (2021): WMO statement on the state of the global climate in 2020. WMO-1264, World Meteorological Organization, 52 pp. Abgerufen am 30.08.2021.  
[4] KASPAR, FRANK.; MÄCHEL, HERMANN; JACOB, DANIELA.; KOTTMEIER, CHRISTOPH. (2017) Beobachtung von Klima und Klimawandel in Mitteleuropa und Deutschland. In: Brasseur G., Jacob D., Schuck-Zöller S. (eds) Klimawandel in Deutschland. Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg. DOI: 10.1007/978-3-662-50397-3_3.