Professor Reinhard Hüttl ist neben seiner Tätigkeit als Leiter des Deutschen GeoForschungsZentrums in Potsdam auch Wissenschaftlicher Berater der Hightechstrategie Klimaschutz des Bundesministeriums für Bildung und Forschung. In seinem Beitrag wird der enorme Forschungsbedarf der Wissenschaft erkennbar, die immer wieder vor neuen Überraschungen bei der Erforschung des Teilsystems Klima steht.

Über 450 Wissenschaftler und Entscheidungsträger aus Politik und Gesellschaft trafen sich am 2. und 3. November 2009 in Berlin zur Konferenz „Klima im System Erde“. Sie fassten im Vorfeld des Weltklimagipfels COP15 in Kopenhagen den derzeitigen Wissensstand zusammen, formulierten den aktuellen Forschungsbedarf und identifizierten die notwendigen Fragestellungen.

Veranstalter dieser Arbeitskonferenz waren die jeweils führende Einrichtung auf ihren Forschungsgebieten:

• Das Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung (AWI),
• die Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung (SGN) und
• das Deutsche GeoForschungsZentrum GFZ.
  

Wozu noch so eine Konferenz, wenn doch dringliche Entscheidungen anstehen? Es steht außer Zweifel, dass der Mensch zur Klimaänderung beiträgt. Maßnahmen zur Reduktion der Treibhausgasemissionen sind unumgänglich. Daher untersuchen die  Forschungszentren AWI, SGN und das GFZ schon lange mögliche Strategien zur Minderung der Effekte des Klimawandels auf uns und unsere Umwelt. Dabei geht es auch um regionalspezifische Anpassungskonzepte.

Zur zentralen Forderung in Kopenhagen, auf die sich alles zuspitzt, wurde das so genannte Zwei-Grad-Ziel erhoben. Durch die Reduktion von Treibhausgasemissionen soll der globale Temperaturanstieg auf zwei Grad eingegrenzt werden. Aber ist dieser definierte Grenzwert eine Garantie dafür, dass dann mehr oder weniger alles so bleibt, wie es jetzt ist?

Bild vergrößern Ein eigenes Bild vom Klimawandel machen: Bundeskanzlerin in Grönland 2007 Foto: REGIERUNGonline/Bergmann

Wer das zukünftige Klima steuern will, muss erst einmal seinen heutigen Zustand genau verstehen. Dies ist kompliziert, denn das Klima ist kein abgeschlossener Mechanismus, dessen Ursachen und Wirkungen man problemlos vollständig verstehen kann. Vielmehr ist es ein Teilsystem im hochkomplexen, nichtlinearen Wirkungsmechanismus namens Planet Erde. Und auf diesem Planeten wirken Prozesse in Atmosphäre, Hydrosphäre, Geosphäre, Biosphäre und Anthroposphäre (um nur die wichtigsten zu nennen) ein.

Unsere Forschungen geben uns ständig neue und überraschende Einsichten in diese Prozesse und die verzweigten Wechselwirkungen zwischen diesen Teilsystemen. Hinzu kommt, dass sie sich obendrein ständig selbst ändern und zudem extraterrestrischen Einflüssen (Solarstrahlung, Umlaufbahn) unterliegen.

Unvollständiges Wissen darf uns nicht am Handeln hindern. Es darf uns aber auch nicht daran hindern, den Forschungsbedarf zu benennen, der ebenso notwendig wie unerlässlich ist, um die notwendigen Zukunftsentscheidungen wissensbasiert fällen zu können. Sowohl zur Anpassung an den stattfindenden Klimawandel als auch zum Ergreifen von Minderungsmaßnahmen.

Zurück in die Zukunft

Wir wissen heute so viel vom Klimasystem wie nie zuvor. Aber was wissen wir wirklich? Das wichtigste Werkzeug zur Abschätzung des künftigen Klimawandels sind  Modellrechnungen, aus denen Zukunftsszenarien entwickelt werden. Diese Szenarien können nur so verlässlich sein wie die Daten und die Prozesse, die in diese Modelle eingehen.

Bild vergrößern Kalte Zeugen des Klimawandels: Eisberge und Gletscher Foto: REGIERUNGonline/Bergmann

Die Klimaforscher haben, das muss deutlich hervorgehoben werden, hier eine hervorragende Arbeit in den letzten beiden Jahrzehnten geleistet. Die Zukunftsszenarien (keine Vorhersagen!) sind durchaus realistisch. Dennoch muss auch deutlich gesagt werden, dass sie, wie alle Szenarien, noch erhebliche Unsicherheiten in sich bergen.

Beispielsweise ist nach wie vor der Wasserkreislauf in den Modellen nicht vollständig reproduzierbar. Zudem sind die Ozeane immer noch Gebiete mit großen Unsicherheiten. Auch das Verhalten der Meereisbedeckung gibt uns weiterhin viele Fragen auf, ebenso der Kohlenstoffgehalt der Böden. Fragen wie die Wirkung der Solarstrahlung und der Orbitalparameter bedürfen genauerer Klärung. Kurz: das Klimasystem, vor allem in seinen Wechselwirkungen mit den anderen Teilsystemen des Planeten Erde, ist uns durchaus nicht bekannt.

Ein Blick in die Erdgeschichte kann da helfen. Wir sehen zunächst, dass der seit der letzten Eiszeit vor etwa 11.700 Jahren andauernde Zustand unseres Klimas  (geologisch Holozän genannt) erdhistorisch ein Ausnahmezustand ist. Er ist durch ungewöhnliche Stabilität geprägt. Diese Stabilität ist relativ, denn in ihr verbergen sich Temperaturschwankungen, die für uns Menschen sehr erheblich waren. So wie die Kleine Eiszeit zwischen dem 16. und 18. Jahrhundert oder das Römische Klimaoptimum.

Klima im menschlichen Lebensraum

Das weist uns auf einen zweiten Faktor hin: globale Klimaschwankungen über globale Mittelwerte zu erfassen, nützt uns für unseren Lebensraum nur wenig. Diese relative Stabilität weist auf einen zweiten Faktor: Modellierte globale Klimaschwankungen geben uns generelle Aussagen zum Klimaverständnis. Sie nutzen dem Menschen im jeweiligen Lebensraum im konkreten Fall aber nur wenig. Klimaänderungen wirken für uns immer regional.

Global scheinen die Ozeane als riesige Thermostate zu wirken, welche die Variationen dämpfen. Regional auf den Kontinenten, unserem Lebensraum, sind die Änderungen viel dramatischer. So gab es zum Beginn unserer jetzigen Warmzeit  vor rund 12.680 Jahren in der Eifel innerhalb von nur 13 Jahren ein Absinken der durchschnittlichen Wintertemperaturen um vier bis fünf Grad.

Trügerische Sicherheit

Es ist festzuhalten: das Klima ändert sich, auch durch einen menschgemachten Anteil, den es deshalb unbedingt zu minimieren gilt. Aber wir haben gesehen, wie komplex das Klimageschehen ist. Angesichts einer derartigen Vielfalt an Prozessen und Wechselwirkungen mit dem Zwei-Grad-Ziel eine Lösung in Aussicht zu stellen, täuscht eine Gewissheit vor, die es nicht gibt.

Sehr wohl ist es politisch wünschenswert, das Zwei-Grad-Ziel über Treibhausgasreduktionen anzustreben, aber damit ist keine Garantie gegeben, dass das Klimasystem stabil bleibt.

Wie kommen solche Grenzwerte zustande? Das Zwei-Grad-Ziel ist Resultat wissenschaftlicher Arbeit. Es stammt aus Modellrechnungen, mit denen die Szenarien zukünftiger Klimaentwicklung simuliert werden. Diese Klimamodelle sind sinnvolle Werkzeuge. Aber, wie bereits angemerkt, diese Modelle sind immer nur so gut wie die Daten und die Kenntnisse, die in sie hineingeben werden. Hier gilt es, so meinen wir, neu anzusetzen.

Bild vergrößern Professor Hüttl: Klima als Teilsystem begreifen Foto: GFZ Potsdam

Dafür gibt es mehrere Gründe, die sich in zwei Aussagen zusammenfassen lassen:

Erstens wartet das Teilsystem Klima ständig mit neuen Überraschungen auf; neue Erkenntnisse müssen auch in die Modelle eingebaut werden. Das zu fordern ist an sich fast trivial, weil es der normale Gang der Wissenschaft ist.

Zweitens scheint uns, dass - bei allem Lob für die gute Arbeit der Modellierer - die derzeitige Art der Klimamodellierung an ihre Grenzen gestoßen ist.

Man muss das Klima als Teilsystem des Gesamtsystems Erde verstehen und modellieren. Hier besteht noch enormer Forschungsbedarf. Viele der Fragestellungen, welche die Klimaforschung im engeren Sinne seit 20 Jahren bewegen, sind bis heute nicht gelöst. Und sie können unserer Meinung nach auch nur sinnvoll angegangen werden, wenn man sie integriert geowissenschaftlich betrachtet. Die Geowissenschaften haben hier viel beizutragen, sowohl als Angebot als auch als Bringschuld.

(Autor: Professor Dr. Reinhard F J. Hüttl, Wissenschaftlicher Vorstand und Vorstandsvorsitzender des GFZ GeoforschungsZentrums Potsdam in der Helmholtz Gemeinschaft, Wissenschaftlicher Berater der Hightechstrategie Klimaschutz des Bundesministeriums für Bildung und Forschung)