Inhaltsverzeichnis

Impressum 4

Zitat 5

Widmung 6

Zitat 8

Vorwort 9

Einleitung 11

1 Die Atmosphäre – der Ort, wo das „Klima“ stattfindet 13

1.1 Einführung und Definitionen 13

1.2 Die Atmosphäre, Aufbau, chemische Zusammensetzung und Funktion 17

1.3 Natürliche Hauptbestandteile der trockenen Luft (6) 21

1.4 Wichtige Spurengase der Luft 22

1.5 Die Atmosphäre, ein chaotisches System 24

1.6 Entdeckung der Atmosphäre als chaotisches System 26

2 Klimawandel – Klimaentwicklung 28

2.1 Klimageschichte – Proterozoikum (Urzeit) bis Holozän (geol. Gegenwart) 30

2.2 Klimageschichte des Holozäns, dem aktuellen Interglazial 34

2.3 Zusammenfassung 40

3 Ursachen für das Auftreten von Kalt- und Warmzeiten 42

3.1 Terrestrische Ursachen 43

3.2 Astronomische Ursachen 101

3.3 Zusammenfassung 144

4 Was versteht man unter den Begriffen Theorie und Modell? 146

4.1 Physikalische Theorien 146

4.2 Modelle und Simulationen 152

4.3 Zusammenfassung 158

5 Kohlen(Stoff)Dioxid – Das berüchtigte Spurengas CO2! 163

6 Der Kohlenstoffkreislauf 169

6.1 Der Kohlenstoffzyklus Atmosphäre–Biosphäre 174

6.2 Der Kohlenstoffzyklus Atmosphäre–Hydrosphäre 182

6.3 Zusammenfassung der Abschnitte 5 und 6 198

7 Das vergebliche Bemühen, einen anthropogen verursachten Anstieg der Globaltemperatur nachzuweisen 200

7.1 Wie alles begann 200

7.2 Die CO2-Konzentration in der Atmosphäre im Laufe der Erdgeschichte 204

7.3 Die Keeling-Kurve – oder die „Karriere“ des Spurengases CO2! 215

7.4 Die Hockeystick-Kurven – CO2 und Temperatur 220

7.5 Globale Temperaturänderungen 225

7.6 Zusammenfassung 232

8 Der Treibhauseffekt 235

8.1 Der Glashauseffekt 235

8.2 Der „natürliche Treibhauseffekt“ 239

9 Der Strahlungsantrieb 256

9.1 Zusammenfassung der Abschnitte 8 und 9 268

10 Cui bono? – Wem nützt die Hypothese eines anthropogen verursachten Klimawandels? 271

10.1 Die Indoktrinierung der Massen 273

10.2 Klimaprimus Deutschland und Weltklimarat 279

11 Der Klimavertrag von Paris, 30. 11. 2015 bis 11. 12. 2015, und die Folgen. – Eine Akte zur Rettung der Welt 301

11.1 Tragweite des Übereinkommmens von Paris – Folgen und Verantwortung 305

12 Epilog 317

13 Quellen und Literaturverzeichnis 326

13.1 Bibliographie 326

13.2 Literaturverzeichnis nach Indexziffer 330

14 Namenregister 349

15 Stichwortverzeichnis 352

16 Verzeichnis verwendeter Abkürzungen und Einheiten 355

Impressum

Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek:

Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie.

Detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://www.d-nb.de abrufbar.

Alle Rechte der Verbreitung, auch durch Film, Funk und Fernsehen, fotomechanische Wiedergabe, Tonträger, elektronische Datenträger und auszugsweisen Nachdruck, sind vorbehalten.

© 2021 novum publishing

ISBN Printausgabe: 978-3-99107-641-4

ISBN e-book: 978-3-99107-642-1

Lektorat: Mag. Eva Zahnt

Umschlagfoto: Adrian825, Andreas Häuslbetz, Maksym Velishchuk | Dreamstime.com

Umschlaggestaltung, Layout & Satz: novum publishing gmbh

Innenabbildungen: siehe Literaturverzeichnis

www.novumverlag.com

Zitat

„WER NICHTS WEISS, MUSS ALLES GLAUBEN.“

Marie von Ebner-Eschenbach (1830–1916)

Widmung

Für Gisela

Zitat

„Ceterum censeo – wenn viele gleich denken,

denken viele wenig.“

Vorwort

Mit diesem Buch, das im Grunde die 2. Fassung meiner bereits 2014 veröffentlichten Betrachtungen in „Klimawandel – Wahn und Wirklichkeit“ ist, habe ich die Gelegenheit dazu genutzt, die Analyse auf den Stand des Tages zu bringen, ohne dabei seine ursprüngliche Linie zu verlieren. Der Verfasser ist der Meinung, dass dazu gerade heute besonderer Anlass besteht, wo die Gesellschaft und die Politik, hauptsächlich in Europa, in einer schweren Krise liegen. Gerade beim Thema Klima und der damit zusammenhängenden Energiepolitik mischen sich immer mehr selbst ernannte „Experten“ und Organisationen, ohne Sachverstand, in die Diskussion ein, was die gefährliche Tendenz mit sich bringt, den Blick für das Ganze und für das Wesentliche, zum Schaden der Menschheit, zu verlieren. Obwohl der Klimavertrag von Paris in seiner Form unverbindlich ist, wird das in ihm erwähnte Wunschziel, die Erderwärmung auf 1,5 °C zu begrenzen, heute zum absoluten Maßstab für eine CO2-neutrale Welt erhoben. Ein zwingender Grund, eine tiefgehende Analyse des Vertrages dem Buch hinzuzufügen.

Ähnliche Fragen gibt es zu dem missbrauchten Wort Digitalisierung, weshalb ich, zum besseren Verständnis, das Buch mit einer Erläuterung zu Funktionsweise und Grenzen eines Computers ergänzt habe, s. S. 158 f.

Die vorliegende Betrachtung soll daher das Bedürfnis an einer geschlossenen Darstellung der Klimafaktoren befriedigen, die wissenschaftlichen Ansprüchen genügt und das Verständnis des durchschnittlich gebildeten Menschen nicht überfordert. Dem Leser wird so die Möglichkeit gegeben, die Zusammenhänge als ein Ganzes und auf eine Art zu sehen, die ihm die Anregung und Möglichkeit gibt, sich tiefgreifend mit der Thematik zu beschäftigen.

Alzenau, im Dezember 2020

Erich Majer

Einleitung

Wer heute mit offenen Augen, Ohren und etwas kritischem Denkvermögen die Diskussionen unserer sogenannten Eliten im Parlament oder in Talkshows genannten Schwafelrunden verfolgt, muss zwangsläufig zu dem Schluss kommen, dass in diesem Staate etwas faul ist. Es ist erschreckend, was Politiker und Wirtschaftsbosse mit gezielten Täuschungen, Rechtsbrüchen und politischer Verantwortungslosigkeit unserem Land antun. Wenn in Deutschland die Stichworte Klimaschutz, Bio oder Öko fallen, wird eine den Tatsachen entsprechende Vernunft ausgeschaltet. Als eines von vielen Beispielen dient die Tsunami-Katastrophe im März 2011 vor Japan. Es gab zehntausende Flut-Opfer, aber keines durch die mitverursachte Havarie eines Kernkraftwerks in Fukushima! Trotzdem war es ein willkommener Vorwand für die Öko-Elite und Kanzlerin Merkel (sic!) zum unüberlegten sofortigen Ausstieg aus der Kernenergie, einer Technologie, in der deutsche Ingenieure weltweit führend waren. Dass die Tsunami- und Erdbebengefahr hierzulande überschaubar ist, spielte ebenso wie wirtschaftliche Überlegungen keine Rolle. Man hatte ja den unbedarften Bürger, der per EEG zur Zahlung der Rechnung verpflichtet werden konnte. Ergebnis: Der Rest der Welt baut weiterhin Atomkraftwerke und Kohlenmeiler (!) und der Verbraucher bezahlt die Zeche. Die Medien, gern als vierte Gewalt gesehen, werden ihrem Auftrag, die Politik analytisch-kritisch zu begleiten und zu kommentieren, schon lange nicht mehr gerecht. Sie sind nicht nur Teil des Problems, sondern beim Thema Umwelt das Sprachrohr einer rot-grünen Weltverbesserungsideologie.

Ob Fraktionszwang, also Einschränkung der Freiheit des Abgeordnetenmandats, oder der mit Kotau gleichzusetzenden „political correctness“ in Politik und den Medien; beides führt nicht nur zu Heuchelei und Fehlentscheidungen, sondern dient der gewollten Desinformation des Bürgers. Das eigentliche Funktionieren des politischen Geschäftes wird bewusst verdeckt. Dem Bürger bleiben die treibenden Kräfte, Motive und Absprachen und damit die ursächlichen Zusammenhänge der Politik verborgen. Um mehr Erkenntnis und Verständnis zu den Fragen unserer Zeit zu erhalten ist man deshalb gezwungen, sich selbst der Mühe zu unterziehen, kritisches Quellenstudium zu betreiben. Nur so kann man den Teufelskreis des „Viele denken gleich und deshalb viele wenig“ durchbrechen. Ich habe daher die stehende Schlussformel in den Senatsreden von Cato des Älteren (234–149 v.Chr.) – „Ceterum censeo Cartighenem esse delendam“ – auch heute noch sprichwörtlich für eine energische Forderung benützt – umgewandelt in die Mahnung: „Im Übrigen meine ich, dass wenn viele gleich denken, viele wenig denken.“

Zum Thema Klimawandel wird die Öffentlichkeit mit panikmachenden, einseitigen und widersprüchlichen Informationen eingedeckt. Eine objektive Darstellung von möglichen Ursachen und deren Wirkung bleibt der Gesellschaft jedoch vorbehalten. Da Wissen neugierig macht und Zweifel weckt, wird mit den vorliegenden Betrachtungen versucht, Kenntnisse zu vermitteln, die zugleich zum selber Denken einen Anstoß geben mögen. Hierzu werden zunächst die terrestrischen und extraterrestrischen möglichen Ursachen synoptisch dargestellt, ohne einer übertriebenen Detailliertheit oder einem unscharfen Überblick zu erliegen. Nach der Behandlung der vom Menschen wohl nicht zu beeinflussenden Klimafaktoren werde ich versuchen, dem sowohl politisch als auch wissenschaftlich kontrovers diskutierten Thema des sogenannten Treibhauseffektes und der CO2-Problematik auf den Grund zu gehen. Dabei wird es mein Bestreben sein, ein Ergebnis auf der Basis solider empirisch-systematischer Analyse zu erzielen, ohne Rücksicht auf politische Erwartungen.

1 Die Atmosphäre – der Ort, wo das „Klima“ stattfindet

Abb. 1 und Abb. 2: links: die Erde, wie 1972 von Apollo 17 aus 150.000 km, entsprechend einer halben Lichtsekunde, gesehen; rechts: 1968 von Apollo 7 aus gesehen, der hauchdünne blaue Saum, unsere Atmosphäre, unser Schutzschild (3).

1.1 Einführung und Definitionen

Einführung

Nur wenige Themen nehmen zurzeit in den Medien und der Politik einen ähnlich breiten Raum ein wie Klimawandel und globale Erwärmung. Durch Meldungen über schmelzende Eisberge, Sturmtätigkeit, Hochwasser oder Dürre bangt die Menschheit einer Klimakatastrophe entgegen. Von der Politik, von den Medien und in der öffentlichen Wahrnehmung werden Klimaveränderungen auf eine einzige Hypothese reduziert: Der durch menschliche (anthropogene) Aktivitäten verursachte Anteil von atmosphärischem Kohlendioxid sei allein für schädliche Klimaveränderungen verantwortlich. Der Geist ist aus der Flasche und der Riese kaum wieder hineinzuzwingen. Nun bestreitet niemand, dass es Klimaveränderungen gibt. Klimawandel ist, wie wir weiter unten sehen werden, eine Konstante in der Geschichte unserer Erde. So sicher wie Klimawandel stattfindet, so unsicher sind die Ursachen. Es gilt also, in den folgenden Betrachtungen die möglichen Gründe für Klimaveränderungen zu finden. Besonders soll der Frage nachgegangen werden, ob anthropogenes CO2 einen maßgeblichen und gefährlichen, oder vernachlässigbaren und ungefährlichen Einfluss auf das Klima hat. (1)

Definitionen

Zunächst, was bedeutet Klima, Wetter oder Witterung? Unter Wetter verstehen wir den augenblicklichen Zustand der Atmosphäre an einem bestimmten Ort. Dieser wird durch eine Vielzahl von Elementen wie Lufttemperatur, Feuchtigkeitsgehalt und Bewegung charakterisiert. Witterung andererseits wird durch den vorherrschenden Charakter des Wetterablaufes innerhalb eines Zeitraumes, der variabel ist, beschrieben. Man spricht von Witterung eines Tages, Monats, Jahres etc. Das Klima ist die Gesamtheit der Eigenschaften der Klimasubsysteme.

Diese sind:

 die Lithosphäre (die feste Erde und, bei Betrachtung über viele Jahrtausende, die Erdkruste und der obere Erdmantel)

 die Kryosphäre (Eisgebiete)

 die Atmosphäre (Gashülle)

 die Hydrosphäre (Ozeane, Seen, Gewässer)

 die Biosphäre (Pflanzen- und Tierwelt, Menschen)

Das Klima ist eine Folge physikalischer Vorgänge, die in den Subsystemen, vor allem durch die Einwirkung der Sonne, in Gang gesetzt werden. Der Verlauf dieser Prozesse wird wesentlich durch die Erdrotation, die geographische Breite, die Verteilung von Festland und Meer, Meeresströmungen, aber auch durch die Geländeoberfläche, Vegetation und Bebauung mitbestimmt. Nach WMO-Empfehlungen (World Meteorological Organisation) versteht man unter Klima die Erfassung von Temperatur oder einzelnen Niederschlagsmengen über einen längeren Zeitraum, der mindestens 30 Jahre beträgt. Die daraus entstehende statistische Beschreibung stellt das Klima dar. (2) Das Klima steht damit im Gegensatz zu den zufälligen, sich von Tag zu Tag, von Jahr zu Jahr ändernden Wetterbedingungen. Die Klimazonen sind Gebiete der Erde, die ein gleichartiges Klima haben. Sie unterscheiden sich durch die Tageslängen, die Sonneneinstrahlung, Abb. 3 unten, und stehen damit in deutlichem Zusammenhang mit der Vegetation auf den Kontinenten. Die jährlichen Schwankungen der Tageslänge erreichen in den Polarregionen den Maximalwert von 24 Stunden! Wegen der oben angeführten geographischen Einflüsse ist der Verlauf der Klimazonen unregelmäßig. Man unterscheidet im Wesentlichen vier Breitenzonen, Abb. 3 oben.

a) Tropenzone: 0°–23,5°

Keine großen Temperaturschwankungen, heiß und feucht.

b) Subtropenzone: 23,5°–40°

Trocken- und Regenzeiten, warm.

c) Gemäßigte Zone: 40°–60°

Ausgeprägte Jahreszeiten, kühler.

d) Polarzone: 60°–90°

Sehr kalt und sehr trocken

Abb. 3: Oben Klimazonen; unten Einfallswinkel des Sonnenlichts (Beleuchtungszonen). (2)

Es gibt auf der Erde viele Klimate, die das lokale mittlere Wettergeschehen beschreiben. Es gibt jedoch für die Erde kein Klima im Singular (!), also kein Globalklima (Erdklima). Diese einfache Tatsache werden Ihnen jeder Eskimo oder die Bewohner der Sahelzone bestätigen.

Um den Gegenstand unserer Betrachtungen, das Klima, auf unserem Planeten Erde beurteilen zu können, bedarf es einer Untersuchung der das Klima beeinflussenden möglichen Faktoren. Wie schwierig das ist, möge ein einfaches Beispiel zeigen. Schon Thales von Milet hat für 585 v. Chr. eine Sonnenfinsternis vorausgesagt, die dann auch eintrat. Er konnte aber nicht prophezeien, ob man die Sonne auch sehen kann, da er nicht voraussehen konnte, wie das Wetter sein wird! Dies hängt ganz einfach damit zusammen, dass das Wetter durch weit mehr Faktoren bestimmt wird als z. B. der Lauf der Sonne. Nach mehr als 2.500 Jahren sind wir nicht viel weiter.

1.2 Die Atmosphäre, Aufbau, chemische Zusammensetzung und Funktion

Die Atmosphäre ist ein Gasgemisch, das durch die Gravitation an der Erdoberfläche gehalten wird. Vom Weltraum aus betrachtet (Abb. 1) erscheint die Erde blau mit eingesprengten weißen Feldern, den Wolken. Die blaue Farbe kommt durch die die Erde umhüllende Gasschicht, die Luft, zustande. In der Lufthülle wird das kurzwellige blaue Sonnenlicht stark in alle Richtungen gestreut, während das langwelligere rote Licht weitgehend die Atmosphäre, der dünne blaue Saum in Abb. 2, durchdringen kann.

Man kann sich die irdische Atmosphäre in fünf übereinanderliegenden Schichten aufgeteilt denken, die sich durch ihre Beschaffenheit und Funktion unterscheiden, Abb. 4.

Abb. 4: Am linken Bildrand sind die Höhenangaben zum Temperaturprofil der Erdatmosphäre zu sehen. Die Skalen am rechten Bildrand zeigen weitere Möglichkeiten, die Atmosphäre aufgrund ihrer unterschiedlichen Eigenschaften zu gliedern, wie nach der Zusammensetzung der Luft in Homosphäre und Heterosphäre, oder nach dem Ionisierungsgrad der Gasteilchen in Neutrosphäre (bis etwa 80 km Höhe) und Ionosphäre. (3)

Die unterste Schicht, die Troposphäre, ist die Region, in der sich jene Vorgänge abspielen, die wir unter der Sammelbezeichnung Wetter zusammenfassen. In der Troposphäre nimmt die Temperatur der Luft im Allgemeinen mit der Höhe ziemlich gleichmäßig ab. Oberhalb der Tropopause dehnt sich, als zweite Schicht, die Stratosphäre bis ca. 50 km Höhe aus. Im Gegensatz zur Troposphäre ist die Temperatur der unteren Stratosphäre bis etwa 30 km Höhe nahezu konstant. Danach steigt die Temperatur wieder an, um in ca. 50 km Höhe ein Maximum zu erreichen. Der Grund dieser Erwärmung dürfte die Ozonschicht sein, von der die energiereiche UV-Strahlung absorbiert wird. Die dritte, mittlere Schicht ist die Mesosphäre. Als ein Teil der Ionosphäre und Homosphäre ist sie zur Erde hin durch die Stratopause in ca. 50 km Höhe von der Stratosphäre und nach oben durch die Mesopause (in 80 bis 85 km Höhe) von der Thermosphäre abgegrenzt.

Aufgrund der hier sehr ausgedünnten Luft und der Tatsache, dass kaum noch Ozon vorhanden ist und sich die Absorption der energiereichen UV-Strahlung in der Stratosphäre abspielt, sinkt die Temperatur wieder von ca. 0 °C auf durchschnittlich –90 °C in 85 km Höhe ab. Als vierte Schicht schließt sich die Thermosphäre an. In ihr nimmt die Temperatur nach oben hin ständig zu und erreicht in ca. 500 km über dem Erdboden Temperaturen zwischen 1.000 °C (nachts) und 2.000 °C (mittags).

Die hohe Temperatur, die „scheinbar“ in der Thermosphäre herrscht, bezieht sich auf die Geschwindigkeit der noch spärlich vorhandenen Gasmoleküle, denn die Temperatur selbst ist ein Maß für die kinetische Energie der Atome und Moleküle eines Körpers. Ein Thermometer würde Minus-Temperaturen anzeigen, da die Gasdichte in dieser Höhe viel zu gering ist, um einen messbaren Wärmetransport zu verursachen.

Als fünfte Schicht schließt sich die Exosphäre an die Thermosphäre an. Sie markiert den fließenden Übergang zum interplanetaren Raum, ist jedoch nach Definition von NASA und Federation Aeronautique International bereits ein Teil dessen. Sie ist ein Teil der Heterosphäre, Abb. 4, das heißt jenem Bereich der Atmosphäre ab ca. 100 km Höhe, in dem sich Gase entsprechend ihrer Atommassen entmischen und schichten. Die Exosphäre ist die einzige Atmosphärenschicht, aus der Gasmoleküle aufgrund der ihnen eigenen Geschwindigkeit das Gravitationsfeld der Erde verlassen können. Grundsätzlich kann die Atmosphäre mit einem Luftmeer verglichen werden, das die ganze Erdoberfläche überschwemmt und auf dessen Grund wir leben.

Die in Abb. 4 eingezeichnete planetarische Grenzschicht, häufig auch Bodenreibungsschicht genannt, ist der Teil der Troposphäre, dessen Luftmassen, neben der horizontal wirkenden Coriolis-Kraft1, (4), gravierend durch die Beschaffenheit der Erdoberfläche und durch thermische turbulente Austauschprozesse geprägt sind. Sie ist der bedeutendste Teil der Biosphäre.

Die Mächtigkeit dieser Grenzschicht hängt von der Beschaffenheit des Untergrundes und der Witterung ab und unterliegt einem Tagesgang. Am Tage hat sie eine Mächtigkeit von ca. 1.000 m. In der Nacht ist die Dicke meist unter 500 m. Während einer windarmen Wetterlage endet die Grenzschicht über Freiland nachts schon bei 30 m, während sie sich über der Stadt auch nachts weit höher als 100 m über Grund erstreckt. Die vertikalen thermischen Austauschprozesse durch Turbulenz sind entscheidend für die Luftqualität. Die Lufthygiene hängt also stark von der Menge der emittierten Schadstoffe und dem Austausch zwischen bodennahen und höheren Luftschichten ab. (5)

Nach der Darstellung des Profils der Atmosphäre nun zu der chemischen Zusammensetzung.

1.3 Natürliche Hauptbestandteile der trockenen Luft (6)

2

1.4 Wichtige Spurengase der Luft

Spurengas | chemisches Symbol | Konzentration | fiktiver Temperatureffekt!!!
Wasserdampf | H2O | 2–3 % | +20,6 K
Kohlendioxid | CO2 | 347 ppm | +7,2 K
Ozon (bodennah) | O3 | 0,03 ppm | +2,4 K
Distickstoffoxid | N2O | 0,3 ppm | +1,4 K
Methan | CH4 | 1,65 ppm | +0,8 K
Zusammenfassend |  |  | +33 K

Die Atmosphäre hat viele lebenswichtige Funktionen, indem sie u. a. …

1 die Lebewesen vor schädlicher bzw. tödlicher Strahlung aus dem Weltraum schützt (Filter für UV- und Röntgenstrahlung der Sonne),

2 lebensnotwendiges Sonnenlicht zu Oberflächen der Kontinente und Ozeane durch lässt (Energiequelle),

3 vor schneller Auskühlung und Überhitzung schützt (z. B. Wärmeausgleich zwischen Tag und Nacht),

4 Energie (fühlbare Wärme der Luft und latente Wärme des Wasserdampfs) aus Bereichen in Äquatornähe zu mittleren und höheren Breiten transportiert,

5 Wasserdampf-Feuchtigkeit durch die dynamischen Prozesse der allgemeinen Zirkulation transportiert und verteilt, wodurch die Niederschlagsverteilung bestimmt wird,

6 den Hauptspeicher für Stickstoff bildet,

7 ein Reservoir für Kohlenstoffdioxid und Sauerstoff darstellt,

8 einbezogen ist in verschiedene lebensnotwendige Stoffkreisläufe,

9 natürliche und anthropogene Emissionen verteilt, die in der Atmosphäre durch Oxidation, Reaktionen mit Radikalen und Photolyse umgesetzt und abgebaut werden,

10 vor kleineren Meteoriten schützt, die wegen der großen Reibung beim Eintritt in die Atmosphäre verglühen und so die Erdoberfläche nicht erreichen.

1.5 Die Atmosphäre, ein chaotisches System

Die Einzelheiten der folgenden Darlegungen sind mehr für Leser gedacht, die ein besonderes Interesse an Mathematik und Physik haben. Ansonsten genügt für das weitere Verständnis unserer Betrachtungen das Ergebnis der Ausführungen.

Anders als der Begriff Chaos in der Umgangssprache charakterisiert die Chaostheorie nicht den Zustand eines Systems, wie z. B. den Grad seiner Unordnung, sondern sein zeitliches Verhalten, das heißt seine Dynamik. Chaotisches Verhalten eines Systems liegt vor, wenn selbst geringste Änderungen der Anfangsbedingungen nach einer gewissen Zeit zu einem völlig anderen Verhalten führen. (7) Man spricht in diesem Zusammenhang von sensibler Abhängigkeit von den Anfangswerten. Die Antwort auf die Frage, ob das weitere Verhalten des Systems vorhersagbar, also determiniert3 oder indeterminiert ist, hängt also vom Inhalt der Voraussetzungen ab, unter denen man an die Betrachtung herantritt. Es kann daher sein, dass ein Prozess als determiniert oder als nicht determiniert erscheint, je nachdem wie man die Voraussetzungen festlegt. Klassische mechanische Systeme, wie z. B. die Bewegung der Planeten, sind durch die Festlegung der Voraussetzungen deterministisch, also prognostizierbar. Die wichtigste Aufgabe und zugleich Prüfstein jeder Naturwissenschaft.

Da bei chaotischen Systemen beliebig kleine Differenzen in den Anfangsbedingungen mit der Zeit exponentiell anwachsen, übersteigen die Anforderungen an die Präzision der Kenntnis der Anfangsbedingungen für eine Prognose des Systemverhaltens rasch die Möglichkeiten praktischer Messgenauigkeit um astronomische Faktoren. Das Wetter ist das bekannteste Beispiel für ein chaotisches Systemverhalten. Da es dafür kein die ganze Zukunft umfassendes Gesetz gibt, ist eine langfristige Vorhersage unmöglich. Dieses Phänomen ist in der Öffentlichkeit unter dem Schlagwort Schmetterlingseffekt bekannt geworden. Eine winzige Störung an einem Ort kann eine große Störung an einem anderen Ort bewirken. Überspitzt formuliert kann der Flügelschlag eines Schmetterlings in Brasilien Regen verursachen, der in London fällt. Wie Hawking in seinem Buch „Das Universum in der Nussschale“ schreibt, „ist das Ärgerliche daran, dass sich diese Ereignisfolge nicht wiederholen lässt“ (8). Die Ereignisse lassen sich nicht aufbewahren und können, da sie stets aufeinander folgen, nicht verglichen werden. Wenn der Schmetterling das nächste Mal mit seinen Flügeln schlägt, wird sich eine Reihe von Faktoren verändert haben, die das Wetter ebenfalls beeinflussen. Jeder Einfluss, egal wie geringfügig er ist, reicht aus, das System aus der Balance zu bringen. Die Voraussetzungen für ein chaotisches Verhalten eines Systems sind also die Nichtlinearität seiner Dynamik und eine sensible Abhängigkeit von den Anfangsbedingungen. Beide Bedingungen treffen auf das Wetter zu, weshalb es langfristig nicht mehr deterministisch ist und somit in seinem Verhalten auch nicht mehr prognostizierbar.

1.6 Entdeckung der Atmosphäre als chaotisches System

Die Entdeckung der Atmosphäre als chaotisches System geht auf den Meteorologen Edward Lorenz zurück (am 15. 04. 2008 90-jährig an Krebs gestorben). Hierzu ein Zitat aus (9):

„The first true experimenter in chaos was a meteorologist, named Edward Lorenz. In 1960, he was working on the problem of weather prediction. He had a computer set up, with a set of twelve equations to model the weather. It didn’t predict the weather itself; however this computer program did theoretically predict what the weather might be. One day in 1961, he wanted to see a particular sequence again. To save time, he started in the middle of the sequence, instead of the beginning. He entered the number of his printout and left to let it run. When he came back an hour later, the sequence had evolved differently. Instead of the same pattern as before, it diverged from this pattern, ending up wildly different from the original. Eventually he figured out what happened. The computer stored the numbers to six decimal places in its memory. To save paper, he only had it print out three decimal places. In the original sequence, the number was 506127, and he had only typed the first three digits, 506. By all conventional ideas of the time, it should have worked. He should have gotten a sequence very close to the original sequence. A scientist considers himself lucky if he can get measurements with accuracy to three decimal places. Surely the fourth and fifth, impossible to measure using reasonable methods, can’t have a huge effect on the outcome of the experiment. Lorenz proved this idea wrong. This phenomenon, common to chaos theory, is also known as sensitive (i.S. von sensibel) dependence on initial conditions. Just a small change in the initial conditions can drastically change the long-term behaviour of a system. Such a small amount of difference in a measurement might be considered experimental noise, background noise, or an inaccuracy of the equipment. Such things are impossible to avoid in even the most isolated lab. With a starting number of 2, the final result can be entirely different from the same system with a starting value of 2.000001. It is simply impossible to achieve this level of accuracy – just try and measure something to the nearest millionth of an inch! From this idea, Lorenz stated that it is impossible to predict the weather accurately. However, this discovery led Lorenz on to other aspects of what eventually came to be known as chaos theory.“

1 Trägheitskräfte bzw. Scheinkräfte: In rotierenden Bezugssystemen treten Scheinkräfte auf, die von der Beschleunigung des Bezugssystems abhängen. Sie haben ihre Ursache in der Trägheit von Massen und haben die Dimension einer physikalischen Kraft. Für beschleunigte Systeme gelten allerdings die Gesetze von Newton nicht mehr uneingeschränkt. So besagt das 3. Gesetz, dass zu jeder Kraft an einem Körper eine Gegenkraft an einem anderen Körper existieren muss. Actio = Reactio! Für Scheinkräfte ist dies nicht erfüllt. Es handelt sich eben nicht um eine Kraft im eigentlichen Sinne, sondern nur um einen Effekt, der durch ein rotierendes Koordinatensystem zustande kommt. Beispiele für Scheinkräfte sind die Coriolis-Kraft und die Zentrifugalkraft.

2 Genau: Kohlenstoffdioxid (umgangssprachlich oft ungenau Kohlensäure genannt).

3 Determinismus bezeichnet die Auffassung, dass zukünftige Ereignisse durch Vorbedingungen eindeutig festgelegt sind. Der Determinismus lehnt jeden Zufall vollständig ab.

2 Klimawandel – Klimaentwicklung

Zur Orientierung bei der Diskussion des Klimas vergangener Epochen der Erde dient die erdgeschichtliche Zeittafel in Abb. 5. Gemäß heutigem Wissen ist das Universum knapp 14 Milliarden Jahre alt. Eine Zeitspanne, die sich unserer beschränkten Vorstellungskraft entzieht. Anschaulich wird diese Zeitspanne, wenn man sie auf ein irdisches Jahr skaliert. Dann erfolgt der „Urknall“ am 1. Januar. Unser Sonnensystem entsteht (vor ca. 4,6 Milliarden Jahren) Anfang September. Die ersten Lebensformen auf unserer Erde bilden sich im Oktober. Die Dinosaurier tauchen am 26. Dezember auf und sterben am 28. wieder aus. Der homo sapiens erscheint am 31. Dezember dieses Weltenjahres, wenige Sekunden vor Mitternacht. Noch bevor ein weiterer Tag in diesem kosmischen Jahr vergangen sein wird, wird es die Menschheit nicht mehr geben. Unser Leben hat nicht einmal die Dauer eines Wimpernschlages. Mit dem Hitzetod der Erde werden bald auch alle Spuren unserer Existenz getilgt sein. Die Existenz der Menschheit scheint ein belangloses Ereignis in einem teilnahmslosen Universum zu sein. (10)

Abb. 5: Erdgeschichtliche Zeittafel. (11)

Bei der Betrachtung der Zeittafel erhebt sich sofort die Frage nach der geologischen Zeit.

Eine ausführliche Beschreibung der Grundprinzipien zur Bestimmung des Alters von Gesteinen würde im Rahmen dieser Betrachtungen zu weit führen. Es sei nur festgehalten, dass im 17. Jahrhundert der in Florenz lebende dänische Physiker und Arzt, Nikolaus Steno, einige Grundsätze zum Verständnis von geschichteten Steinen aufgestellt hat. Damit konnte das relative Alter vieler Gesteine bestimmt werden. Das absolute Alter ist erst seit der Kenntnis der Gesetze des radioaktiven Zerfalls instabiler Isotope bestimmbar. (12)

2.1 Klimageschichte – Proterozoikum (Urzeit) bis Holozän (geol. Gegenwart)

„Das Einzige, was Naturwissenschaft zu Wege bringen kann,

ist eine physikalisch konsistente Extrapolation in die Vergangenheit

ohne Gewähr auf geschichtlichen Ablauf.“

(Alfred Krabbe, Astrophysiker)

Entsprechend der Theorien von Physikern, Astronomen und Paläontologen wurde der Grundstein allen heutigen Lebens vor etwa 14 Milliarden Jahren gelegt. Da es keinerlei Daten aus dieser Zeit gibt, die den Verlauf der Entstehung und Entwicklung unserer Erde aufzeigen könnten, muss man sich – nolens volens – gänzlich auf die Theorien der Wissenschaft verlassen. Vor 10 Milliarden Jahren entstand unsere Galaxis, die Milchstraße. Die Sonne sowie unser Planet folgten wiederum ein paar Milliarden Jahre später. Der Entstehungszeitpunkt der Sonne wird auf etwa 4,6 Milliarden Jahre vor heute geschätzt. Die Erde entstand „kurze“ Zeit danach, höchstwahrscheinlich vor ca. 4,5 Milliarden Jahren. Bei der Entstehung der Erde traten enorme Energien und extrem starke Hitze auf. So betrug die bodennahe Temperatur etwa 180 °C. Es gab deshalb auch noch keine Meere, Niederschläge oder sonstiges Wasser.

Erst mit der fortschreitenden Abkühlung unterschritt vor ca. 4 Milliarden Jahren die Temperatur die 100 °C-Grenze, womit der Wasserdampf seinen Kondensationspunkt erreichte und sich Wassertropfen bilden konnten. Damit entstand langsam ein Wasserkreislauf und die Hydrosphäre (alle sichtbaren Gewässer). (13) Die ältesten Anzeichen für Ozeane auf unserer Erde sind in Gesteinen vorhanden, die inzwischen 3,2 Milliarden Jahre alt sind. Bis zur Entwicklung der Atmosphäre vergingen noch einmal 0,5 Milliarden Jahre. Vor ca. 2,5 Milliarden Jahren entstand der erste Sauerstoff und der Wasserdampf band sich fast ganz in Meeren und Seen, wodurch der Wasserdampf in der Atmosphäre zum Spurengas wurde. Mit dem Wasserdampf verschwand auch ein großer Teil des Kohlendioxids, das sich im Wasser band.

Abb. 6: Rekonstruktion des mittleren Temperatur- und Niederschlagsverlaufs der Erde seit 3,8 Milliarden Jahren. E = Eiszeitalter; E = Eiszeitalter mit Eisbildungen an beiden Polen; W = eisfreies Warmklima. (14)

Wie aus Abb. 6 ersichtlich, gab es in der Erdgeschichte abwechslungsweise Phasen mit extremen Warmzeiten und globalen Vereisungen. Vor ca. 2,3 Milliarden Jahren hat sich das erste Eiszeitalter eingestellt. Größtenteils war es jedoch auf der Erde immer relativ warm. Eine Betrachtung des Zeitraumes ab ca. 600 Millionen Jahren (ab senkrechtem Strich in Abb. 6.) zeigt uns ein zyklisches Auftreten von Kalt- und Warmzeiten mit einer Zykluszeit von ca. 150 Millionen Jahren (Abb. 7).

Abb. 7: Das Auftreten von Kalt- und Warmzeiten mit ca. 150 Millionen Jahren Zykluszeit. (15)

Die „mittlere globale“ Temperatur von ca. 22 °C bestimmte die überwiegende Zeit der Erdgeschichte, sodass man für die letzten 600 Millionen Jahre von relativ konstanten Leben ermöglichenden Umständen sprechen kann. Das schließt tiefgreifende Veränderungen nicht aus. So hat die Erde, wie Abb. 7 zeigt, seit 600 Millionen Jahren 4 kalte und 4 warme Klimamodi durchlebt. Bei der Interpretation der wichtigsten Messdaten aus Bohrkernmessungen, Baumringanalysen, Gesteinsablagerungen, Radiokohlenstoffdatierung 14C etc., muss berücksichtigt werden, dass es sich nur um indirekte Hinweise, sogenannte Proxy- bzw. Stellvertreterdaten, handelt. Außerdem geben Proxydaten in der Regel nur die lokale Klimageschichte wider. Alles, was wir wissen, ist nicht warum, sondern dass es geschah! Trotzdem kann man mit diesen Messwerten eine einleuchtende Beschreibung der Vergangenheit erstellen. Es ist deshalb einfacher, die Klimavergangenheit zu deuten ohne die Kausalität, also den Zusammenhang von Ursache und Wirkung, zu kennen, da man auf Indizien zurückgreifen kann. Wie in Abschnitt 1.5 dargelegt, ist dagegen eine Prognose des künftigen Klimas kaum möglich. Der Grund liegt hauptsächlich darin, dass in die Rechenmodelle, soweit bekannt, zahlreiche Parameter einfließen, die nicht gemessen, sondern nur geschätzt und/oder vermutet werden. Man kann künftige Ereignisse nicht exakt voraussagen, wenn man nicht einmal in der Lage ist, den gegenwärtigen Zustand genau zu messen. Bei einer Aussage zum möglichen künftigen Klimawandel kann man deshalb, bei sauberer wissenschaftlicher Arbeit, nicht von Prognosen, sondern lediglich von Szenarien reden. Eine Folge der Unberechenbarkeit chaotischer, nichtlinearer Systeme.

Trotzdem ist unser Glaube an die Beständigkeit des Wetters so alt wie die Bibel. Steht doch im Alten Testament (1. Mose 8,22) geschrieben:

„Solange die Erde steht, soll nicht aufhören Saat und Ernte, Frost und Hitze, Sommer und Winter, Tag und Nacht.“

Dass das Klima nicht so beständig und zuverlässig ist, wie wir es gerne hätten, geht aus den Abb. 6 und 7 und den dazugehörigen Ausführungen hervor. Hierzu gilt, dass je weniger weit die Klimavergangenheit zurückliegt, umso aussagekräftiger und plausibler sind entsprechende Interpretationen. Als nächstes befassen wir uns mit dem gegenwärtigen Eiszeitalter, das in der Fachsprache als Quartär bezeichnet wird. Es ist die jüngste Formation des Kanäozoikums, der Erdneuzeit. Das Quartär wird in das Pleistozän, das eigentliche Eiszeitalter, und das Holozän, die Nacheiszeit, in der wir leben, untergliedert (Zeittafel Abb. 5).

2.2 Klimageschichte des Holozäns, dem aktuellen Interglazial

Der Abkühlungsprozess des jetzigen Eiszeitalters hat bereits vor rund 5 Millionen Jahren im Pliozän begonnen. (16) So kam es zu Beginn des Quartärs, im Pleistozän, zur Vereisung der Pole und der Nordhalbkugel. Paläoklimatologen vermuten, dass wir uns gerade am Ende eines Eiszeitalters befinden, jedoch noch innerhalb einer Eisepoche, von der wir nicht wissen, wann sie zu Ende ist.

Wie Abb. 8 zeigt, ist diese Nacheiszeit, das Holozän (griech. „ganz neu“) von relativ großen Klimaschwankungen geprägt. Aus paläontologischer Sicht befinden wir uns innerhalb des globalen Eiszeitalters in einer Warmphase (auch Interglazial genannt). Im erdgeschichtlichen Vergleich bleibt jedoch das Klima auch in einer Warmphase eines globalen Eiszeitalters relativ kalt.

Abb. 8: Klimaschwankungen im Holozän (Das zyklische Auftreten von Optima und Pessima), im Wesentlichen der nördlichen Hemisphäre. (17)

Eine Retrospektive dieser jüngsten und bedeutsamsten Phase menschlicher Entwicklung beginnt im Großen und Ganzen 20.000 bis 18.000 Jahre vor heute, dem Höhepunkt und Ausklingen der Würmeiszeit oder Altsteinzeit, im Diluvium, dem jüngeren Pleistozän. In der anschließenden, bis heute anhaltenden Warmzeit, dem Holozän, stellten sich entscheidende kulturelle und siedlungsgeschichtliche Entwicklungen ein. In dieser erdgeschichtlichen Epoche bilden sich auch die heutigen Landschaftsformen heraus. Diese Periode von etwa 10.000 Jahren gilt unter Klimaforschern als klimatisch ausgesprochen stabil und von bemerkenswert langer Dauer. Lenkt man jedoch sein Augenmerk auch auf weniger dramatische Fluktuationen des Temperaturverlaufs, so wird nicht nur eine signifikante Instabilität sichtbar, sondern auch ihre Auswirkungen auf menschliche Aktivitäten und Veränderung des bewohnten Erdkreises verständlich. (18)

Man kann davon ausgehen, dass mit dem Datum „10.200 Jahre vor heute“ die letzte Kaltzeit mit dem Zerfall der Gletschermassen definitiv zu Ende war und sich unmittelbar die bisher wärmste nacheiszeitliche Klimaperiode anschloss – das erste Holozänoptimum, während dem die Temperaturen 2–2,5 °C höher gelegen haben dürften als heute. Die Menschen wurden sesshaft und bauten erste Siedlungen. Es war der Übergang von Jagd auf Ackerbau und Viehzucht.

Im zweiten Klimaoptimum des Holozäns (ca. 3.000 v. Chr. bzw. ca. 5.000 Jahre v. heute) etablieren sich die großen Kulturen der Babylonier, Chinesen, Perser, Ägypter. Die Temperaturen dürften ähnlich wie im ersten Holozänoptimum gelegen haben.

Während des römischen Klimaoptimums war es höchstwahrscheinlich deutlich wärmer als heute. Kein Wunder, dass die Römer in „Sandalen“ ihr Weltreich ausbauen konnten und Hannibal es gelang mit Elefanten die Alpen zu überqueren.

In der Epoche vom 5. bis 6. Jahrhundert, dem Völkerwanderungs-Pessimum, herrscht nicht nur in Europa Unruhe. Vermutlich durch den massiven Ausbruch des Krakataus (Abb. 25, S. 67) kam es zu einem Kälteeinbruch, der zu unerträglichen Lebensbedingungen führte. Es war nicht die nomadische Natur der Goten und Germanen, sondern vermutlich die Kälte, also kein Wunsch, sondern Notwendigkeit, die Familien mit Kind und Kegel, Vieh und Waffen in den Süden trieb. Ihre Richtung wies die Sonne. Sie machten nicht Halt im europäischen Kernland, sondern zogen weiter in den „richtigen Süden“, nach Iberien, Italien, und nach Nordafrika. In jener Zeit wurden Germanenstämme Nordafrikaner. (19) Als ich Anfang der Sechziger Jahre einige Monate rund ums Mittelmeer reiste, habe ich mich noch gewundert, im Süden Tunesiens blauäugige Araber (Berber) zu treffen. Die klimabedingte Völkerwanderung gibt die Erklärung. Die Bewegungen waren nicht chaotisch, auch wenn die Völkerwanderung Chaos auslöste und die alte Ordnung zerstörte.

Die mittelalterliche lange Wärmeperiode verhalf zu relativem Wohlstand in Europa. Die Wikinger (nord.: „vikingr“, „Seefahrer“, „Seeräuber“) besiedelten Grönland und bauten dort Getreide an. Erich der Rote, der wegen Mordverdacht Island verlassen musste, scheint Grönland im richtigen Moment entdeckt zu haben. Die Schar von Nordländern, die ihm folgte und sich an der Küste der großen Insel niederließ, hatte Aussicht auf einen angenehmen Lebensstandard. Das Schmelzen der Arktis, der Fjordgletscher, und Weinanbau in Schweden und England bedingte sich gegenseitig. Die Wikinger segelten bis Nordamerika und versuchten sich dort niederzulassen. Ohne Nachschub vom Mutterland waren sie jedoch dem Untergang geweiht. Es wurde nichts mit der Ansiedlung von Nordeuropäern in Nordamerika. Dies gelang erst fast genau 500 Jahre später, als ein neuer Ansturm mit neuen Mitteln und größerer Menschenmengen eintraf.

Um 1200 begann sich das Wetter zu verschlechtern. Die mittelalterliche Wärmeperiode neigte sich ihrem Ende zu und die Siedler in Grönland wurden von der Versorgung mit Schiffen abhängig bis sie, im Lauf der Jahrhunderte, durch das Vordringen des Eises der kleinen Eiszeit von der Umwelt abgeschnitten wurden. (20)

Die kleine Eiszeit in Europa, vor ca. 300 Jahren, gilt in der heutigen Klimadiskussion als das klassische Beispiel einer durch kurzfristige Schwankungen geprägten natürlichen Klimavariation. In Europa wüteten Pest, Malaria, Cholera und die Themse war zugefroren. Laut Berichten über die holländische Kanalschifffahrt waren auch die Kanäle, die im frühen 17. Jahrhundert entstanden, um die größten holländischen Städte miteinander zu verbinden, im Winter zugefroren und unpassierbar geworden. Noch heute erinnern die Bilder der alten holländischen Meister des 16. und 17. Jahrhunderts an diesen Zeitabschnitt. Die Maler Rembrandt van Rijn, Jan Vermeer, Hendrick Avercamp bedienten sich bei ihren Gemälden nicht künstlerischer Freiheit (21); sie schufen Zeugnisse für das damalige Klima (Abb. 9).

Abb. 9: Das Gemälde „Eisvergnügen“ von Hendrick Avercamp zeigt Menschen auf einem zugefrorenen Kanal in den Niederlanden im kalten Winter 1608. Heute dagegen sind die Kanäle im Winter meist eisfrei. Solche künstlerischen Darstellungen sind nur aus der Zeit zwischen 1565 und 1640 bekannt. (21)

Es ist nicht bekannt, wodurch diese Kälteperiode entstand. Die Vermutung ist, dass sie mit einem ungewöhnlichen Zeitabschnitt in der Geschichte der Sonne zusammenhängt, in dem die Astronomen eine ungewöhnlich geringe Zahl an Sonnenflecken beobachtet haben, Abb. 10. (Um Missverständnissen vorzubeugen sei hier betont, dass die Sonnenflecke nicht selbst Ursache, sondern nur ein Indikator für eine Änderung der Sonnenaktivität und damit der solaren Ausstrahlung sind; ausführlich behandelt in Abschnitt 3.2.2.2, Aktivitäten der Sonne).

Abb. 10: Das Maunder’sche Minimum zwischen 1645 und 1715. Angaben der Häufigkeit als Sonnenflecken-Relativzahl seit 1610. (22)

Diese Periode wurde nach dem englischen Astronomen Edward Walter Maunder (1851–1928) benannt, der im Nachhinein die geringe Anzahl der Sonnenflecke in dieser Periode erkannte.

Sonnenflecke waren kurz vor dem Maunderminimum erstmals systematisch beobachtet worden, sodass zu jener Zeit noch keine Erwartungen bezüglich ihrer Häufigkeit gemacht werden konnten. Nur im Nachhinein ließ sich erkennen, dass sich der Zustand der Sonne ab 1715 signifikant von dem zwischen 1645 und 1715 unterscheidet.

Doch auch während der kleinen Eiszeit gab es erhebliche Klimaschwankungen. So stellen zum Beispiel die Zeiträume von 1570 bis 1630 und von 1675 bis 1715 besonders kalte Zeitabschnitte dar. Die kleine Eiszeit war eine Erdabkühlung, die mit regionalen und zeitlichen Schwerpunkten weltweit auftrat und später auch für Nordamerika, Russland und China und inzwischen auch in den polaren Eiskernen nachgewiesen wurde. Während dieser Zeit traten häufig sehr kalte Winter und niederschlagsreiche, kühle Sommer auf. (23) Für die Menschen hatte das schwerwiegende Folgen. Die Sommer waren nasskalt, sodass der Weizen auf den Halmen verfaulte. Es kam zu Hungersnöten. Im Jahre 1788 wurde in Frankreich durch schwere Unwetter die Aussaat vernichtet. Brot wurde knapp und die Preise stiegen enorm. Der dritte Stand, der größte aber auch unterprivilegierte Teil der Bevölkerung, musste hungern. Der folgende Winter 1788/89 war der kälteste der letzten 300 Jahre. 1789 kam es zum Ausbruch der Französischen Revolution. Geschichtlich war damit auch das Ende des „Ancien Régime“ besiegelt.

2.3 Zusammenfassung

Die Atmosphäre, also die Luft, ist ein Gasgemisch, das durch die Gravitation an der Erdoberfläche gehalten wird. Man kann sich die irdische Atmosphäre auch als ein Luftmeer vorstellen, das die ganze Erdoberfläche überflutet und auf dessen Grund wir leben. Dieses Meer hat jedoch, im Gegensatz zu den Wasserozeanen der Erde, keine scharf ausgeprägte Oberfläche. Die Dichte der Luft nimmt, der Natur der Gase entsprechend, mit der Höhe über der Erde ab. Die Atmosphäre hat keine feste obere Grenze, sondern verliert sich, immer dünner werdend, in den leeren Raum. Sie ist ein chaotisches, instabiles System, was bedeutet, dass selbst geringste Änderungen der Anfangsbedingungen nach einer gewissen Zeit zu einem völlig anderen Systemverhalten führen. Ein Grund, warum die Reaktion nichtlinearer Systeme langfristig nicht vorhersagbar ist. Die Atmosphäre ist der Ort, wo das Klima stattfindet. Den augenblicklichen Zustand der Atmosphäre an einem bestimmten Ort nennen wir das Wetter. Wenn wir von Klima reden, muss uns immer bewusst sein, dass es sich um eine fiktive, statistische „Größe“ handelt, die sich vom Wetter ableitet. Im Gegensatz zum Wetter, in seiner schönen und rauen Wirklichkeit, kann man Klima nicht erleben. (24) Es ist und bleibt ein theoretisch errechnetes Konstrukt anhand des vergangenen Wetters. Wie auf S. 18 erwähnt, beschloss die internationale Staatenwelt, dem Klima eine 30-jährige Wetterbeobachtungsperiode zugrunde zu legen. Sie erklärte die Periode 1901 bis 1930 zur „Klimanormalperiode“. Wie in Abschnitt 2.1 darauf hingewiesen, versucht die Paläoklimatologie, anhand von sogenannten Proxy- bzw. Stellvertreterdaten, die unterschiedlichen klimatischen Verhältnisse in der Vergangenheit zu deuten. Diese Rekonstruktionen des Klimas zeigen, dass es in der Erdgeschichte abwechslungsweise Phasen mit extremen Warmzeiten und globalen Vereisungen gab. Die Extrapolation in die Vergangenheit mag physikalisch konsistent sein, sie ist aber keine Gewähr für den geschichtlichen Ablauf. Eine Prognose des künftigen Klimas aus den Klima-Stellvertreterdaten der Vergangenheit ableiten zu wollen, ist deshalb wissenschaftlich inakzeptabel. Der Grund liegt einerseits darin, dass in die dafür erstellten Computerprogramme, soweit bekannt, zahlreiche Parameter einfließen, die nicht gemessen, sondern nur geschätzt bzw. vermutet werden, und andererseits wir es mit nichtlinearen, dynamischen Systemen zu tun haben. Die Klimageschichte des gegenwärtigen Erdzeitalters, dem Holozän, ist von einem häufigen Wechsel von Kalt- und Warmphasen geprägt. Paläoklimatologen vermuten, dass wir uns gerade am Ende eines Eiszeitalters befinden, jedoch innerhalb einer Eisepoche, von der wir nicht wissen, wann sie zu Ende ist. Die Temperatur-Optima und -Pessima der Vergangenheit hatten entscheidende Auswirkungen auf menschliche Aktivitäten und Veränderungen des bewohnten Erdkreises. Es zeigt sich jedoch deutlich, dass es den Menschen während der wärmeren Perioden am besten ging.

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