Den Klimawandel macht der Mensch

Natürliche Schwankungen der Sonneneinstrahlung über Jahrtausende

Die Stärke der Sonneneinstrahlung ändert sich regelmäßig im Laufe der Jahrtausende, abhängig von periodischen Veränderungen der Umlaufbahn der Erde um die Sonne und der Neigung der Erdachse. Der serbische Mathematiker Milutin Milanković hat diese Zyklen berechnet und herausgefunden, dass sie mit dem Wechsel von Eiszeiten und Warmzeiten übereinstimmen.

Allerdings dauern diese Milanković-Zyklen viele tausend Jahre. Sie erklären nicht den aktuellen rasanten Anstieg der globalen Durchschnittstemperaturen.

Umlaufbahn der Erde um die Sonne

Die Umlaufbahn der Erde um die Sonne verändert sich periodisch: Mal ist sie fast kreisförmig und zentriert – mal ist sie elliptischer und exzentrischer. Dadurch schwankt die Entfernung der Erde zur Sonne um 5 Prozent.

Die größte Entfernung zur Sonne (den „Aphel“) erreicht die Erde im Nordsommer - derzeit am 3. Juli. Wenn die Erdbahn maximal elliptisch und exzentrisch ist, dann ist die Erde im Nordsommer 5 Prozent weiter von der Sonne entfernt als bei maximaler zentrierter Kreisform. Dadurch schmilzt im Nordsommer weniger Eis am Nordpol ab und breitet sich aus. Da Eis das Sonnenlicht stärker reflektiert als Wasser oder Land (Eis hat eine höhere „Albedo“), nimmt die Erde weniger Sonnenlicht auf, was die Abkühlung verstärkt und Eiszeiten begünstigt.

Diese beiden Erdbahn-Zyklen - Exzentrizität und Form der Bahn – wiederholen sich alle 100.000 Jahre und 405.000 Jahre. Das für Warmzeiten typische Minimum der Exzentrizität liegt bei 0,0006, das für Eiszeiten typische Maximum bei 0,058. Aktuell ist die Exzentrizität mit 0,0167 eher durchschnittlich.

Neigung der Erdachse

Derzeit beträgt die Neigung der Erdachse 23,43 Grad. Das ist nicht immer so. Die Neigung der Erdachse pendelt periodisch alle 41.000 Jahre zwischen 22,1 Grad und 24,5 Grad.

Umso geringer die Achsneigung, umso flacher strahlt die Sonne im Sommer auf die Pole der Erde. Dadurch schmilzt im Sommer weniger Eis. Das begünstigt das Wachstum von Eisschilden. Das Eis wiederum reflektiert das Sonnenlicht stärker als Wasser oder Land. Die Erde nimmt weniger Sonnenstrahlung auf. Eiszeit ist angesagt.

Umso höher die Achsneigung, umso steiler strahlt die Sonne im Sommer auf die Pole. Dadurch schmilzt im Sommer mehr Eis ab. Das bedeutet Warmzeit.

Mit derzeit 23,43 Grad ist die Neigung der Erdachse absolut durchschnittlich und nimmt derzeit ab. Ihr Minimum von 22,1 Grad wird die Achsneigung in etwa 8000 Jahren erreichen. Eigentlich müsste es also eher kälter und nicht wärmer werden.

Konzentration von CO2 in der Atmosphäre

In den letzten 800.000 Jahren pendelte der CO2-Gehalt der Atmosphäre stabil und regelmäßig zwischen 180 und 280 Parts per Million (ppm). Das zeigen 20 verschiedene Eiskernbohrungen in der Antarktis: In den hunderttausende Jahre alten Eisschichten sind kleine Luftblasen eingeschlossen, an denen die Forscher die damalige Zusammensetzung der Atmosphäre sehr exakt messen können. Die Daten der verschiedenen Eiskerne stimmen sehr genau überein – auch mit aktuellen Messdaten des Mauna Loa Obervatoriums. Seit Ende des 19. Jahrhunderts jedoch sind die CO2-Werte geradezu explodiert: Im Jahr 1908 überschritt die CO2-Konzentration erstmals 300 ppm, im Jahr 2005 dann 400 ppm. Heute (Stand 24. November 2019) liegen wir bei über 411 ppm.

Die große Mehrheit der Wissenschaftler ist sich einig, dass dieser Anstieg des CO2-Gehalts von uns Menschen verursacht ist. Zwar ist der Mensch nur für rund 4 Prozent der CO2-Emissionen verantwortlich. Allerdings werden die übrigen 96 Prozent im natürlichen Kohlenstoffkreislauf der Erde in einem geschlossenen System immer wieder recycled. Veränderungen – etwa durch Tektonik – passieren langsam. Die 4 Prozent des Menschen jedoch kommen zusätzlich obendrauf und führen zu der aktuell schnellen Zunahme.

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