Klimawandel Das Klima existiert seit der Bildung der Erdatmosphäre, unterliegt kontinuierlichen Veränderungen und variiert sowohl durch natürliche Schwankungen als auch durch menschliche Einflüsse. Es beschreibt die durchschnittlichen Wetterbedingungen über einen längeren Zeitraum und umfasst Faktoren wie Temperatur, Niederschlagsmuster, Luftfeuchtigkeit sowie Windrichtung und -geschwindigkeit. Korrekt wäre daher die Bezeichnung „vom Menschen verstärkter Klimawandel“. Die Industrialisierung nahm in Europa mit der Erfindung der Dampfmaschine durch James Watt im Jahr 1765 ihren Anfang. Mit dieser technischen Neuerung wurde erstmals Energie aus Kohle – später auch aus Holz, Biomasse, Öl und Gas – genutzt, um mechanische Arbeit zu verrichten. Dies führte zur Entstehung der ersten Fabriken und Maschinen, die fossile Energieträger durch Verbrennung in Bewegungsenergie umwandelten. Damit begann auch der menschliche Einfluss auf das globale Klima, da die dabei entstehenden Treibhausgasemissionen als Nebenprodukt in die Atmosphäre gelangten.
https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/grundlagen-des-klimawandels
Treibhausgase
Die über geologische Zeiträume hinweg gebundenen und eingelagerten Kohlenstoffe wurden infolge der Industrialisierung durch Verbrennung plötzlich in die Atmosphäre freigesetzt. Dadurch geriet das chemische Gleichgewicht der Atmosphäre ins Wanken, was zu einer verstärkten Rückstrahlung von Wärmestrahlung führte. In der Anfangszeit der industriellen Entwicklung – als Massentierhaltung und großflächiger Futtermittelanbau noch keine bedeutende Rolle spielten – konnte die Erdatmosphäre die zusätzlichen Emissionen von Kohlenstoffdioxid (durch Verbrennung), Methan (durch Tierhaltung), Lachgas (durch Düngung) sowie andere Schadstoffe chemisch noch weitgehend kompensieren. Der langfristige Effekt auf das globale Klima war daher kaum messbar. Mit dem Beginn des 20. Jahrhunderts jedoch – und insbesondere in den letzten Jahrzehnten – stiegen die Emissionen aller Treibhausgase exponentiell an. Diese Zunahme ist heute nicht nur eindeutig messbar, sondern zeigt sich auch in zunehmenden Klimaschäden und deutlich wahrnehmbaren klimatischen Veränderungen.
Natürlicher Treibhauseffekt Beim natürlichen Treibhauseffekt treffen kurzwellige Sonnenstrahlen nahezu vollständig auf die Erdatmosphäre. Etwa 22 % dieser Strahlung werden an der Atmosphäre reflektiert oder absorbiert, rund 20 % an den Wolken und etwa 3 % durch die Luft selbst. Dadurch erreichen rund 55 % der Sonnenstrahlung die Erdoberfläche. Davon werden etwa 4 % reflektiert, während die verbleibenden 51 % von Landmassen und Ozeanen absorbiert werden und zur Erwärmung der Erde beitragen. Beim Auftreffen auf den Boden wandelt sich die kurzwellige Sonnenstrahlung in langwellige Wärmestrahlung um. Ein Teil dieser Wärmestrahlung wird von der Atmosphäre aufgenommen und zurück in Richtung Erdoberfläche abgestrahlt. Dieser natürliche Effekt sorgt für eine globale Durchschnittstemperatur von etwa +14 °C – im Gegensatz zu etwa –18 °C, wie sie ohne Atmosphäre herrschen würde – und schafft damit die Voraussetzung für Leben auf unserem Planeten.
Jetstream Die Sonnenstrahlung erwärmt den Äquator deutlich stärker als die Polarregionen. Dadurch steigen warme Luftmassen am Äquator auf, während kalte Luft an den Polen absinkt – ein Prozess, der zu erheblichen Temperaturunterschieden führt. Diese Unterschiede erzeugen Druckgefälle in der Atmosphäre, wodurch Luftmassen von Hoch- zu Tiefdruckgebieten strömen, um einen Ausgleich zu schaffen. Durch die Erdrotation und die daraus resultierende Corioliskraft werden diese Luftströmungen auf der Nordhalbkugel nach rechts, auf der Südhalbkugel nach links abgelenkt. Dies führt zur Entstehung des Jetstreams – eines bandförmigen Starkwindsystems, das sich in wellenartigen Mustern um den Globus bewegt. Seine Hauptfunktion besteht im Transport von Wärme und Feuchtigkeit zwischen Tropen und Polarregionen, wodurch er maßgeblich zur Regulierung von Klima und Wetter beiträgt. Ein stabiler und starker Jetstream sorgt in der Regel für gemäßigte Wetterverhältnisse. Wird er jedoch schwächer oder instabil, kann dies extreme Wetterphänomene wie Stürme, Dürren, Hitzewellen, Kälteperioden, Starkregen oder tropische Wirbelstürme begünstigen. Eine zunehmende Klimaerwärmung – insbesondere durch übermäßige Treibhausgasemissionen – kann den Jetstream nachhaltig schwächen. Infolgedessen verändert sich die globale Luftzirkulation, wodurch sich Hoch- und Tiefdrucksysteme langsamer verlagern. Dies führt zu längeren und intensiveren Perioden extremer Wetterlagen. Solche dynamischen Langzeiteffekte haben schwerwiegende Auswirkungen auf das weltweite Klima und katastrophale Folgen für Mensch und Umwelt.
https://www.wetteronline.de/wetterlexikon/jetstream
Verbesserte Gesundheit Klimaschutz und der Umstieg auf erneuerbare Energiequellen wirken sich positiv auf die Gesundheit von Menschen und Tieren aus. Der Einsatz fossiler Brennstoffe führt zu erheblichen Emissionen von Kohlendioxid und anderen Luftschadstoffen, die die Atemluft belasten und Erkrankungen der Atemwege sowie des Herz-Kreislauf-Systems hervorrufen können. Durch den verstärkten Einsatz erneuerbarer Energien – wie Wind-, Solar- und Wasserkraft – werden diese Emissionen reduziert, was zu einer spürbaren Verbesserung der Luftqualität führt. Gleichzeitig verändert der Klimawandel die globalen Temperatur- und Wetterverhältnisse, was die Verbreitung von Krankheitserregern beeinflusst und neue Gesundheitsrisiken mit sich bringt. Zudem beeinträchtigen Klimawandel und Umweltverschmutzung die Qualität sowie die Verfügbarkeit von Nahrungsmitteln. Eine Umstellung auf erneuerbare Energiequellen und eine nachhaltige Landwirtschaft trägt dazu bei, das Angebot an gesunden und umweltfreundlich produzierten Lebensmitteln zu sichern und zu erweitern.
https://link.springer.com/article/10.1007/s00103-019-02929-7
Schutz der Ökosysteme Der Klimawandel beeinträchtigt zentrale Ökosysteme wie Wälder, Ozeane und Korallenriffe. Durch gezielte Klimaschutzmaßnahmen können wir dazu beitragen, diese Lebensräume zu erhalten und ihre essenziellen Funktionen zu schützen – etwa die Sicherung der biologischen Vielfalt sowie die Bereitstellung von Nahrung und sauberem Wasser. Diese Ökosysteme leisten einen bedeutenden Beitrag zum Klimaschutz, indem sie große Mengen an Kohlenstoff aus der Atmosphäre aufnehmen und langfristig speichern. Wälder wirken als natürliche Kohlenstoffsenken, da sie Kohlenstoff sowohl in ihrer Biomasse als auch im Boden binden. Werden sie abgeholzt oder durch Brände vernichtet, gelangt der gespeicherte Kohlenstoff wieder in die Atmosphäre und verstärkt die globale Erwärmung. Der Schutz sowie die Wiederaufforstung von Wäldern sind daher zentrale Maßnahmen im Kampf gegen den Klimawandel. Auch Ozeane übernehmen eine Schlüsselrolle im Kohlenstoffkreislauf: Sie absorbieren etwa ein Viertel der vom Menschen verursachten CO₂-Emissionen und mildern so die Auswirkungen des Klimawandels.
Biodiversität Biodiversität bezeichnet die Vielfalt von Arten, Lebensräumen und ökologischen Wechselwirkungen innerhalb eines geografischen Raums. Im Kontext von Pflanzen und Tieren bedeutet dies, dass zahlreiche unterschiedliche Arten in einem bestimmten Ökosystem leben und voneinander abhängig sind. Diese Vielfalt ist von zentraler Bedeutung, da sie die Stabilität und Funktionsfähigkeit von Ökosystemen stärkt und ihre Anpassungsfähigkeit gegenüber Umweltveränderungen erhöht. Der Klimawandel beeinflusst die Biodiversität sowohl direkt – etwa durch veränderte Temperaturen oder Niederschlagsmuster – als auch indirekt, etwa durch Lebensraumverlust oder veränderte Nahrungsverfügbarkeit. Pflanzen und Tiere sind gezwungen, sich an die neuen klimatischen Bedingungen anzupassen, was zur Verschiebung von Verbreitungsgebieten oder zum Rückgang einzelner Arten führen kann.
Geringere EnergiekostenErneuerbare Energien stellen eine nachhaltige und langfristig kostengünstige Alternative zu fossilen Brennstoffen dar. Zwar erfordert ihr Ausbau zunächst Investitionen in Infrastruktur und Technologie, doch auf lange Sicht können sie zu deutlich geringeren Energiekosten führen. Dies liegt insbesondere daran, dass Energiequellen wie Wind, Sonne, Wasser und Geothermie frei verfügbar sind und weder Liefer- noch Transportkosten verursachen. Im Gegensatz dazu müssen fossile Energieträger häufig aufwendig gefördert, importiert oder transportiert werden, was zusätzliche finanzielle und ökologische Belastungen mit sich bringt. Ein weiterer Vorteil: Erneuerbare Energien verursachen keine Emissionen – sie unterliegen folglich nicht dem CO₂-Preis, der bei der Nutzung fossiler Brennstoffe anfällt.
Schaffung von Arbeitsplätzen Die Energiewende als zentraler Bestandteil des Klimaschutzes schafft auf vielfältige Weise neue Arbeitsplätze. Die Entwicklung, Planung und Installation erneuerbarer Energieerzeugungsanlagen – etwa im Bereich der Wind- oder Solarenergie – erfordert qualifizierte Fachkräfte aus Ingenieurwesen und Handwerk. Zudem steigt mit der Umstellung auf erneuerbare Energiequellen der Bedarf an Energieexpertinnen und -experten, die für die Auslegung, Überwachung und Optimierung des Energiemixes verantwortlich sind. Auch die Modernisierung und der Umbau bestehender Energieinfrastrukturen eröffnen Beschäftigungschancen, insbesondere im Bau- und Installationsgewerbe. Darüber hinaus entstehen durch den Ausbau von Energiespeichertechnologien und intelligenten Netzen neue Tätigkeitsfelder in der IT- und Elektronikbranche. Auch die wachsende Bedeutung der Elektromobilität schafft Arbeitsplätze – nicht nur in der Automobilindustrie, sondern ebenso in der Logistik, im öffentlichen Nahverkehr und im Bereich der Ladeinfrastruktur.
Globale Kipppunkte
Kipppunkte bezeichnen kritische Schwellenwerte im globalen Klimasystem, bei deren Überschreitung abrupt einsetzende und irreversibler Veränderungen ausgelöst werden können. Wird das 1,5-Grad-Ziel nicht eingehalten, steigt das Risiko, dass einzelne dieser Kipppunkte erreicht oder überschritten werden. Beispielsweise würde das Abschmelzen des grönländischen Eisschilds sowie des westantarktischen Eises zu einem drastischen Anstieg des Meeresspiegels führen. Die Freisetzung großer Mengen Methan aus dem auftauenden Permafrostboden in der Arktis erhöht die Konzentration klimaschädlicher Gase in der Atmosphäre. Gleichzeitig verringert der Rückgang des arktischen Meereises die reflektierende Eisoberfläche, wodurch mehr Sonnenenergie absorbiert und die globale Erwärmung weiter beschleunigt wird. Das Erreichen solcher Kipppunkte kann eine Kettenreaktion selbstverstärkender Prozesse in Gang setzen, die das Klimasystem langfristig destabilisieren – mit weitreichenden Folgen, selbst wenn die anthropogenen Treibhausgasemissionen anschließend drastisch reduziert würden.
Kipppunkte bezeichnen kritische Schwellenwerte im globalen Klimasystem, bei deren Überschreitung abrupt einsetzende und irreversibler Veränderungen ausgelöst werden können. Wird das 1,5-Grad-Ziel nicht eingehalten, steigt das Risiko, dass einzelne dieser Kipppunkte erreicht oder überschritten werden. Beispielsweise würde das Abschmelzen des grönländischen Eisschilds sowie des westantarktischen Eises zu einem drastischen Anstieg des Meeresspiegels führen. Die Freisetzung großer Mengen Methan aus dem auftauenden Permafrostboden in der Arktis erhöht die Konzentration klimaschädlicher Gase in der Atmosphäre. Gleichzeitig verringert der Rückgang des arktischen Meereises die reflektierende Eisoberfläche, wodurch mehr Sonnenenergie absorbiert und die globale Erwärmung weiter beschleunigt wird. Das Erreichen solcher Kipppunkte kann eine Kettenreaktion selbstverstärkender Prozesse in Gang setzen, die das Klimasystem langfristig destabilisieren – mit weitreichenden Folgen, selbst wenn die anthropogenen Treibhausgasemissionen anschließend drastisch reduziert würden.
https://www.pik-potsdam.de/de/produkte/infothek/kippelemente