In der letzten Sendung am 27. September hatte ich versucht, in fünf Minuten eine Kritik zu den gängigen Erklärungen des Klimawandels zu formulieren. Ich scheiterte damals. Die Kritik geriet zum unverständlichen Stammeln. Meine Kritik am gängigen Erklärungen vermischte sich leider mit alternativen Erklärungsideen und mit Anregungen zur empirischen Prüfung von Aussagen. Heute wage ich einen zweiten Versuch und habe sicherheitshalber -für mich ungewohnt - die Moderation vorgeschrieben.

Zuerst umreiße ich kurz, was unter dem Klimawandel zu verstehen ist. Danach stelle ich Ihnen zwei veröffentlichte Hypothesen zu den möglichen Ursachen des Klimawandels vor. Beide Hypothesen bzw. beide wissenschaftlichen Annahmen überzeugen mich aus unterschiedlichen Gründen nicht. Bei einer Hypothese mündet die Kritik sogar in einen Vorschlag, wie man die Hypothese an klimatischen Daten prüfen könnte. Dann wird beschrieben, aus welchem Blickwinkel man bisher den Klimawandel zu erklären suchte. Anschließend wird eine neue, alternative Erklärungsidee entwickelt. Im Gegensatz zur üblichen Sichtweise nehme ich an, daß der Klimawandel durch die unkontrollierte Rodung des Klimapuffers Wald verursacht wird. Der Mensch verändert also durch seine weltweiten Eingriffe in die Fauna und Flora das regionale Klima weltweit. Da in den empirischen Wissenschaften nichts ohne empirische Prüfung gilt, wird eine qualitativer empirischer Zusammenhang vorausgesagt. Diese Voraussage müsste sich mit klimatischen Daten aus der realen Welt bestätigen lassen, wenn meine neue Hypothese zum Klimawandel richtig ist.

So wie das statistische Bundesamt mit "Otto Normalverbraucher" alle Konsumenten in Deutschland beschreibt, meint man mit "Klima" die statistische Beschreibung des Wetters für eine Region[8]. Und mit Wetter meint der Meteorologe den Zustand der Atmosphäre zu einem bestimmten Zeitpunkt in einer bestimmten Region. Wenn es jetzt hier regnet, haben wir jetzt hier regnerisches Wetter. Wenn jetzt die Sonne scheint, dann haben wir jetzt sonniges Wetter. Wetter gibt es immer nur hier und jetzt. Dagegen bestimmt man das Klima aus der langjährigen Beobachtung des Wetters. Den Meteorologen interessieren die Fragen wie:

Welches Wetter tritt zu welchen Zeiten in welchen Bereichen häufig auf?

Welche extremen Wetterlagen sind in bestimmten Regionen aufgetreten?

Welches Wetter kann man im Mittel oder im Normalfall erwarten?

Das Klima wird dabei über verschiedene Kenndaten erfasst. Kenndaten sind zum Beispiel die mittlere, die höchste und die kleinste Niederschlagsmenge, die Zahl der Sonnentage, die Häufigkeit bestimmter Windgeschwindigkeiten und Windrichtungen. Wenn sich atmosphärisches Klimadatum statistisch signifikant ändert, so spricht man vom Klimawandel[1,2]. In der aktuellen Diskussion zum Treibhauseffekt meint man mit Klimawandel meist eine Erhöhung der mittleren Temperatur. Ein Indiz für einen Klimawandel ist eine geänderte Pflanzenwelt. Ich möchte hier sogar auf die neue Hypothese hinweisen, daß die veränderte Pflanzenwelt sogar die Ursache für einen Klimawandel sein kann. [3]

Es gibt drei Größen, die Einfluss auf die Sonneneinstrahlung haben könnten: astronomische Gründe, der Treibhauseffekt und die Vegetation. Alle drei Größen versucht man gemeinsam über das Konzept des Strahlungsantrieb miteinander zu vergleichen. Der Strahlungsantrieb misst den Einfluss, den einzelne Faktoren auf den Strahlungshaushalt der Erde und damit auf die Erwärmung der Atmosphäre haben. Zusätzlich wird bei den Klimamodellen natürlich berücksichtigt, welchen Einfluss die Erwärmung der Ozeane, die Meeresströmungen wie der Golfstrom und die atmosphärische Thermik auf das Klima haben[9].

Mit den astronomischen Faktoren meint man die Annäherung der Erdumlaufbahn an die Sonne oder die Erhöhung der Strahlkraft der Sonne. In beiden Fällen würde mehr Sonnenstrahlung die Erde erreichen und die Erde erwärmen. Entsprechende Änderungen sollten sich jedoch erst im Verlauf von Jahrtausenden bemerkbar machen. Ich glaube hier ungeprüft den Experten[4], daß astronomische Einflüsse den Klimawandel der letzten 150 Jahre nur zu einem geringen Teil erklären können.

Eine zweite Ursache ist der Aerosolgehalt in der Luft. Durch Vulkanausbrüche oder durch andere Explosionen [zweiter Weltkrieg] wird Staub in die Atmosphäre gepustet. Der Staub spiegelt einen Teil der Sonnenstrahlung in den Weltraum zurück, was eine Aufheizung der Erde verhindert [5]. Da in den letzten hundert Jahren Vulkanausbrüche wie auch größere Kriege selten waren, kann die Erderwärmung nicht durch den Rückgang von Vulkanismus und Kriegen erklärt werden. [10].

In der aktuellen Klimadiskussion[11] werden als Verursacher der Erderwärmung die Treibhausgase genannt. Die Treibhausgase sind Kohlendioxid, Methan und die Stickoxide. Sie wirken nach folgendem Mechanismus:

Die Treibhausgase sind für das sichtbare Licht durchsichtig. Das Licht wird vom Erdboden und besonders von Teerstraßen absorbiert und in Wärme umgewandelt. Nun empfängt die Erde nicht nur Licht, sondern sie strahlt als schwarzer Strahler auch infrarote Wärmestrahlung in den Weltraum ab.

Die Wärmestrahlung kann der Mensch nicht sehen; aber man kann sie manchmal fühlen. Wenn Sie zum Beispiel am Osterfeuer stehen, spüren sie die Wärmestrahlung des Feuers, obwohl die Luft um sie herum kühl ist. Die ersten Kriegsopfer von Wärmestrahlen waren wahrscheinlich die Menschen in Hiroschima, als dort von den Amerikanern die erste Atombombe geworfen wurde[7].

Von den Treibhausgasen wird nun die Wärmestrahlung der Erde gut absorbiert. Jeder Stoff, der Licht einer bestimmten Frequenz gut absorbiert, kann auch Licht in der gleichen Frequenz sehr gut wieder abstrahlen. Die Abstrahlrichtung ist dabei beliebig. Die hat folgende Konsequenz:

Wenn beispielsweise eine 1 cm dicke Luftschicht wegen der Treibhausgase die Wärmestrahlung von der Erde zu fünfzig Prozent absorbiert, so wird fast die Hälfte der absorbierten Strahlung dieser fünfzig Prozent als Wärmestrahlung wieder in Richtung Erde zurückgestrahlt. Die ein Zentimeter dicke Luftschicht mit den Treibhausgasen "spiegelt" also fünfundzwanzig Prozent der gesamten Wärmestrahlung auf die Erde zurück. Aus dem gleichen Grund spiegelt allein die zweite Schicht - 1/4 * 75% = - über achtzehn Prozent der gesamten Wärmestrahlung auf die Erde zurück. Schon nach wenigen Zentimetern wird durch die Treibhausgase fast die gesamte Wärmestrahlung der Erde zurückgespiegelt. Die Treibhausgase wirken praktisch wie ein Spiegel.

Genau aus diesem Bild des Spiegels ergibt sich die Kritik an der gängigen Erklärung. Schon vor dem Klimawandel war die Konzentration an Kohlendioxid so groß, daß der Spiegel "Kohlendioxid" in fast seinem gesamten Absorptionsbereich die Wärmestrahlung der Erde vollständig gespiegelt hat. Als der Mensch durch die Verbrennung fossiler Energieträger die Konzentration des Kohlendioxids in der Atmosphäre erhöhte, so war dies so, als wenn man bei einem Spiegel die Spiegelschicht einfach nur dicker gemacht hätte. Für die Wirksamkeit des Spiegels, der sowieso schon alles reflektiert hat, war diese Maßnahme unerheblich. Entsprechend ist der Einfluss der erhöhten Konzentration des Kohlendioxid für den Treibhauseffekt ohne echten Belang. Lediglich für einen engen Frequenzbereiche, wo die atmosphärischen Treibhausgase wie ein halbdurchlässiger Spiegel wirken, hat die Verdickung der Spiegelschicht einen Einfluss. Kritiker haben ausgerechnet, daß die Erhöhung der Konzentration der Treibhausgase die Erwärmung der Erde trotzdem nicht erklären kann.

Den Streit der Befürworter und Kritiker kann ich an dieser Stelle nicht entscheiden. Mehr als auf Berechnungen vertraue ich jedoch dem Experiment und der Emperie. Mir stellt sich die folgende Prüffrage:

Wenn die Behauptung der Kritiker richtig ist, dann sollte man in Wüsten kaum ein Klimawandel feststellen können, weil die Erhöhung der Konzentration der Treibhausgase keinen Einfluß auf die Erwärmung gehabt hat. Wenn dagegen die Befürworter recht haben, dann müßte die mittlere Temperatur gerade in den Wüsten stark angestiegen sein. Zu Klärung dieser Frage habe ich einige Wissenschaftler um Hilfe gebeten, da ich mit meiner geringen Freizeit eine ehrenamtliche Literaturrecherche nicht schaffen kann. Auf diese Frage habe ich noch keine explizite Antwort erhalten, was angesichts der kurzen Frist nicht zu erwarten war.

Bis zum empirischen Beweis des Gegenteils überzeugt mich die Hypothese von den Treibhausgasen. Schließlich wird es bei klarem Nachthimmel schneller kalt als bei bewölkten Nächten. Grundsätzlich geht man bei der Treibhausgas-Hypothese davon aus, daß eine Erhöhung der Konzentration der Treibhausgase zu einer verbesserten Wärmedämmung der Erde geführt hat.

Dieser Teibhausgas-Hypothese möchte ich die Antithese von der Entschattung entgegenstellen. Danach hat sich in den letzten Jahrzehnten die am Boden ankommende Sonnenstrahlung merklich erhöht. Die Antithese führt genauso zu der Folgerung, daß sich mittlere Erdtemperatur erhöht haben muss. Die Zunahme der am Boden ankommenden Sonnenstrahlung führe ich auf die "Entschattung" der Erde zurück. Die Entschattung entsteht, weil durch den weltweiten Raubbau am Klimapuffer "Wald" sich einfach weltweit weniger Wolken bilden, so daß weltweit mehr Licht den Erdboden erreicht und die Erde erwärmt. Kurzum: nach der Antithese der Entschattung ist die Vegetation nicht nur Indikator des Klimawandels sondern manchmal auch Ursache des Klimawandels.

Wie vorher schon erwähnt, bewirken Partikel in der Atmosphäre eine Abkühlung auf der Erde bewirken. Die Partikel spiegeln das Licht in den Weltraum zurück, bevor es den Boden erreicht und die Erde erwärmt. Je weniger Licht den Erdboden erreicht, desto weniger Licht wird absorbiert und desto kühler bleibt es auf der Erde. Bei den Partikeln kann es sich zum Beispiel um den Staub handeln, der durch einem Vulkanausbruch in die Atmosphäre geschleudert wurde[10]. Aber auch ganz normale Regenwolken können das weiße Licht der Sonne in den Weltraum zurückspiegeln.

Für die Entschattungs-Hypothese ist weiter das Wissen wichtig, daß ein Wald mehr Feuchtigkeit in die Atmosphäre abgibt als eine Wiese unter vergleichbaren Bedingungen. Damit bilden sich im Windschatten von Wäldern - also hinter den Wäldern - schneller dicke Wolken als hinter Äckern und Wiesen. Dicke Wolken führen zu einer starken Abschattung der Erde. Deshalb ist es hinter Waldgebieten kühler als in Gebieten, die im Windschatten also hinter landwirtschaftlichen Nutzflächen und Wiesen liegen.[6]

Nun hat sich im letzten Jahrhundert die Menschheit über die gesamte Welt ausgebreitet. Sie hat sich weltweit viele Regionen an ihre Bedürfnisse angepasst. Dabei wurden und werden an vielen Orten der Welt Wälder abgeholzt und viele Regionen in landwirtschaftliche Nutzflächen umgewandelt. Dadurch wird die Wolkenbildung in vielen Regionen reduziert. Gleichzeitig erhöht sich in diesen Regionen die mittlere Temperatur, weil mehr Sonnenlicht den Boden erreicht. Nach meiner Entschattungshypothese ist der Klimawandel eine Konsequenz der Umwandlung der Wälder in landwirtschaftlichen Nutzflächen. Dabei tritt der Klimawandel im wesentlichen im Windschatten der abgeholzten Wälder auf. Schlimmer als die Temperaturerhöhung ist vielleicht sogar, daß es im Windschatten also hinter den abgeholzten Wälder ganze Regionen zu vertrocknen beginnen. Denn die Wälder sind nicht nur Grundwasserspeicher und Puffer für Regenwasser, sondern sie sind wegen ihrer hohen Verdunstungskraft eine notwendige Zwischenstation für den Transport von Wasser ins Innere der Kontinente. Besonders wichtig sind in diesem Zusammenhang gerade die Wälder in meteorologischer Küstennähe.

Aus empirischer Sicht sollte also in vielen Regionen der Welt die Waldrodungen mit den mittleren Temperaturen und den Niederschlagsmengen der Regionen korrelieren, die im meteorologischen Windschatten der Wälder liegen. Bei empirischen Untersuchungen sollte sich weiter zeigen lassen, daß gerade auch den Wäldern in Küstennähe für das kontinentale Klima eine herausragende Bedeutung für die Temperaturen und Niederschlagsmengen im Innern der Kontinente zukommt.

Wenn meine Entschattungshypothese als eine wichtige, bislang übersehene Ursache für den Klimawandel erweisen sollte, so folgt daraus in letzter politischer Konsequenz, daß in vielen Regionen und besonders in Küstennähe mit Aufforstungen begonnen werden muss.

Selbst wenn die Hypothese der Treibhausgase als irrelevant erweisen sollte, so sind dennoch alle Anstrengungen zur Drosselung des Ölverbrauchs beizubehalten. Schließlich ist ein effizienter Resourcenverbrauch ein wirtschaftlicher Standortvorteil, den man nicht so schnell aufgeben sollte. Je geringer die Abhängigkeit vom Öl ist, desto eher kann sich Deutschland aus den Kriegen heraushalten, die die Menschheit in der Zukunft um die Ölfelder führen werden. Der drohende Krieg im Irak ist ein erstes Zeichen, daß der Machtrangeleien ums Öl vielleicht schon begonnen haben.

In der Moderation tauchten an keiner Stelle die Worte "Ozonloch" und "Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe" auf. Dies liegt daran, daß das Ozonloch nichts direkt mit der Erderwärmung und dem Klimawandel zu tun hat. "Ozonloch" und "Erderwärmung" sind zwei unterschiedliche Effekte, die auf unterschiedlichen atmosphärischen Mechanismen beruhen.

Kurzum: Ich glaube bis zum empirischen Beweis des Gegenteils, daß die Ursache für den Klimawandel in der Entschattung der Erde durch den Raubbau am Klimapuffer Wald liegt. Gerade in Zukunft sollte man auch in den Entwicklungsländern verstärkt Aufforstungen anregen und fördern, um für die Menschheit fruchtbare neue Ackerflächen zu erschließen.

[2]H. Kohl, "Künstliche Heißzeit" Phys. Unserer Zeit 33[5] (2002) 232-238.

[3] Definition zu Wetter und Klima aus: G. Flemming "Einführung in die angewandte Meteorologie" Akademie-Verlag: Berlin - 1991 - ISBN 3-05-500715-8, S.: 12.
Unter dem zeitlich Aspekt ist zwischen dem Wetter und dem Klima der Begriff der Witterung einzuordnen. Die Witterung meint die Gesamtheit des Wetters in einem eng begrenzten Zeitraum von Tagen bis Wochen meint. Wenn heute schlechte Wetter ist, so ist auch morgen übermorgen und nächste Woche schlechtes Wetter. In diesem Fall hat man eine regnerische Witterung.

[4] siehe H. Kohl [2]. S.: 233.

[5] Der Klimaforscher spricht im Fall der Reflexion von "Albedo". Irgendwie muss er sich ja vom einfachen Bürger unterscheiden.

[6] Der Einfluss des Waldes auf das Klima ist wesentlich komplexer als es hier vereinfachend dargestellt wird. Jeder weiß aus eigener Erfahrung, daß es nachts bei bedecktem Himmel wärmer bleibt als bei einer klaren Nacht. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Wolken über ein breites Spektrum die Wärmestrahlung der Erde reflektieren, so daß wegen der Wolken die Wärmeverluste gering bleiben. Nun könnte man so argumentieren, daß über Wäldern zwar wegen der Beschattung am Tage die Temperaturen nicht so hoch sind. Da aber dafür in der Nacht die Temperaturen nicht so tief sinken, könnte man im Mittel über Waldgebieten eine höhere Temperatur als über einer Prärie. Diese Argumentation sollte nach meinem Gefühl (hier wären entsprechende Modellrechungen oder besser noch empirische vergleichende Untersuchungen sicherlich interessant) aber erst greifen, wenn man die Prärie mit der Wüste vergleicht. Dort führt die Wolkenbildung zwar zu einer Beschattung, aber die Energieverluste der Beschattung könnten geringer sein als der Energiegewinn, der durch die verbesserte Isolierung wegen des Treibhauseffekts der Wolken erreicht wird.

[7] Siehe zum Einfluß der Wärmestrahlung auf die Opfer der Atombombenexplosionen in Hiroschima und Nagasaki:

[8] Dr. E. Dittmann (DWD, persönliche Mitteilung zum Moderationsvorentwurf):

Klima ist die statistische Beschreibung des Wetterablaufs über einen längeren Zeitraum in einer bestimmten Region oder etwas lockerer formuliert: Klima ist die Zusammenfassung des Wetters.

Der von der WMO empfohlene Referenzzeitraum für Klimabetrachtungen beträgt 30 Jahre, die Zählung beginnt ab 1901. Wir befinden uns also z.Z. in dem Referenzzeitraum 1991-2010. Sie werden daher in vielen klimatologischen Veröffentlichungen quantitative Aussagen zu dem zuletzt vergangenen Referenzzeitraum 1961-1990 finden. Selbstverständlichen kann man auch andere Zeiträume wählen, insbesondere, wenn man entsprechende Beobachtungsdaten hat.

Zum Klima gehört ausser den Mittelwerten die Kenntnis über die Häufigkeitsverteilung der verschiedenen Klimaparameter und damit über Extremwerte und Schwankungbreiten sowie die räumliche Verteilung. Die räumliche Skala kann man beliedig wählen, z.B. das Mikroklima eines einzelnen Baumes oder eines Pflanzenbestands; weitere Möglichkeiten zu Klimabetrachtungen reichen etwa vom Stadtklima über Waldgebiete, Küstenregionen, Länder, Kontinente, Ozeane bis zur globalen Skala.

Insofern möchte Ihren {jetzt abgeänderten} Satz "Das mittlere Wetter bezeichnet man als Klima" ergänzen zu: "Das mittlere Wetter bezeichnet man zusammen mit seiner Veränderlichkeit und den extremen Werten als Klima".

[9] Dr. E. Dittmann (DWD, persönliche Mitteilung zum Moderationsvorentwurf): In dem Vorentwurf hatte ich nur den Strahlungsantrieb als Maßzahl für den klimatischen Einfluss berücksichtigt. Dies wurde von ihm zu Recht kritisiert. Selbstverständlich haben zum Beispiel die Ozeane einen rückkoppelnden Effekt auf das Klima. Europa wäre zum Beispiel ohne den Golfstrom ziemlich kalt und unwirtlich.

[10] Dr. E. Dittmann (DWD, persönliche Mitteilung zum Moderationsvorentwurf):

"3. Zum Einfluss von Vulkanausbrüchen auf das globale Klima Innerhalb des 20. Jahrhunderts hat die Zahl der Vulkanausbrüche stark geschwankt. Ihr Einfluss auf das globale Klima ist durch Messungen nachgewiesen, z.B. hat nach Ausbruch des Pinatubo 1991 die global gemittelte bodennahe Lufttemperatur im Sommer in den Jahren 1992 und 1993 um 0,4 K abgenommen. Danach hat sie bis 1998 um 0,6 K wieder zugenommen. "

[11] eine neuere Quelle zum Klimaproblematik ist zum Beispiel: