Klima in der Krise
Die globale Durchschnittstemperatur ist in den letzten 200 Jahren um etwa ein Grad Celsius gestiegen. Das hört sich nicht nach viel an – ist aber verglichen mit den Werten in den letzten 12.000 Jahren ein sehr starker Anstieg.
Der Klimawandel ist real und er ist durch den Menschen verursacht. Das sagen 99 Prozent der Fachleute. Der Weltklimarat geht davon aus, dass der Klimawandel hauptsächlich durch Treibhausgas-Emissionen verursacht wird – vor allem durch den Ausstoß von Kohlenstoffdioxid (CO2) beim Verbrennen von Kohle, Öl und Erdgas. Aber auch die Produktion tierischer Lebensmittel spielt eine große Rolle.
Viele Menschen fordern mittlerweile schnelles Handeln, zum Beispiel die junge Schwedin Greta Thunberg. 2018 beginnt die damals 15-Jährige ihren Schulstreik für das Klima, der sich zu einer internationalen Bewegung entwickelt. Für „Fridays for Future“ ist die Klimakrise eine der Hauptaufgaben des 21. Jahrhunderts.
© Stefan Hendricks / Alfred-Wegener-Institut / CC BY-SA 4.0
Die Auswertung der gesammelten Daten wird noch Jahre dauern. Aber manches ist schon jetzt offensichtlich. So liegen die Temperaturen im Winter 2019/20 um rund zehn Grad Celsius über dem, was der Polarforscher Fridtjof Nansen vor gut 125 Jahren gemessen hat – Klimawandel im Schnelldurchlauf.
© Dirk Notz
Für jede Tonne Kohlenstoffdioxid, die irgendwo auf unserer Erde freigesetzt wird, wird das sommerliche Meereis in der Arktis um drei Quadratmeter kleiner. Das ist das Ergebnis einer internationalen Studie unter der Leitung von Dirk Notz, Klimaforscher am Max-Planck-Institut für Meteorologie und an der Universität Hamburg. Noch ist der Nordpol das ganze Jahr über von Meereis bedeckt. Jeden Sommer schrumpft die Eisfläche, im Winter wächst sie wieder an. Doch in den letzten 40 Jahren hat sich die Fläche des sommerlichen Meereises in der Arktis etwa halbiert. Und die Berechnungen der Forscher*innen zeigen: Selbst wenn wir den CO2-Ausstoß schnell reduzieren, wird die Arktis schon Mitte dieses Jahrhunderts in manchen Sommern eisfrei sein. Je kleiner die Eisflächen werden, desto weniger Sonneneinstrahlung wird reflektiert und stattdessen vom Ozean absorbiert. Das Wasser wird wärmer. Im Winter trennt das Eis das verhältnismäßig warme Wasser von der sehr viel kälteren Luft, sonst würde der Ozean riesige Mengen an Wärme abgeben.
© Max-Planck-Gesellschaft
© Sebastian Brill / Max- Planck-Institut für Chemie, Mainz
Die Amazonaswälder in Brasilien haben eine große Bedeutung für das Klima der Erde. Sie machen nur vier Prozent der Landfläche aus, bewegen aber enorme Mengen an Wasser und Energie. In welcher Weise die Wälder die Atmosphäre und das globale Klima beeinflussen, untersucht ein deutsch-brasilianisches Kooperationsprojekt. Wichtigstes Instrument ist das „Atmospheric Tall Tower Observatory“, kurz ATTO. Dieser 325 Meter hohe Turm steht mitten im Regenwald – weit weg von jeder Zivilisation. Modernste Messgeräte sammeln ständig Daten zur Konzentration von Treibhausgasen und Aerosolpartikeln, über Wolkeneigenschaften und Luftbewegungen. So können Forscher*innen die Wechselwirkungen zwischen dem Urwald und den Luftmassen, die über ihn hinwegziehen, analysieren. Koordiniert wird das ATTO-Projekt von Susan Trumbore, Direktorin am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena, und von Beto Quesada am INPA in Manaus.
© Max-Planck-Gesellschaft
© Deutscher Zukunftspreis/Ansgar Pudenz
Alle kohlenstoffhaltigen Rohstoffe enden irgendwann als Treibhausgas CO2 in der Atmosphäre. Deshalb muss unter anderem die Nutzung fossiler Brennstoffe reduziert werden. Gleichzeitig benötigt die chemische Industrie sehr viel Kohlenstoff als Ausgangsstoff für ihre Produkte. Heute wird dafür meist Erdöl verwendet. Walter Leitner vom Max-Planck-Institut für chemische Energiekonversion in Mülheim und sein Team wollen es durch CO2 ersetzen und so ohnehin vorhandenes Kohlenstoffdioxid sinnvoll nutzen. Es ist allerdings nicht ganz einfach, das klimaschädliche CO2 zum Rohstoff zu machen. Denn die Bindung zwischen Kohlenstoff und Sauerstoff ist sehr stabil. Um sie aufzubrechen, braucht es sehr viel Energie. Katalysatoren helfen dabei. Sie senken den Energiebedarf für eine chemische Reaktion und steuern diese in eine gewünschte Richtung. Die Mülheimer Wissenschaftler*innen entwickeln spezifische Katalysatoren, um CO2 mit Wasserstoff und anderen chemischen Bausteinen zusammenzubringen.
Viele Menschen fordern mittlerweile schnelles Handeln, zum Beispiel die junge Schwedin Greta Thunberg. 2018 beginnt die damals 15-Jährige ihren Schulstreik für das Klima, der sich zu einer internationalen Bewegung entwickelt. Für „Fridays for Future“ ist die Klimakrise eine der Hauptaufgaben des 21. Jahrhunderts.
Eingefroren im Polarmeer
Nirgendwo ist der Klimawandel so deutlich sichtbar wie in der Arktis. Deshalb startet das Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung im Oktober 2019 die größte Arktis-Expedition aller Zeiten. Ein Jahr lang treibt das Forschungsschiff „Polarstern“ eingefroren in einer großen Eisscholle über den Nordpol. Wissenschaftler*innen aus 20 Nationen erforschen dabei rund um das Schiff die Arktis im Jahresverlauf.
Die Auswertung der gesammelten Daten wird noch Jahre dauern. Aber manches ist schon jetzt offensichtlich. So liegen die Temperaturen im Winter 2019/20 um rund zehn Grad Celsius über dem, was der Polarforscher Fridtjof Nansen vor gut 125 Jahren gemessen hat – Klimawandel im Schnelldurchlauf.
Arktis ohne Eis?
Für jede Tonne Kohlenstoffdioxid, die irgendwo auf unserer Erde freigesetzt wird, wird das sommerliche Meereis in der Arktis um drei Quadratmeter kleiner. Das ist das Ergebnis einer internationalen Studie unter der Leitung von Dirk Notz, Klimaforscher am Max-Planck-Institut für Meteorologie und an der Universität Hamburg. Noch ist der Nordpol das ganze Jahr über von Meereis bedeckt. Jeden Sommer schrumpft die Eisfläche, im Winter wächst sie wieder an. Doch in den letzten 40 Jahren hat sich die Fläche des sommerlichen Meereises in der Arktis etwa halbiert. Und die Berechnungen der Forscher*innen zeigen: Selbst wenn wir den CO2-Ausstoß schnell reduzieren, wird die Arktis schon Mitte dieses Jahrhunderts in manchen Sommern eisfrei sein. Je kleiner die Eisflächen werden, desto weniger Sonneneinstrahlung wird reflektiert und stattdessen vom Ozean absorbiert. Das Wasser wird wärmer. Im Winter trennt das Eis das verhältnismäßig warme Wasser von der sehr viel kälteren Luft, sonst würde der Ozean riesige Mengen an Wärme abgeben.
Forschung zwischen Himmel und Erde
Die Amazonaswälder in Brasilien haben eine große Bedeutung für das Klima der Erde. Sie machen nur vier Prozent der Landfläche aus, bewegen aber enorme Mengen an Wasser und Energie. In welcher Weise die Wälder die Atmosphäre und das globale Klima beeinflussen, untersucht ein deutsch-brasilianisches Kooperationsprojekt. Wichtigstes Instrument ist das „Atmospheric Tall Tower Observatory“, kurz ATTO. Dieser 325 Meter hohe Turm steht mitten im Regenwald – weit weg von jeder Zivilisation. Modernste Messgeräte sammeln ständig Daten zur Konzentration von Treibhausgasen und Aerosolpartikeln, über Wolkeneigenschaften und Luftbewegungen. So können Forscher*innen die Wechselwirkungen zwischen dem Urwald und den Luftmassen, die über ihn hinwegziehen, analysieren. Koordiniert wird das ATTO-Projekt von Susan Trumbore, Direktorin am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena, und von Beto Quesada am INPA in Manaus.
CO2 sinnvoll nutzen
Alle kohlenstoffhaltigen Rohstoffe enden irgendwann als Treibhausgas CO2 in der Atmosphäre. Deshalb muss unter anderem die Nutzung fossiler Brennstoffe reduziert werden. Gleichzeitig benötigt die chemische Industrie sehr viel Kohlenstoff als Ausgangsstoff für ihre Produkte. Heute wird dafür meist Erdöl verwendet. Walter Leitner vom Max-Planck-Institut für chemische Energiekonversion in Mülheim und sein Team wollen es durch CO2 ersetzen und so ohnehin vorhandenes Kohlenstoffdioxid sinnvoll nutzen. Es ist allerdings nicht ganz einfach, das klimaschädliche CO2 zum Rohstoff zu machen. Denn die Bindung zwischen Kohlenstoff und Sauerstoff ist sehr stabil. Um sie aufzubrechen, braucht es sehr viel Energie. Katalysatoren helfen dabei. Sie senken den Energiebedarf für eine chemische Reaktion und steuern diese in eine gewünschte Richtung. Die Mülheimer Wissenschaftler*innen entwickeln spezifische Katalysatoren, um CO2 mit Wasserstoff und anderen chemischen Bausteinen zusammenzubringen.
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