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8.7.2021

Ursachen und Folgen des Klimawandels

Die verstärkte Konzentration von Treibhausgasen in der Atmosphäre verursacht eine zunehmende globale Erwärmung mit Folgen für das Leben auf der Erde. Die Wissenschaft erarbeitet Klimamodelle möglicher künftiger Entwicklungen und entwirft Strategien, wie diesen wirksam begegnet werden kann.

Im ehemaligen Kohlekraftwerk Drax im englischen Nord-Yorkshire wird seit 2021 ausschließlich Biomasse verbrannt. Nach Angaben des Unternehmens wurde im Rahmen eines Pilotprojekts 2019 ein BECCS-Verfahren erprobt, um die anfallenden Kohlendioxidemissionen einzufangen. (© picture alliance / empics | Anna Gowthorpe)


Beobachtete Klimaänderungen

Der Begriff Klima beschreibt den mittleren Zustand der Atmosphäre an einem Ort oder in einem Gebiet über einen hinreichend langen Zeitraum. Dieser sollte laut der Weltorganisation für Meteorologie (World Meteorological Organization, WMO) mindestens 30 Jahre betragen, aber auch wesentlich längere Zeiträume sind gebräuchlich.

Das Klima wird von allen Teilsystemen des Erdsystems und deren Wechselbeziehungen beeinflusst. Neben der Atmosphäre sind diese Teilsysteme im Wesentlichen die Ozeane, das Meereis und das Landeis (Eisschilde und Gletscher), die Lebensräume im Ozean und an Land, das Wasser der Landflächen wie zum Beispiel Seen, Flüsse und Grundwasser, die Böden sowie der Mensch.

Beobachtungen des Klimasystems beruhen auf direkten Messungen, die global seit etwa Mitte des 19. Jahrhunderts durchgeführt werden. In jüngerer Zeit kommen auch Satelliten und andere Fernerkundungsmethoden zum Einsatz. Gemessen werden unter anderem Luftdruck, Temperatur, Niederschlag, Bewölkung, Strahlung und Windgeschwindigkeit.

Aus den langjährigen Beobachtungen ergibt sich zum einen, dass das Klima natürlichen zeitlichen Schwankungen unterliegt. Diese entstehen zum Beispiel beim Austausch von Wärme zwischen Atmosphäre und Ozean und können sich durch langsame und zeitlich unterschiedliche Wärmetransporte in den Meeren auch über mehrere Jahrzehnte bemerkbar machen. Faktoren außerhalb des Klimasystems wie unterschiedliche Sonneneinstrahlung, vulkanische Aktivität oder auf ganz langen Zeitskalen Veränderungen der Erdbahn und die Bewegung der Kontinente (Kontinentaldrift) tragen ebenfalls zu natürlichen Klimaschwankungen bei.

Die langjährigen Beobachtungsreihen für das vergangene Jahrhundert bis heute zeigen zum anderen aber auch Klimaänderungen, die nur zu einem sehr geringen Anteil mit natürlichen Klimaschwankungen zu erklären sind. Die Erdoberfläche hat sich im Durchschnitt der vergangenen hundert Jahre um mehr als 1°C erwärmt. Der "Zwischenstaatliche Ausschuss für Klimaänderungen" (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) belegt mit dem in seinen Sachstandsberichten (Assessment Reports, AR) erarbeiteten Wissen, dass für diese globale Erwärmung in erster Linie der Einfluss des Menschen verantwortlich ist.

Der anthropogene Treibhauseffekt
Eine maßgebliche Rolle spielen dabei vom Menschen verursachte Emissionen von Treibhausgasen in die Atmosphäre (anthropogener Treibhauseffekt); sie entstehen beispielsweise durch die Verbrennung von Kohle, Erdöl und Erdgas sowie durch die Abholzung von Wäldern. Dadurch ist in den vergangenen Jahrzehnten die Konzentration der Treibhausgase in der Atmosphäre kontinuierlich angestiegen und nur mit diesem Anstieg lässt sich Ausmaß und Geschwindigkeit der globalen Erwärmung erklären. Denn in Klimasimulationen, die versuchsweise ohne den Anstieg der Treibhausgaskonzentrationen gemacht wurden, fand keine Erwärmung der Erdoberfläche statt.

Das Klima und der Mensch (© Esther Gonstalla, Das Klimabuch, oekom verlag München 2019, S. 8/9; Quellen: DWD (2018), IPCC (2014), Rahmstorf (2013), Riedel & Janiak (2015))


Anteil der Treibhausgase an der Erwärmung (© Eigene Darstellung auf Basis von Karl-Martin Henschel/Steffen Kenzer, Handbuch Klimaschutz, oekom verlag München 2020, S. 2; www.oekom.de/buch/handbuch-klimaschutz-9783962382377)

Treibhausgase sind Spurengase in der Atmosphäre, die einen Teil der Wärmestrahlung der Erdoberfläche aufnehmen, sich erwärmen und entsprechend ihrer Temperatur wiederum Wärmestrahlung abgeben. Der zur Erdoberfläche gerichtete Anteil dieser Wärmestrahlung erwärmt als "atmosphärische Gegenstrahlung" die Erdoberfläche, was zu einem Treibhauseffekt führt.

Wäre die Erde ein Planet ohne Atmosphäre, hätte ihre Erdoberfläche eine lebensfeindliche Temperatur von durchschnittlich -18°C. Erst die Atmosphäre schafft durch ihren natürlichen Treibhauseffekt lebensfreundliche Bedingungen: Während sie für die kurzwellige Sonneneinstrahlung weitgehend durchlässig ist, nimmt die Atmosphäre die von der Erdoberfläche abgestrahlte langwellige Strahlung (Wärmestrahlung) von Gasen wie Wasserdampf, Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4), Lachgas (N2O) und Ozon (O3) in sich auf. Diese Gase strahlen ihrerseits im langwelligen Spektralbereich zurück in Richtung Erdoberfläche und erhöhen dort die Energiezufuhr. Dieser natürliche Treibhauseffekt führt zu einer mittleren Erdoberflächentemperatur von +15°C.

Seit Beginn der Industrialisierung nimmt die Konzentration langlebiger Treibhausgase in der Atmosphäre durch menschliche Einflüsse beständig zu. Zu diesen wachsenden Konzentrationen von Kohlendioxid, Methan, Lachgas und Ozon in der Atmosphäre kommen noch hoch klimawirksame Treibhausgase wie Halogenkohlenwasserstoffe und andere chlor- und bromhaltige Substanzen hinzu, die ausschließlich vom Menschen produziert werden. Durch die zunehmende Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre erhöht sich die Energiezufuhr an der Erdoberfläche. Die zusätzliche Energie erwärmt die Erdoberfläche, die Ozeane und die bodennahe Atmosphäre.

Menschengemachte Treibhausgase (© David Nelles / Christian Serrer "Kleine Gase – Große Wirkung", KlimaWandel GbR, Friedrichshafen 2019, S. 36)


Die Rolle des Kohlendioxids
Die verschiedenen Gase verbleiben unterschiedlich lang in der Atmosphäre, und sie verfügen über unterschiedliche Potenziale für den Treibhauseffekt. Von herausragender Bedeutung ist das Kohlendioxid (CO2), da es den größten Anteil der durch den Menschen verursachten Emissionen ausmacht, besonders lange in der Atmosphäre verbleibt und insgesamt die stärkste Wirkung auf das Klima ausübt. Deshalb wird Kohlendioxid bei Klimauntersuchungen oft als Bezugsgröße gewählt. Um die Klimawirkung der einzelnen Gase zu verdeutlichen, werden die verschiedenen Treibhausgase in sogenannte Kohlendioxid-Äquivalente umgerechnet. Diese geben an, welcher Menge Kohlendioxid die Klimawirkung der jeweiligen Gasmenge entspricht.

Die längsten Aufzeichnungen direkter Messungen von Kohlendioxid in der Atmosphäre sind die Datenreihen des Mauna Loa Observatoriums auf Hawaii, begonnen durch den US-amerikanischen Klimaforscher C. David Keeling im März 1958. Die als "Keeling-Kurve" bekannt gewordene Datenreihe veranschaulicht neben den natürlichen Schwankungen im Jahresverlauf den kontinuierlichen Anstieg der CO2-Konzentration in der Atmosphäre. Diese Konzentrationen werden in "ppm – parts per million", also Anzahl Teilchen pro Millionen Teilchen, gemessen. Im Jahr 1958 lag die CO2-Konzentration im Mai bei einem Monatsmittelwert von 317,5 ppm. Am 13. Mai 2013 wurde erstmals die Tageskonzentration von 400 ppm überschritten, im Mai 2021 betrug der Monatsmittelwert schon 418 ppm.

Verlauf der monatlichen Mittelwerte des Kohlendioxids, gemessen vom Mauna Loa Observatorium, Hawaii (© www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/data.html)


Dass der mittlere CO2-Gehalt der Atmosphäre weiter ansteigt, selbst wenn die Emissionen zeitweise einmal sinken (wie zum Beispiel während des weltweiten Lockdowns 2020/2021 in vielen Nationen aufgrund der Coronavirus-Pandemie), liegt an der langen Verweildauer des Kohlendioxids in der Atmosphäre. Auch wenn die Ozeane und die Vegetation laut Global Carbon Project (GCP) derzeit mehr als die Hälfte der CO2-Emissionen aufnehmen, bleibt der Rest für etwa ein Jahrhundert in der Atmosphäre. Nur wenn die Emissionen dauerhaft auf null gingen, würde sich der atmosphärische CO2-Gehalt stabilisieren und dann langfristig verringern. Im globalen Durchschnitt werden pro Kopf und Jahr etwa 4,8 Tonnen CO2 ausgestoßen. In Deutschland liegt der CO2-Ausstoß laut GCP und Umweltbundesamt bei mehr als 9 Tonnen pro Kopf und Jahr und damit deutlich über dem weltweiten Durchschnitt.

Aerosole
Neben Treibhausgasen verändern auch Aerosole den Strahlungshaushalt der Atmosphäre. Als Aerosol bezeichnet man ein Gemisch aus festen oder flüssigen Schwebeteilchen und Gas. Die Schwebeteilchen heißen Aerosolpartikel und haben eine typische Größe zwischen 0,01 und 10 μm (Mikrometer = 1 tausendstel Millimeter/1 millionstel Meter). Aerosole entstehen zum einen durch natürliche Vorgänge wie beispielsweise Vulkanausbrüche oder Wüstenstürme, zum anderen infolge menschlicher Aktivitäten wie zum Beispiel Ruß und Schwefeldioxid aus der Verbrennung fossiler Rohstoffe oder Mineralstaub durch Winderosion landwirtschaftlich genutzter Flächen.

Im Gegensatz zu den Treibhausgasen haben Aerosole so gut wie keinen Einfluss auf die langwellige Wärmestrahlung. Aerosolpartikel streuen oder absorbieren die kurzwellige Sonneneinstrahlung und verändern dadurch die Strahlungs- und Energiebilanz an der Erdoberfläche: Die Streuung sehr kleiner Aerosolpartikel bewirkt eine Abkühlung, die Aufnahme (Absorption) größerer Aerosolpartikel eine Erwärmung. Aerosole wirken sich zudem indirekt auf das Klima aus, indem sie die Wolkenbildung und den Niederschlag beeinflussen. Der indirekte Effekt kann je nach Zustand der Atmosphäre und Eigenschaften der Aerosole zu einer Abkühlung oder Erwärmung der oberflächennahen Luftschicht führen. In der Summe lässt sich davon ausgehen, dass Aerosole eine deutlich abkühlende Wirkung besitzen, welche den globalen Temperaturanstieg der letzten Jahrzehnte um wenige Zehntel Grad geringer ausfallen ließen.

Landnutzung
Eine weitere Ursache von Klimaänderungen sind Einwirkungen des Menschen auf die Landoberfläche. Maßnahmen wie Entwaldung, Bodenversiegelung oder Bewässerung verändern die Reflexion von Sonnenstrahlung an der Erdoberfläche. Damit einhergehend verändern sich die Vegetationsdichte, die Rauhigkeit der Erdoberfläche oder das Wasserspeichervermögen der Böden, was zu Rückwirkungen auf den Austausch von Stoffen, Impuls und Energie führt. Die Strahlungs- und Energiebilanz, die Verdunstung von Wasser, der Transport von Energie und die Wolkenbildung werden beeinflusst. Dadurch kann es zur Abkühlung oder Erwärmung der bodennahen Luftschichten kommen, was die treibhausgasbedingte globale Erwärmung regional und lokal abschwächen oder verstärken kann.

Seit Beginn der Frühindustrialisierung um 1750 ist die weltweite bodennahe Lufttemperatur im Mittel um etwa 1°C gestiegen und liegt gemittelt über alle Landflächen bei etwa 1,5°C. Weltweit gesehen lagen die 20 wärmsten Jahre seit Beginn der Wetteraufzeichnungen nach Angaben der Nationalen Ozean- und Atmosphärenbehörde der USA (NOAA, 2020) bis auf eine Ausnahme (1998) alle im 21. Jahrhundert. In Deutschland ist die jährliche bodennahe Lufttemperatur seit Beginn der Wetteraufzeichnungen 1881 nach Angaben des Deutschen Wetterdienstes (DWD) bereits um 1,6°C im Mittel angestiegen.

Temperaturanomalie – gemittelt über Deutschland (© www.dwd.de/DE/leistungen/zeitreihen/zeitreihen.html?nn=480164 (Zugriff am 17. Juni 2021))


Wetter ist nicht gleich Klima

[…] Der Begriff Klima beschreibt die "Gesamtheit der Wettererscheinungen an irgendeinem Ort der Erde während einer festgelegten Zeitspanne". […] Die World Meteorological Organization (WMO) hat dabei festgelegt, dass der Mittelungszeitraum mindestens 30 Jahre umfasst […].

Zukünftige Klimaänderungen

Eine wesentliche Rolle bei der Erforschung des Klimawandels und insbesondere der menschlichen Einflüsse auf das Klima spielen physikalisch-mathematische Klimamodelle. Dies sind dreidimensionale Zirkulationsmodelle der Atmosphäre, meist gekoppelt mit dreidimensionalen Zirkulationsmodellen des Ozeans. Klimamodelle wurden über viele Jahrzehnte entwickelt. Sie beinhalten heutzutage neben Modellen der Landoberflächen mit Böden, terrestrischer Hydrosphäre (das den Landflächen zugeordnete Wasser) und Vegetation auch Modelle der marinen Biosphäre sowie des Meereises und terrestrischer Eisschilde, zudem bilden sie Aerosole und chemische Prozesse in der Atmosphäre ab. Darüber hinaus werden auch biogeochemische Kreisläufe wie der Kohlenstoff-, der Stickstoff- und der Schwefelkreislauf abgebildet und mit physikalischen Prozessen im Klimasystem interaktiv gekoppelt. Diese komplexen Modelle werden oft auch als "Erdsystemmodelle" bezeichnet.

In diesen komplexen Modellen werden die anthropogenen Treibhausgasemissionen direkt vorgegeben und deren Auswirkungen auf das Klima berechnet. Die Verteilung des zusätzlichen Kohlendioxids in Atmosphäre, Ozean und Biosphäre kann damit simuliert und Rückkopplungsprozesse im Klimasystem können erfasst werden. Klimamodelle werden weltweit an vielen Forschungszentren erstellt und im internationalen Austausch stetig weiterentwickelt. Die Modelle werden dahingehend analysiert, wie gut sie das historische Klima (dessen Verlauf durch Beobachtungen belegt ist) und beobachtete Vorgänge im Klimasystem wiedergeben.

Klimaprojektionen
Mit Klimamodellen lassen sich auf Basis von Annahmen über die Entwicklung zukünftiger Treibhausgasemissionen deren Auswirkungen auf das Klima abbilden. Auf diese Weise ist die Klimawissenschaft in der Lage, quantitative Aussagen über die potenziell zukünftigen Änderungen des Klimas zu machen. Diese werden in der Fachsprache "Klimaprojektionen" genannt und beantworten Fragen wie: Was wäre, wenn …? Wie entwickelt sich das Klima unter bestimmten Bedingungen, beispielsweise wenn durch menschliche Aktivitäten auch weiterhin große Mengen zusätzlicher Treibhausgase in die Atmosphäre emittiert werden oder wenn stattdessen deutliche Anstrengungen zum Klimaschutz unternommen werden? Zu diesem Zweck werden unterschiedliche Emissionsszenarien für das 21. Jahrhundert entwickelt, die auf verschiedenen Annahmen beruhen. In die Berechnung einbezogen werden dabei unter anderem die Bevölkerungsentwicklung sowie Entwicklungen auf den Gebieten der Energienutzung, der Technologie oder der Wirtschaft.

Die Klimaprojektionen des 5. Sachstandsberichts des IPCC (AR5) von 2013/14 basieren auf den sogenannten Repräsentativen Konzentrationspfaden (Representative Concentration Pathways, RCPs). Diese beschreiben bestimmte Entwicklungspfade atmosphärischer Treibhausgaskonzentrationen und zugehöriger Emissionen. Eine charakteristische Kennzahl für die RCPs ist der Strahlungsantrieb, ein Maß für die Änderung der Energiebilanz der Erde innerhalb eines Zeitraums vom vorindustriellen Niveau um 1750 bis zum Ende des 21. Jahrhunderts.

Gemessen wird der Strahlungsantrieb in Watt pro Quadratmeter (W/m2), wonach die Entwicklungspfade auch bezeichnet werden: RCP8.5 steht für einen Strahlungsantrieb von 8.5 W/m2 und beschreibt einen kontinuierlichen Konzentrationsanstieg mit sehr hohen Treibhausgasemissionen. RCP6.0 und RCP4.5 sind zwei Stabilisierungsszenarien und RCP2.6 ist ein Minderungsszenario. Letzteres beinhaltet ehrgeizige Maßnahmen, die nicht nur die Treibhausgasemissionen reduzieren, sondern zum Ende des 21. Jahrhunderts in "negative Emissionen" übergehen, das heißt Kohlendioxid aus der Atmosphäre entziehen. Mit RCP2.6 soll der Strahlungsantrieb um 2040 etwa 3 W/m2 betragen und dann zum Ende des 21. Jahrhunderts auf einen Wert von 2.6 W/m2 zurückgehen. Die unterschiedlichen Werte des Strahlungsantriebs spiegeln klimapolitische Maßnahmen wider.

Minderungsziele
In den letzten Jahren hat ein internationales Team von Fachleuten aus den Bereichen Klimawissenschaft, Ökonomie und Energie eine Reihe von Shared Socioeconomic Pathways (SSPs) entwickelt, die in verschiedenen Entwicklungspfaden mögliche zukünftige Veränderungen der globalen Gesellschaft beschreiben. In Kombination mit verschiedenen Emissionsminderungszielen bilden sie ab, wie sich gesellschaftliche Entscheidungen auf die Treibhausgasemissionen auswirken und wie die Klimaziele des Pariser Abkommens erreicht werden können.

Die untersuchten Minderungsziele werden mittels RCPs durch den Strahlungsantrieb für das Jahr 2100 definiert. RCP1.9 nimmt dabei eine besondere Rolle ein, denn es beschreibt einen modellierten Pfad zur Begrenzung der globalen Erwärmung auf 1,5°C gegenüber dem vorindustriellen Niveau, dem Ziel des Pariser Klimaabkommens. Hierbei nehmen die anthropogenen CO2-Emissionen bis 2030 um etwa 45 Prozent gegenüber dem Niveau von 2010 ab und erreichen einen Netto-Null-Zustand um das Jahr 2050.

Beschleunigte Maßnahmen zur Emissionsvermeidung erforderlich
Zur Begrenzung der globalen Erwärmung auf 1,5°C ist eine schnelle und weitreichende Vermeidung und Reduktion aller Treibhausgasemissionen, vor allem von Kohlendioxid, erforderlich. Darüberhinaus ist ein Ausgleich des nicht zu vermeidenden Treibhausgasausstoßes durch "negative Emissionen" notwendig. Der Atmosphäre muss also Kohlendioxid entzogen werden, beispielsweise durch das Anpflanzen von mehr Wäldern oder durch mehr Bindung von CO2 in Böden durch veränderte landwirtschaftliche Bearbeitungsmethoden. Für das RCP1.9 sind nach 2050 bis zum Ende des 21. Jahrhunderts negative Emissionen erforderlich. Da die Möglichkeiten zum Entzug von Kohlendioxid jedoch in ihrem Umfang begrenzt sind und großen Unsicherheiten unterliegen, sollten Emissionen so schnell wie möglich vermieden werden, um die Notwendigkeit für den nachträglichen Entzug soweit wie möglich zu minimieren. Die Treibhausgasemissionen entsprechend der SSPs und daraus folgende atmosphärische Konzentrationen werden der neuesten Generation von Klimamodellen vorgegeben, deren Simulationen die Grundlage für den sechsten Sachstandsbericht des IPCC bilden, der im Spätsommer 2021 veröffentlicht werden soll.

Alle zukünftigen Entwicklungspfade, welche die globale Erwärmung ohne oder allenfalls mit geringer zeitweiser Überschreitung der politisch vereinbarten Temperaturziele (Overshoot) schließlich auf 1,5°C begrenzen, nehmen den Einsatz von Maßnahmen zur Kohlendioxidentnahme aus der Atmosphäre (Carbon Dioxide Removal, CDR) in einer Größenordnung zwischen 100 bis 1000 Gigatonnen CO2 im Verlauf des 21. Jahrhunderts an. Die Entnahme von mehreren hundert Gigatonnen CO2 unterliegt allerdings vielfältigen Einschränkungen in Hinblick auf Machbarkeit und Nachhaltigkeit. Deshalb sind beschleunigte Emissionsminderungen in der nahen Zukunft dringend erforderlich, wenn das Pariser Klimaabkommen erfüllt werden soll.

CDR-Maßnahmen müssten genutzt werden, um die noch verbleibenden Emissionen auszugleichen, netto negative Emissionen zu erzielen und somit die globale Erwärmung nach einem zukünftig erreichten Höchststand wieder auf 1,5 °C zurück zu bringen. Dabei kommt vor allem die Abscheidung und Speicherung von CO2 bei der Verbrennung von Biomasse (Bioenergy with Carbon Capture and Storage, BECCS) infrage sowie die Aufforstung, Wiederbewaldung und teilweise vermehrte Speicherung von Kohlenstoff im Boden durch geeignetes Landmanagement (Agriculture, Forestry and Other Land Use, AFOLU). Vereinzelt könnte auch die Methode Direct Air Carbon Capture and Storage (DACCS) zum Einsatz kommen, also der direkte Entzug von CO2 aus der Atmosphäre und seine Abscheidung und Speicherung. Allerdings steht die Erforschung dieser Methoden bislang noch am Anfang und zudem ist noch unklar, wie und wo CO2 dauerhaft gespeichert werden kann. Auch das Wissen über den Kohlenstoffkreislauf im Klimasystem insgesamt und über die Wirksamkeit der negativen Netto-Emissionen zur Senkung der Temperaturen ist noch sehr begrenzt.

Werden bestimmte globale Erwärmungsraten überschritten, können irreversible Prozesse ausgelöst und nicht umkehrbare Änderungen im Klimasystem eintreten (Kipppunkte). Die derzeit von den Nationen festgelegten individuellen Beiträge zum Klimaschutz bis 2030 (National Determined Contributions, NDCs) werden jedoch die globale Erwärmung nicht auf 1,5°C begrenzen. Abhängig von Maßnahmen zur Vermeidung von Emissionen nach 2030 führen sie bis 2100 zu einer globalen Erwärmung von 3°– 4°C über vorindustriellem Niveau.

Unsicherheiten und Methoden zu ihrer Begrenzung
Die Abbildungen des zukünftigen Klimas unterliegen verschiedenen Unsicherheiten. Zum einen wissen wir nicht, welches der oben aufgeführten Emissionsszenarien eintreten wird. Deshalb werden Klimasimulationen basierend auf den verschiedenen möglichen Szenarien durchgeführt. Zum anderen bestehen Unsicherheiten in der Modellierung. Deshalb werden Projektionen für das zukünftige Klima mit verschiedenen Klimamodellen in sogenannten Multi-Modell-Ensembles erstellt. Dazu werden weltweit koordinierte Experimente in internationalen Modellvergleichsprojekten (Coupled Model Intercomparison Projects, CMIP) im Rahmen des Weltklimaforschungsprogramms (World Climate Research Program, WCRP) durchgeführt, um die Vergleichbarkeit und einen geeigneten Austausch von Daten zu gewährleisten. Die jeweils aktuellen CMIP-Ergebnisse bilden die Grundlage für die Sachstandsberichte des IPCC. Die neueste Generation koordinierter Experimente wird im Rahmen des CMIP6 durchgeführt und soll im 6. IPCC-Sachstandsbericht voraussichtlich im Spätsommer 2021 veröffentlicht werden.

Die Ergebnisse der Ensemblesimulationen aus den CMIP-Experimenten werden als Bandbreiten angegeben, um die Unsicherheiten der Modellierung zu berücksichtigen. Basierend auf den Multi-Modell-Ensemblesimulationen des CMIP5 kommen alle RCPs zum Ergebnis, dass im Zeitraum 2081–2100 gegenüber dem Zeitabschnitt 1986–2005 ein mehr oder weniger starker Anstieg der mittleren globalen Erdoberflächentemperatur stattfinden wird: Für RCP2.6 mit sehr ambitionierten Klimaschutzmaßnahmen liegt die Bandbreite des Temperaturanstiegs bei 0.3–1.7°C, für die beiden Stabilisierungspfade erhöht sie sich auf 1.1–2.6°C (RCP4.5) bzw. 1.4–3.1°C (RCP6.0). Für RCP8.5 mit sehr hohen Treibhausgasemissionen ergibt sich eine Spanne von 2.6–4.8°C. Dabei erwärmt sich die Arktis jeweils wesentlich schneller als das globale Mittel, und die mittlere Erwärmung über Land ist deutlich größer als über dem Ozean.

Um die regional unterschiedlichen Ausprägungen der Klimaänderungen untersuchen zu können, werden die globalen Simulationen mit deutlich höher auflösenden regionalen Klimamodellen räumlich verfeinert. Damit können beispielsweise extreme Niederschläge und räumlich detaillierte Temperaturkontraste abgebildet werden. Die so gewonnenen räumlich detaillierten Informationen zu möglichen Änderungen verschiedener Klimaparameter werden für die Forschung zu Klimafolgen, besonderen Gefährdungen (Vulnerabilität) und Anpassungsoptionen benötigt.

Für Europa wurden und werden im Rahmen der EURO-CORDEX-Initiative Ensemble-Simulationen mit Kombinationen verschiedener globaler und regionaler Klimamodelle mit einer horizontalen Auflösung von etwa 12,5 Kilometern erstellt. Basierend auf dem neuesten Stand des EURO-CORDEX-Ensemble von 2020 wurden für Deutschland 85 regionale Klimamodellsimulationen für drei verschiedene RCPs ausgewertet. Daraus ergeben sich für das Gebietsmittel von Deutschland bis zum Ende des 21. Jahrhunderts im Vergleich zu 1971-2000 folgende Bandbreiten für den projizierten Anstieg der bodennahen Lufttemperatur: 0,4–1,8°C für RCP2.6, 1,3–3,1°C für RCP4.5 und 2,7–5,3°C für RCP8.5. Die projizierten Änderungen der jährlichen Niederschläge reichen von einer Abnahme von 9,9 Prozent bis zu einer Zunahme von 28,1 Prozent. Hier sind die projizierten Zunahmen jedoch nur für RCP8.5 robust. Robust bedeutet, dass mindestens zwei Drittel der Simulationen eine Zunahme und mindestens 50 Prozent der Simulationen gleichzeitig eine deutliche Zunahme zeigen.

Globale Folgen des Klimawandels

Die Erwärmung der Erdoberfläche und der Atmosphäre verändern die Druck- und Windsysteme und damit den Transport von Luftmassen und die Struktur der atmosphärischen Zirkulation. Zudem erhöht sich die Verdunstung von Wasser in die Atmosphäre. Die erwärmte Atmosphäre kann mehr Wasserdampf aufnehmen und transportieren, was regional zu Veränderungen der Niederschläge führt. So haben in den mittleren Breiten der Nordhemisphäre die Niederschläge gemittelt über den Landflächen in den vergangenen Jahrzehnten zugenommen, in anderen Regionen jedoch abgenommen.

Trockenheit und Wetterextreme
Die zunehmende Verdunstung über Landflächen kann regional und jahreszeitlich zu Bodentrockenheit führen. Dauert die Trockenheit im Boden länger an, spricht man von einer "Bodenfeuchte-Dürre" oder auch landwirtschaftlichen Dürre, welche das Wachstum der Pflanzen und die landwirtschaftlichen Erträge beeinträchtigt.

Die Klimaänderungen, einschließlich der Zunahme von Extremereignissen in Häufigkeit und Intensität, haben bereits jetzt negative Folgen für die Ernährungssicherheit und die terrestrischen Ökosysteme und tragen in vielen Regionen zu einer Verschlechterung der Bodeneigenschaften bis hin zur Wüstenbildung bei. So hat der Klimawandel die Erträge von Weizen und Mais in vielen Regionen und auch global betrachtet vermindert.

In der Zusammenfassung des 5. IPCC-Sachstandsberichts für politische Entscheidungsträger werden weitere Beobachtungen beschrieben: Seit 1950 zeigen sich zahlreiche Veränderungen von Wetter- und Klimaextremen. So nahm die Anzahl kalter Tage und Nächte ab, die Anzahl warmer Tage und Nächte dagegen zu. Hitzewellen traten in weiten Teilen Europas, Asiens und Australiens häufiger auf. Starke Niederschläge nahmen in Europa und Nordamerika an Häufigkeit und Intensität zu. Die oberen Ozeanschichten (0–700 m) erwärmten sich, in den oberen 75 Metern von 1971–2010 im Mittel um 0,11°C pro Dekade.

Erwärmung der Ozeane und Anstieg des Meeresspiegels
Die Erwärmung des Ozeans macht mehr als 90 Prozent der zwischen 1971 und 2010 durch die anthropogene Erwärmung angehäuften Energie aus. Dabei hat sich die Ozeanerwärmung in den letzten Jahrzehnten beschleunigt. Häufigkeit und Intensität sogenannter mariner Hitzewellen sind deutlich gestiegen. Durch die vermehrte Aufnahme von Kohlendioxid verringert sich der ph-Wert des Meerwassers und der Säuregehalt der Ozeanoberfläche steigt an. Von der Oberfläche bis in 1000 Metern Tiefe ging der Sauerstoffgehalt zurück. Dadurch verschlechtern sich die Lebensbedingungen vieler Arten in den Meeren. Ganze Nahrungsketten sind betroffen und auch das Nahrungsangebot für den Menschen verringert sich.

Während der letzten Jahrzehnte verloren die Eisschilde in Grönland und in der Antarktis an Masse, die Gletscher sind fast überall auf der Erde weiter abgeschmolzen, und die Schneebedeckung in der Nordhemisphäre hat im Frühjahr durchschnittlich weiter abgenommen. Im Zeitraum 1979–2012 hat sich die mittlere jährliche Ausdehnung des arktischen Meereises um 3,5–4,1 Prozent pro Dekade verringert.

Auch die Dicke des Meereises hat abgenommen. Die Permafrost-Temperaturen sind in den meisten Regionen seit den frühen 1980er-Jahren deutlich angestiegen, es wurden vielerorts Rückgänge bei der Dicke und der flächenhaften Ausdehnung des Permafrostes festgestellt.

Da Wasser sich bei Erwärmung ausdehnt und abschmelzendes Eis vom Festland dem Meer vermehrt Wasser zuführt, ist im Zeitraum von 1901–2010 der globale mittlere Meeresspiegel um etwa 19 Zentimeter angestiegen, wobei sich die Anstiegsrate in den vergangenen 20 Jahren auf etwa 3,2 Millimeter pro Jahr verdoppelt hat. Erhöhte Windgeschwindigkeiten und Niederschläge von tropischen Wirbelstürmen sowie die Zunahme von extremen Wellen verschärfen in Kombination mit dem relativen Meeresspiegelanstieg Extremwasserstände, und Gefahren an Küsten führen zu Überflutungen und Erosion von Landflächen.

Zukunftsszenarien bei Erwärmung um 1,5°C
Fortgesetzte Emissionen von Treibhausgasen werden eine weitere Erwärmung und Veränderungen in allen Komponenten des Klimasystems bewirken. Nach dem "IPCC-Sonderbericht über 1,5°C Globale Erwärmung" von 2018 erreicht die globale Erwärmung wahrscheinlich zwischen 2030 und 2052 1,5°C. Wie sich die Erwärmung dann weiter fortsetzt und ob sie entsprechend dem Pariser Abkommen auf weniger als 2°C und besser auf 1,5°C begrenzt werden kann, hängt von den weiteren Anstrengungen zum Klimaschutz ab.

Nach den Erkenntnissen des IPCC-Sonderberichtes zu Ozeanen werden sich der globale Massenverlust von Gletschern, das Tauen von Permafrost und der Rückgang der Schneebedeckung und des arktischen Meereises in der nahen Zukunft fortsetzen. Die grönländischen und antarktischen Eisschilde werden während des gesamten 21. Jahrhunderts und auch über dieses Jahrhundert hinaus mit zunehmender Geschwindigkeit an Masse verlieren. Die Geschwindigkeiten und Ausmaße dieser Veränderungen werden bei einem Pfad mit hohen Treibhausgasemissionen in der zweiten Hälfte des 21. Jahrhunderts weiter zunehmen. Gelingt es jedoch, in den kommenden Jahrzehnten die Treibhausgasemissionen stark zu verringern, so würden die Klimaänderungen nach 2050 weniger stark ausfallen.

Die Auswirkungen einer globalen Erwärmung um 1,5°C auf die Natur und den Menschen werden höher sein, als sie es heute schon sind, aber deutlich geringer ausfallen als bei 2°C. Der "IPCC-Sonderbericht über 1,5°C Globale Erwärmung" sagt für die meisten bewohnten Regionen in Zukunft vermehrte Hitzeextreme voraus, in mehreren Regionen häufigere Starkniederschläge und in einigen Regionen eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Niederschlagsdefiziten und Dürren. Verbunden damit sind Folgen für Biodiversität und Ökosysteme einschließlich des Verlusts und Aussterbens von Arten, die unter 1,5°C globaler Erwärmung lediglich etwas geringer ausfallen als beim Temperaturanstieg auf 2°C.

Der Bericht legt dabei den Schwerpunkt auf Klimaschutzszenarien, die während des gesamten 21. Jahrhunderts die Erderwärmung auf 1,5 Grad begrenzen oder lediglich einen leichten Overshoot von maximal 0,1°C zulassen. Ein starkes Überschreiten der 1,5-Grad-Erwärmung hingegen würde zu irreversiblen Schäden für Menschen und Ökosysteme führen, selbst wenn es gelingen sollte, die globale Erwärmung zum Ende des Jahrhunderts durch verstärkten Entzug von Kohlendioxid aus der Atmosphäre wieder auf 1,5 Grad zurückzuführen.

Auf töneren Füßen

[…] In Jakutien – offiziell Republik Sacha – ist es im Schnitt vier Grad wärmer als vor 50 Jahren. Dieser und letzter Sommer [2019/2020] waren besonders heiß, sogar in der jakutischen Arktis. 38 Grad, neuer Rekord, gemessen in Werchojansk. Dort wird es im Winter kälter als an jedem anderen bewohnten Ort der Erde. […]. Der Klimawandel verformt ganze Landstriche. […]



Der Domino-Effekt im Klimasystem (© picture-alliance / dpa-infografik / dpa-infografik; Quelle: Proceedings of the National Academy of Sciences)


Zukunftsszenarien bei Erwärmung um 4°C
Würde die Menschheit einen Emissionspfad entsprechend dem RCP8.5 beschreiten, wäre eine globale Erwärmung hin zu einer 4°C wärmeren Welt die Folge, was die Auswirkungen des Klimawandels deutlich verstärken würde. In einigen Komponenten des Klimasystems werden sogenannte Kipppunkte, also kritische Schwellenwerte erreicht, deren Überschreiten unkontrollierbare und sich selbstverstärkende Prozesse auslöst, die zum Teil unaufhaltsam und unumkehrbar sind.

So würde ein anhaltender Massenverlust von Eisschilden einen stärkeren Meeresspiegelanstieg verursachen, und ein Teil dieses Massenverlustes könnte unumkehrbar sein. Eine anhaltende Erwärmung, die höher ist als ein bestimmter Schwellenwert, würde zu einem nahezu vollständigen Verlust des Grönländischen Eisschildes über ein Jahrtausend oder mehr führen und damit einen mittleren globalen Meeresspiegelanstieg von bis zu 7 Meter bewirken. Schätzungen basierend auf dem 5. Sachstandsbericht des IPCC zeigen, dass dieser Schwellenwert größer als ca. 1°C globale Erwärmung ist, aber kleiner als 4°C.

Eine mögliche Folge des Klimawandels ist auch ein abrupter und unumkehrbarer Eisverlust durch eine potenzielle Instabilität von auf dem Meeresgrund aufliegenden Teilen des Antarktischen Eisschildes. Die fortschreitende Erwärmung der Permafrostregionen führt zum Auftauen des Permafrosts und setzt die mikrobielle Zersetzung des darin gespeicherten Bodenkohlenstoffs in Gang. Hierbei kann eine unkontrollierbare Quelle von Treibhausgasemissionen geschaffen werden, die möglicherweise ihrerseits die Erderwärmung verstärkt, auch nachdem die anthropogenen Treibhausgasemissionen auf null reduziert worden sind.

Einflüsse durch gesellschaftliche Entwicklungen
Die mit dem Klimawandel verbunden Risiken für die Natur und den Menschen hängen vom Ausmaß und der Geschwindigkeit der Erwärmung ab und wie diese sich regional und lokal ausprägt. Zum anderen spielt auch eine Rolle, wie sich die Bevölkerung, der Konsum, die Produktion-, die Technologie und das Landmanagement entwickeln. Entwicklungspfade mit höherem Bedarf an Nahrung, Futtermitteln und Wasser, mit ressourcenintensiverem Konsum und ressourcenintensiverer Produktion sowie mit geringeren technologischen Verbesserungen der landwirtschaftlichen Erträge führen zu höheren Risiken durch Wasserknappheit in Trockengebieten, Landdegradierung und Ernährungsunsicherheit. Werden hingegen die Treibhausgasemissionen reduziert und Maßnahmen zur Anpassung an den Klimawandel durchgeführt, können auch Desertifikation und Landdegradierung bekämpft und die Ernährungssicherheit verbessert werden.

Viele Maßnahmen zur Bekämpfung von Desertifikation können die Anpassung an den Klimawandel unterstützen und sein weiteres Fortschreiten hemmen. Außerdem können sie den Verlust an biologischer Vielfalt eindämmen und nachhaltige Entwicklung fördern. Nachhaltiges Landmanagement kann Landdegradierung verhindern oder verringern, die Produktivität von Landsystemen aufrechterhalten und so die negativen Folgen des Klimawandels für die Landsysteme auffangen, vermeiden oder sogar umkehren. Handlungsmöglichkeiten im gesamten Ernährungssystem, von der Produktion bis zum Verbrauch, einschließlich der Vermeidung von Nahrungsmittelverlusten und -verschwendung, können eingesetzt und ausgebaut werden, um eine Anpassung an bzw. Vermeidung von Klimawandel voranzubringen.

Folgen für Europa und Deutschland

In Europa kommt es mit fortschreitendem Klimawandel immer häufiger zu Hitzewellen, Waldbränden und Dürren. Seit 2003 hat Europa mehrere extreme Hitzewellen erlebt (2003, 2006, 2007, 2010, 2014, 2015, 2018, 2019). Sie werden unter dem Emissionsszenario RCP8.5 in der zweiten Hälfte des 21. Jahrhunderts voraussichtlich alle zwei Jahre auftreten und sich besonders stark in Südeuropa ausprägen. In Nordeuropa wird das Klima im Durchschnitt deutlich feuchter und es kommt häufiger zu Überschwemmungen. Alpine, skandinavische und isländische Gletscher ziehen sich zurück, in den Alpen nehmen Felsstürze zu. In den Flüssen treten zeitweise besonders niedrige und phasenweise besonders hohe Abflussmengen auf.

Gletscherschwund in den Alpen

[…] Fünf Gletscher gibt es heute in Deutschland. Im Gebiet rund um die Zugspitze den Südlichen Schneeferner, den Nördlichen Schneeferner und den Höllentalferner, in den Berchtesgadener Alpen den Watzmanngletscher und das Blaueis. Zusammengenommen bedecken sie gerade noch eine Fläche, so groß wie die Münchner Theresienwiese, auf der das Oktoberfest stattfindet.
Die städtischen Gebiete sind besonderes verwundbar gegenüber Hitzewellen und Überschwemmungen. Der Klimawandel wirkt sich direkt auf die Gesundheit der Menschen aus. In manchen Regionen ist bereits ein Anstieg der hitzebedingten Todesfälle zu verzeichnen. Bestimmte wasserbasierte Krankheiten und Krankheitsüberträger verbreiten sich zunehmend. Von den Veränderungen stark betroffen sind Branchen wie Land- und Forstwirtschaft, Energie und Tourismus, für die bestimmte Temperatur- und Niederschlagsmengen wichtig sind. Der Klimawandel vollzieht sich so rasch, dass viele Pflanzen- und Tierarten sich kaum anpassen können und verstärkt vom Aussterben bedroht sind.

Auch in Deutschland hat die Hitzebelastung deutlich zugenommen. Im Zeitraum 1951 bis 2019 ist die Anzahl der heißen Tage, an denen die Tageshöchsttemperatur 30°C überschreitet, im Mittel um etwa 8 Tage gestiegen, mit der höchsten Anzahl im Jahr 2018 mit mehr als 20 heißen Tagen. Die Sommer in den Jahren 2003, 2018 und 2019 waren die wärmsten seit Beginn der Wetteraufzeichnungen 1881. Weiterhin sind in Deutschland in vielen Regionen Veränderungen der Niederschlagsregime zu beobachten, mit Zunahmen der Niederschlagsmengen im Winter, die zudem seltener in Form von Schneefall herunterkommen.

Starkniederschlagsereignisse haben zugenommen, die beispielsweise in 2016 und 2017 in vielen Regionen und Städten in Deutschland zu Überschwemmungen geführt haben. Auch in heißen und trockenen Jahren gibt es Starkregen, besonders viele traten im Dürrejahr 2018 auf, das zugleich durch lange Phasen mit sehr geringen Niederschlägen und durch hohe Verdunstungsraten aufgrund hoher Temperaturen geprägt war. Längere Phasen mit geringen Niederschlägen führen in Kombination mit höherer Verdunstung aufgrund ansteigender Temperaturen vermehrt zu Trockenheit im Boden und damit zu Bodenfeuchte-Dürren. Beobachtungen des Meeresspiegels verzeichnen einen Anstieg von etwa 10 bis 20 Zentimetern an Deutschlands Nord- und Ostseeküsten innerhalb der letzten 100 Jahre; dieser generelle Trend verbindet sich im selben Zeitraum mit einem Anstieg der Sturmflutwasserstände.

Modell für extreme Wetterlagen

[…] In der Summe der vergangenen beiden Jahre [2018 und 2019] wurde an keiner anderen der rund 2000 Messstationen des Deutschen Wetterdienstes so wenig Niederschlag registriert wie in Artern [an der Unstrut in Thüringen]. Dazu war es mehr als zwei Grad wärmer als üblich. […] Ein Ort trocknet aus, mitten in Deutschland. 2018 fielen hier nur noch 273 Millimeter Niederschlag, kaum mehr als in der mongolischen Steppenstadt Ulan-Bator. […]

Die häufiger und intensiver auftretenden Hitzewellen belasten Menschen, Tiere und Pflanzen. Sie können vor allem bei älteren und kranken Menschen schwerwiegende gesundheitliche Folgen haben. "Aufgrund der alternden Bevölkerung, der Urbanisierung und der Häufigkeit von Diabetes, Herzkreislauf- und Atemwegserkrankungen ist die europäische Bevölkerung durch Hitze besonders gefährdet", stellt der Deutschland-Bericht fest, der erstmalig im Rahmen des "Lancet Countdown on Health and Climate Change" 2019 veröffentlicht wurde.

Die Veränderungen der Temperaturen und Niederschläge im Jahresverlauf haben Einfluss auf die landwirtschaftliche Produktion; extreme Hitze und Trockenheit, aber auch Dauer- und Starkregen können vermehrt zu Ernteausfällen führen. Die Wälder sind ebenfalls zunehmend durch Hitze und Trockenheit gefährdet, was ihre Anfälligkeit gegenüber Schädlingsbefall und Stürmen erhöht. In Städten zeigt der Klimawandel besonders starke negative Effekte aufgrund der hohen Dichte an Bevölkerung und Infrastruktur. Neben einer besonders ausgeprägten Hitzebelastung führt der hohe Versiegelungsgrad in Städten bei Starkniederschlägen häufiger zu Überschwemmungen und dadurch zu Beeinträchtigungen in der Wasserversorgung und -entsorgung, in der Energieversorgung und im Verkehr, was durch die enge Verzahnung der Infrastrukturen wechselseitig verstärkt werden kann.

Anpassung an den Klimawandel

Der Klimawandel bringt, wie oben dargelegt, weitreichende negative Folgen in allen Regionen der Erde mit sich, bedroht das Leben vieler Arten und hat Einfluss auf das Leben und die Gesundheit der Menschen. Nur durch sofortige und stark beschleunigte Maßnahmen zur Vermeidung von Treibhausgasemissionen kann die globale Erwärmung auf weniger als 2°C beschränkt werden, wie es als Ziel im Pariser Abkommen von 2015 formuliert ist. Die Vermeidung von Emissionen erfordert eine Anpassung der Lebensweise des Menschen und eine Transformation aller gesellschaftlichen Bereiche. Darüber hi naus sind effektive Maßnahmen zur Förderung der Senken von Treibhausgasen notwendig. Beispiele für solche Senken, also Systeme, die der Atmosphäre Kohlendioxid entziehen, sind Aufforstung oder Landmanagement zur vermehrten Kohlenstoffspeicherung im Boden.

Doch selbst wenn es gelingt, die globale Erwärmung auf unter 2°C zu beschränken, werden Folgen des Klimawandels nicht mehr zu umgehen sein, an die sich die Menschheit anpassen muss. Deshalb sind sowohl Strategien zur Vermeidung von Treibhausgasemissionen als auch Strategien zur Anpassung an die Folgen des Klimawandels notwendig, um die Ziele der Vereinten Nationen zur nachhaltigen Entwicklung zu erreichen. Anpassung ist – nach Definition des IPCC – der Prozess der Ausrichtung auf das tatsächliche oder erwartete Klima und dessen Auswirkungen. Es gilt Risiken zu senken, Schäden zu vermindern oder zu vermeiden, wie zum Beispiel durch den Umbau von Wäldern hin zu klimabeständigeren Mischwäldern, oder vorteilhafte Möglichkeiten zu nutzen, wie zum Beispiel durch den Anbau neuer landwirtschaftlicher Kulturen.

Risikobewusstsein und Resilienz
Zur vorbeugenden Anpassung müssen wir die mit dem Klimawandel verbunden Risiken verstehen. Sie hängen zum einen von Ausmaß und Geschwindigkeit der Erwärmung ab und davon, wie sich die Klimaänderungen regional und lokal ausprägen. Zum anderen wird der Risikograd davon bestimmt, wie stark ein System Klimaänderungen ausgesetzt ist (Exposition), wie empfindlich es darauf reagiert (Sensitivität) und wie verwundbar es dadurch ist (Vulnerabilität).

Beim Grad der Verwundbarkeit spielt die Anpassungskapazität eine wesentliche Rolle, also die Fähigkeit, potenziellen Schäden vorzubeugen oder mit entsprechenden Auswirkungen umzugehen. Resilienz ist die Fähigkeit von natürlichen und menschlichen Systemen, Klimaänderungen und extreme Ereignisse zu bewältigen und dabei derart zu reagieren beziehungsweise sich zu reorganisieren, dass die systemische Grundfunktion, Identität und Struktur erhalten bleiben und die Systeme sich gleichzeitig die Fähigkeit zur Anpassung, zum Lernen und zur Transformation bewahren können.

Die Betroffenheit durch den Klimawandel und die Fähigkeit zur Anpassung von menschlichen Systemen werden auch durch soziale, wirtschaftliche und kulturelle Faktoren beeinflusst. Dabei spielen zum Beispiel die Wirtschaftskraft einer Volkswirtschaft, Beschäftigungsstrukturen, Reichtum und dessen Verteilung eine Rolle, aber auch demografische Faktoren, Strukturen für politische Steuerung und gesellschaftliche Werte. Auch internationale Beziehungen und Handel sind von Bedeutung.

Anpassungsstrategien und Verantwortlichkeiten
Wirksame Strategien zur Minderung von Klimarisiken berücksichtigen diese Faktoren, haben die zeitlichen Veränderungen von Exposition und Verwundbarkeit sowie deren Verknüpfung mit sozialen und wirtschaftlichen Prozessen im Blick und verfolgen das Prinzip nachhaltiger Entwicklung. Mit entsprechenden Maßnahmen können sie so die Resilienz unter vielen möglichen zukünftigen klimatischen Bedingungen stärken und gleichzeitig dazu beitragen, Gesundheit, Existenzgrundlagen, das soziale und wirtschaftliche Wohlergehen sowie die Umweltqualität zu verbessern.

Anpassungsplanung und -umsetzung können durch Politik, Verwaltung, Wirtschaftsunternehmen, aber auch durch Einzelpersonen gefördert werden. Nationale Regierungen können politische und gesetzliche Rahmenbedingungen für Anpassung schaffen und finanzielle Unterstützung leisten, regionale Unterschiede ausgleichen, wirtschaftliche Vielfalt unterstützen, verwundbare Gruppen schützen sowie Informationen zur Verfügung stellen. Lokale Verwaltungen und der Privatsektor werden zunehmend als entscheidend für den Fortschritt von Anpassung erkannt, weil sie diese in Unternehmen, Gemeinden, Haushalten und der Zivilgesellschaft ausweiten, für Information sorgen und zur Finanzierung beitragen.

Bei schneller fortschreitendem Klimawandel kommt die Anpassung allerdings zunehmend an ihre Grenzen. Unter Umständen sind keine Anpassungsmaßnahmen mehr möglich oder zum benötigten Zeitpunkt nicht verfügbar Die Grenzen der Anpassung entstehen aus der Wechselwirkung zwischen Klimawandel und biophysikalischen und bzw. oder sozioökonomischen Einschränkungen.

Beispiele für Anpassungsstrategien und -maßnahmen
Bislang werden häufig technische Anpassungsmaßnahmen umgesetzt. Hierzu gehören beispielsweise Maßnahmen zum Hochwasserschutz durch Deichbau oder die Bewässerung in der Landwirtschaft bei Trockenheit. Zunehmend werden auch naturbasierte Maßnahmen erprobt und angewendet, wie die Renaturierung von Flussauen zur Vorbeugung von Hochwasser. Weitere Beispiele sind die standortgerechte Entwicklung von Mischwäldern zur Verringerung der Anfälligkeit gegenüber Klimaänderungen oder die Entsiegelung und Begrünung von Städten zur Reduktion der Hitzebelastung. Zum Umgang mit zunehmend extremen Wetterbedingungen werden Beobachtungs- und Frühwarnsysteme eingesetzt und Maßnahmen zur Bekämpfung der Folgen verbessert.

Begrünung der Wüste

[…] "Mit genug Bäumen retten wir das Klima auf der Welt", sagt [Sakina] Mati [52, Bäuerin in Niger] […]. Baumaktivistin könnte man sie nennen. […]

Landwirtschaft der Zukunft

[…] Die Durchschnittstemperatur ist in Deutschland seit 1881 um 1,5 Grad Celsius gestiegen. Das klingt wenig, aber bedeutet viel. Die Niederschlagsmuster verändern sich, manchmal gibt es mehr Regen, vor allem häufiger Starkregen, gleichzeitig steigt die Wahrscheinlichkeit für längere Hitzewellen und Dürren. Viele Pflanzen beginnen aufgrund der Wärme früher im Jahr zu keimen. Kommt dann ein Spätfrost im April: Pech für den Bauern. […]

Klimaschutz in Heidelberg

Heidelberg gilt als Vorzeigestadt beim Klimaschutz. […]
In Europa wurden auf allen Regierungsebenen Anpassungsmaßnahmen entwickelt, die teilweise in das Küstenmanagement und die Wasserwirtschaft, in Umweltschutz und Raumplanung sowie in das Katastrophenrisikomanagement eingebunden wurden. In Deutschland hat das Bundeskabinett am 17. Dezember 2008 die Deutsche Anpassungsstrategie (DAS) an den Klimawandel beschlossen. Diese schafft einen Rahmen, der eine sektorenübergreifende Vorgehensweise des Bundes gegen die Folgen des Klimawandels in Deutschland ermöglichen soll. Darin werden für 15 Handlungsfelder und ausgewählte Regionen mögliche Klimafolgen und Handlungsoptionen skizziert.

Die DAS wurde 2015 und 2020 im Rahmen von Fortschrittsberichten fortgeschrieben und die damit zusammenhängenden Aktionspläne werden alle vier Jahre aktualisiert. Ein besonderes Augenmerk liegt zum Beispiel auf dem Handlungsfeld Menschliche Gesundheit, das unter anderem durch die Zunahme der Häufigkeit und Intensität von Hitzewellen besonders betroffen ist. Maßnahmen umfassen hier beispielsweise Hitzeaktionspläne, staatliche Regeln zum Arbeitsschutz wie die Verordnung zur arbeitsmedizinischen Vorsorge sowie Informationen für die Bevölkerung und die Gesundheitsberufe. Zudem sollen Informations- und Frühwarnsysteme angepasst und ausgeweitet werden. Städte sind durch die hohe Dichte der Bevölkerung und Infrastrukturen sowie die hohe Konzentration wirtschaftlicher Wertschöpfung besonders von den Folgen des Klimawandels betroffen, und es bestehen vielfältige Notwendigkeiten zur Anpassung. Versiegelung, dichte Bebauung und zusätzliche Wärmeemissionen führen zu Hitzeinsel-Effekten, die sich unter fortschreitendem Klimawandel verstärkt ausprägen.

Unter den Stichworten "grüne, blaue, weiße Städte" können unter anderem helle Oberflächen und Gebäudefarben, blaue und grüne Infrastrukturen wie Seen und offene Wasserelemente sowie Baumpflanzungen, Parks und Gründächer zu Verdunstungskühlung und Beschattung beitragen. Damit wird die Hitzebelastung verringert und zugleich werden dadurch Luftqualität und Lebensqualität verbessert. Zum nachhaltigen Umgang mit Niederschlagswasser und zur Vorbeugung von Überschwemmungen wird vermehrt das Prinzip "Schwammstadt" in Betracht gezogen. Es soll die Speicherung von Wasser in Phasen mit hohen Niederschlagsmengen ermöglichen und dieses in Phasen mit geringen Niederschlägen nutzbar machen, zum Beispiel zur Grünflächenbewirtschaftung.

Klimaanpassung in Offenbach

[…] Extremwetterereignisse insgesamt nehmen deutlich zu, davon sind Klimatologen überzeugt. Holger Robrecht berät Städte, wie sie "klimaresilient" werden können. "Klimawandel ist keine Sache, auf die man sich einmal einstellt", sagt Robrecht. "Die Stadt der Zukunft muss sich ständig an den Klimawandel anpassen." In Robrechts Verband LCLEI mit Sitz in Freiburg sind 1500 Städte, Kommunen und Regionalverbände weltweit organisiert, die nachhaltig sein und sich auf den Klimawandel einstellen wollen. […]. Es geht darum, dass sich das Denken der Stadtverwaltungen verändert, sagt Robrecht.

Kommunen besitzen aufgrund der zentralen Aufgaben der Daseinsvorsorge eine Schlüsselstellung bei der Anpassung kritischer Infrastrukturen. Hierzu zählen die öffentliche Trinkwasserversorgung, die Abwasserentsorgung, präventiver Hochwasserschutz, die Energieversorgung sowie die Bereitstellung kommunaler Verkehrsinfrastruktur. Eine wichtige Rolle für die kommunale Anpassung an den Klimawandel nehmen die kommunalen Spitzenverbände ein. So veröffentlichte im März 2019 der Deutsche Städtetag ein Positionspapier zur Klimaanpassung, in dem zentrale Forderungen, Hinweise und Anregungen formuliert werden.

Die Autorin dankt ihrer Kollegin beim GERICS, Dr. Irene Fischer-Bruns, für die sprachliche Überarbeitung des Textes.

Diana Rechid

Diana Rechid

Dr. Diana Rechid leitet die Abteilung "Regionaler und lokaler Klimawandel" am Climate Service Center Germany (GERICS) des Helmholtz-Zentrums Hereon in Geesthacht und erforscht physikalische Prozesse im Klimasystem. Seit Juli 2014 arbeitet sie an der Weiterentwicklung eines regionalen Erdsystemodells und koordiniert seit 2016 die internationale WCRP CORDEX Flagship Pilot Study "LUCAS – Land use and climate across scales".


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