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„Klimafingerabdrücke“ zeigen immer deutlicher, dass Menschen die Erderwärmung antreiben
Von der oberen Atmosphäre bis in die tiefen Ozeane zeigen Messdaten Spuren des menschengemachten Klimawandels. Eine neue Übersicht über mehr als 30 Jahre Klimaforschung ergibt, dass sich diese charakteristischen Muster seit 2009 deutlich besser von natürlichen Schwankungen unterscheiden lassen. Auch bei der Zuordnung von Hitzewellen und bestimmten Starkregenereignissen haben die Methoden Fortschritte gemacht.
Norwich (England). Die Erde erwärmt sich, doch für die Ursachenforschung zählt nicht allein der Temperaturanstieg. Veränderungen in Atmosphäre, Meeren und Eis müssen auch räumlich und zeitlich zu den physikalischen Folgen steigender Treibhausgaskonzentrationen passen. Solche charakteristischen Muster gelten in der Klimaforschung als „Fingerabdrücke“ menschlicher Einflüsse.
Das Verfahren hilft, die Folgen von Kohlendioxid und anderen Treibhausgasen von natürlichen Schwankungen und äußeren Einflüssen wie Vulkanausbrüchen oder Änderungen der Sonnenaktivität abzugrenzen. Dafür untersuchen Wissenschaftler möglichst lange Messreihen und vergleichen die beobachteten Veränderungen mit den Vorhersagen von Klimamodellen.
Forscher der University of East Anglia (UEA) um Prof. Benjamin D. Santer haben den Forschungsstand aus mehr als drei Jahrzehnten gesichtet. Ihr neuer Übersichtsartikel fasst zahlreiche frühere Studien zusammen, statt selbst zusätzliche Satellitendaten auszuwerten oder neue Simulationen durchzuführen. Im Mittelpunkt stehen die Fortschritte seit 2009, als eine US-Behörde Treibhausgasemissionen als Gefährdung für die öffentliche Gesundheit und das Gemeinwohl einstufte.
Ein besonders aussagekräftiger Fingerabdruck ist die gegensätzliche Temperaturentwicklung zweier Luftschichten. Während sich die untere Atmosphäre, die Troposphäre, erwärmt, kühlt sich die darüberliegende Stratosphäre ab. Steigende Kohlendioxidkonzentrationen halten in der unteren Atmosphäre mehr Wärme zurück, während sie in der Stratosphäre die Abstrahlung von Energie ins Weltall verstärken.
An der stratosphärischen Abkühlung ist allerdings auch der menschengemachte Ozonabbau beteiligt. Schon ältere Untersuchungen wiesen das Temperaturmuster nach, doch verbesserte Satellitenmessungen erfassen inzwischen zusätzlich die mittlere und obere Stratosphäre bis rund 50 Kilometer Höhe. Dort ist der vorhergesagte Abkühlungseffekt besonders ausgeprägt. Die ausgewerteten Studien zeigen, dass natürliche Ursachen allein die beobachtete vertikale Temperaturverteilung nicht plausibel erklären können.
Die Hinweise beschränken sich längst nicht mehr auf die Lufttemperatur. Der Überblick nennt unter anderem die Erwärmung der Ozeane, Veränderungen ihres Salzgehalts, die Schneebedeckung der Nordhalbkugel und Veränderungen des Wasserkreislaufs. Sogar der jahreszeitliche Temperaturverlauf in der Troposphäre, an der Meeresoberfläche und in den oberen Wasserschichten trägt nach früheren Studien erkennbare menschliche Spuren.
Entscheidend ist, dass viele dieser Größen mit unabhängigen Messverfahren erfasst werden und dennoch physikalisch zueinander passende Veränderungen zeigen. Unterschiedliche Datensätze und Untersuchungsmethoden stützen somit dieselbe Erklärung, ohne auf eine einzelne globale Temperaturkurve angewiesen zu sein. Längere Aufzeichnungen helfen zugleich, die natürlichen Schwankungen des Klimas genauer zu bestimmen und den langfristigen menschlichen Einfluss deutlicher sichtbar zu machen.
Hinzu kommt das Ausmaß der inzwischen beobachteten Erwärmung. Die zehn wärmsten Jahre seit Beginn instrumenteller globaler Temperaturaufzeichnungen liegen dem Überblick zufolge sämtlich nach der US-Feststellung von 2009. Dadurch hebt sich das anhaltende Erwärmungssignal immer stärker vom Auf und Ab natürlicher Klimaschwankungen ab.
„Die seit der Gefährdungsfeststellung von 2009 veröffentlichte Klimaforschung ist heute stichhaltiger als damals, und die Belege sind unumstößlich“, erklärt Prof. Benjamin D. Santer.