Der Begriff Klimaveränderung bezeichnet eine Veränderung des Klimas auf der Erde über einen längeren Zeitraum. Seit Bestehen der Erde verändert sich das Klima ständig. Eine Klimaveränderung kann beispielsweise eine tendenzielle Abkühlung oder Erwärmung der Oberflächentemperatur über Jahrtausende bezeichnen.
Auch die gegenwärtig stattfindende globale Erwärmung ist eine Klimaveränderung, allerdings keine natürliche. Ursache hierfür sind hauptsächlich menschliche Aktivitäten (z.B. die Emission von Treibhausgasen).
Mögliche Ursachen für natürliche Klimaveränderungen
Die Kontinentaldrift [Bearbeiten]Die wohl wichtigste und anerkannteste Erklärung für die starke zeitliche Veränderung der mittleren Globaltemperatur - in Bezug auf sehr lange Zeitskalen - ist die Kontinentaldrift, also die Bewegung der Landmassen auf der Erde. Die Anordnung der Kontinente war nicht immer so, wie wir sie heute kennen. So bildeten das heutige Südamerika, Afrika, die arabische Halbinsel, Indien, Australien und die Antarktis bis vor 150 Millionen Jahren den großen Urkontinent Gondwana bzw. Gondwania, welcher am geografischen Südpol lag. Es gab also damals Eis im Gebiet der heutigen Sahara.
Die Theorie, die die Kontinentaldrift als Grundlage hat, besagt, dass der Niederschlag an den Polen verstärkt eine Chance hat, Eis oder Schnee zu bilden, wenn sich dort Land befindet, da Land sehr viel mehr Sonnenstrahlen als Wasser reflektiert. Durch die stärkere Reflexion des Lichts kommt es dort zu einer lokalen Abkühlung und es entsteht Eis. Dieses Eis ist aufgrund seiner hohen Albedo noch besser dazu geeignet, Sonnenstrahlen zu reflektieren. Es kommt zu einer positiven Rückkopplung mit sinkenden Temperaturen und einer immer weiter fortschreitenden Eisbildung. Durch das im Eis gebundene flüssige Wasser sinkt jedoch auch der Meeresspiegel. Damit verbunden ist eine kleinere Wasseroberfläche und es kann daher aus den Meeren auch weniger Wasser verdunsten. Dies führt dazu, dass die Niederschläge im globalen Mittel zurückgehen und das Eis in der Folge auch weniger schnell wächst. Liegen die Pole im gegensätzlichen Fall über dem Meer, so ist es nur bei sehr tiefen Temperaturen möglich, dass sich Meereis bildet. Das gegenüber dem Meereswasser höhere Albedo führt auch hier zu einer sich selbst verstärkenden Eisbildung.
Die sich selbst verstärkende weltweite Abkühlung kommt erst dann zur Umkehr, wenn der CO2-Gehalt der Atmosphäre stark angestiegen ist. Dieser natürliche Treibhauseffekt entsteht dadurch, dass das von Vulkanen ausgestoßene CO2 wegen der großflächigen Vereisung weniger stark in Gesteinen und Biomasse gebunden wird und somit klimawirksam wird.
In unserer heutigen Zeit liegt der geografische Südpol auf einem Kontinent - der Antarktis. Als vor ca. 25 Millionen Jahren eine Öffnung zwischen der Antarktis und Südamerika entstand, bildete sich der Antarktische Zirkumpolarstrom und eine verstärkte Vereisung setzte ein. Deshalb liegen heute rund 90 % des irdischen Eises in der bis zu 4.500 m dicken Eisdecke der Antarktis.
Vulkanismus [Bearbeiten]Vulkanausbrüche können zu einer mehrjährigen Abkühlung des Klimas führen. Bei großen Eruptionen können Gase und Asche weit hinauf in die Atmosphäre geschleudert werden. Insbesondere die Gase können dabei bis in die Stratosphäre (17 bis 50 km Höhe) gelangen. Durch photochemische Prozesse in der Atmosphäre können sich aus den Gasen winzige Partikel bilden, die die Sonnenstrahlen reflektieren und damit die Einstrahlung von Wärmeenergie verhindern. Die Folge ist eine Abkühlung der Lufttemperaturen.
Der Vulkanausbruch des Laki auf Island im Sommer 1783 hat wahrscheinlich zu dem extrem kalten Winter 1783/84 in Nordeuropa und Nordamerika sowie zu Überschwemmungen in Deutschland im Frühjahr 1784 geführt (s. Vasold 2004, unter Literatur).
Die Sonne [Bearbeiten]Die Sonne und die von ihr ausgestrahlte Solarenergie sind die treibende Kraft für den energetischen Antrieb des irdischen Wetters und Klimas. Offenbar hängen sowohl langfristige Klimaveränderungen als auch unser tägliches Wetter eng mit den Aktivitäten unserer Sonne zusammen.
So wie wir das Licht der Sonne täglich sehen, erscheint es uns stabil und gleichmäßig. Satellitendaten zeigen aber, dass sich in den für das menschliche Auge unsichtbaren Spektralbereichen teilweise starke Veränderungen sowie Schwankungen der Sonnenaktivität verbergen. Die Solarkonstante unterliegt daher teils großen Schwankungen, welchen gerade in kleineren Zeitskalen, wenn also die Plattentektonik keine wesentliche Rolle spielt, die Veränderung des Klimas wesentlich mitbestimmt.
Zudem kommt von der Sonne ein ständiger Sonnenwind, der aus einem beständigen Strom elektrisch geladener Teilchen besteht und dessen Stärke stark variiert. Die Erfassung der Wechselwirkung zwischen der sich ändernden Sonnenaktivität und dem Magnetfeld unseres Planeten untersucht die Wissenschaft unter dem Begriff Weltraumwetter.
Die solaren Schwankungen lassen sich durch permanente Veränderungen im Magnetfeld der Sonne erklären. Das magnetische Verhalten der Sonne unterliegt wiederkehrenden zyklischen Schwankungen. Ein solcher Sonnenzyklus, also der Zeitraum zwischen einem Solarmaximum und einem erneuten Solarmaximum, dauert etwa 11 Jahre. Auf dem Zyklus-Höhepunkt, der das letzte Mal 2001 erreicht worden ist, wird der Sonnenwind zu einem regelrechten Sonnensturm. Auf der Sonnenoberfläche ereignen sich nun gewaltige Eruptionen, die große Mengen energiereicher Partikel ins All schleudern. Die dabei freigesetzten Urgewalten entsprechen dabei etwa der Explosion von 66 Milliarden Hiroshima-Bomben. Die ersten Beobachtungen der Sonnenflecken gehen auf das Jahr 1610 zurück. Damals wurden diese unter anderen von Galileo Galilei mit einem Fernrohr gemacht. Regelmäßige Zählungen gibt es allerdings erst seit 1860 vom astronomischen Observatorium in Zürich.
Im Wesentlichen erforschen die Wissenschaftler 3 Mechanismen, die den Zusammenhang zwischen Sonnenaktivität und der Wetter- und Klimaentwicklung auf der Erde erklären könnten.
Erstens haben die Intensitätsschwankungen der von der Sonne abgegebenen UV-Strahlung Folgen für die Ozonbildung in der Erdatmosphäre. Dies führt zu Veränderungen in der Ozonschicht und hat so Rückwirkung für die globale Zirkulation der Luftmassen.
Zweitens verändern sich unter dem ankommenden Sonnenwind die elektrischen Eigenschaften der äußeren Erdatmosphäre, was sich auch auf die unteren Schichten der Atmosphäre auswirkt. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass dieser vom Sonnenwind beeinflusste kosmische Partikelregen die Wolkenbildung der Erdatmosphäre begünstigt.
Drittens ist die Erdatmosphäre während des Sonnenminimums verstärkt kosmischer Strahlung ausgesetzt. Die Teilchen des Sonnenwindes schirmen in solchen Phasen die Erde weniger gegen den Schauer der schwereren und sehr energiereichen Partikel ab, die als kosmische Strahlung aus dem Weltraums auf unseren Planeten treffen.
Noch weiß man wenig über die Bedeutung, die den einzelnen Mechanismen zukommt. Auch ist kaum bekannt, ob es zwischen den Mechanismen Wechselwirkungen gibt. Neben dem schon angesprochenen 11-jährigen Zyklus wurden noch weitere beobachtet. So gibt es beispielsweise den Gleißberg-Zyklus, der alle 80 bis 90 Jahre wiederkehrt, oder einen anderen Zyklus von etwa 208 Jahren. Weiter kann die Sonne auch eine verringerte Aktivität über Jahrzehnte hinweg aufweisen. Edward Maunder untersuchte 1890 die historisch beobachteten Sonnenflecken und entdeckte eine Pause in den 11-jährigen Zyklen zwischen 1695 und 1720, eine Epoche, die auffallend mit der kleinen Eiszeit zusammenfällt.
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