SERIE : „Meist schnell und abrupt“ Mein Szenario

Klimawandel als Normalfall: Der Geologe Dr. Achim Brauer analysiert anhand von Bohrkernen das Klima der Erdgeschichte

In Potsdam beschäftigen sich zahlreiche Forscher mit dem Klimawandel und seinen Folgen. Sie arbeiten am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK), aber auch bei den Geoforschern, den Polarforschern, den Agrarforschern oder an den Hochschulen. Die PNN stellen die Forscher mit ihren aktuellen Erkenntnissen, ihren Prognosen und auch Ratschlägen vor. Heute: Der Geologe Dr. Achim Brauer vom GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ).

Herr Dr. Brauer, wenn Sie in die Erde bohren, sehen Sie wie das Klima früher war?

Unsere Arbeitsgruppe rekonstruiert das Klima der Erdvergangenheit anhand von Bohrkernen, die überwiegend aus Seen stammen. Solche Ablagerungen reichen tausende bis hunderttausende Jahre zurück. Unser Ziel ist eine möglichst detaillierte Rekonstruktion eines vollständigen Eiszeit-Warmzeit-Zyklus. Schwerpunkt unserer Arbeiten ist der Eurasiatische Kontinent von Frankreich bis Japan um das räumliche Muster des Klimawandels auf dieser riesigen Landmasse besser zu verstehen.

Wie viele Jahre sind in solch einem Bohrkern archiviert?

Bei kürzeren Bohrkernen bis zu einem Meter sind es etwa 500 oder 1000 Jahre. Wir haben aber auch Kerne von über 100 Metern um in die letzte Warmzeit vor rund 130 000 Jahren zu kommen. Die Auswertung solcher Kerne ist eine Arbeit von Jahren, das ist Knochenarbeit am Mikroskop und im geochemischen Labor.

Wie können sie Änderungen erkennen?

Die Bohrkerne zeigen im Idealfall Jahresschichtungen ähnlich den Baumringen. Wir nennen das Warven. Daraus können wir dann sogar jahreszeitliche Änderungen von Temperaturen und Niederschlägen ablesen. Die rhythmischen Schichtungen werden immer wieder auch von auffällig dickeren Lagen unterbrochen, die Extremereignisse markieren, etwa Hochwässer wie die Elbe- und Oderflut. Wir untersuchen gezielt auch Ablagerungen aus Warmzeiten als der moderne Mensch noch nicht aktiv war. Damit erhalten wir Daten über rein natürliche Klimaveränderungen. Ein Ziel ist es, mit diesen Informationen Klimamodelle zu testen. Denn wenn ein Modell in der Lage ist, bekannte Veränderungen in der Vergangenheit nachzuvollziehen, dann sollte es auch für Zukunftsprognosen besser geeignet sein.

Was können wir aus der Vergangenheit lernen?

Zunächst einmal sehen wir, dass Klimawandel oft schnell und abrupt verläuft. Da gibt es dann massive Änderungen in sehr kurzen Zeiträumen von nur wenigen Jahren bis Jahrzehnten. Das zeigt uns, dass das Klimasystem nicht linear reagiert, sondern bei Überschreiten bestimmter bisher noch unbekannter Schwellenwerte mit beschleunigtem Wandel reagiert. Solche Phasen des Klimawandels sind oft gekennzeichnet durch eine größere Häufigkeit von Extremereignissen. Allerdings ist eine Zunahme von extremen Abflussereignissen nicht wie vermutet unbedingt an Erwärmungsphasen gebunden, wir finden ein ähnliches Muster genauso in Phasen der Abkühlung.

Klimawandel ist also nichts Neues?

Nein, im Gegenteil. Klimawandel ist eher schon der Normalzustand. Es gibt unzählige Beispiele aus den vergangenen Jahrtausenden. Was wir allerdings noch nicht verstehen, sind die räumlichen Muster des Klimawandels. Hier fehlen uns noch viele einzelne Datenpunkte, um einen genaueren Überblick zu erhalten. Das Auffinden geeigneter geologischer Archive, wie wir unsere Bohrkerne bezeichnen, ist eines unserer Hauptziele um das Netz an Informationen zu verdichten.

Es heißt, der derzeitige Klimawandel sei sehr abrupt.

Die Frage ist, wie man abrupt definiert. Wenn ich die derzeitige Erwärmung, die sich besonders in den letzten 30 Jahren manifestierte, mit Ereignissen in der Vergangenheit vergleiche, ist der Verlauf zumindest nicht außergewöhnlich plötzlich.

Aber die Erwärmung geht derzeit recht rasch von statten.

Wenn man nur den Zeitraum, für den uns instrumentelle Temperaturmessungen vorliegen, betrachtet, fällt eine Beschleunigung in den letzten 30 Jahren auf. Wenn wir aber weiter zurückschauen, ist das zu relativieren. Wir haben, wie schon gesagt, klare Beweise für eine Vielzahl plötzlicher, starker Umschwünge in der Vergangenheit. Ein besonders extremes Beispiel waren die Auswirkungen auf unser Klima, die vor 12 700 Jahren durch einen Ausfall des wärmenden Einfluss des Nordatlantikstroms verursacht wurden. Das hatte massive Abkühlungen vor allem der Winter zur Folge, die sich in zehn bis 20 Jahren vollzogen haben.

Wir erleben zurzeit auch eine natürliche Erwärmung?

Seit 11 600 Jahren leben wir in einer Warmzeit. Das ist durch die Konstellation der Erdumlaufbahn bedingt, wodurch die Stärke der auf die Erde auftreffenden Sonnenstrahlung bestimmt wird. Zusätzlich ist die Energieabgabe des Kraftwerks Sonne selbst Schwankungen unterworfen. Aus Aufzeichnungen der Sonnenflecken wissen wir, dass wir uns seit dem 19. Jahrhundert in einer deutlich verstärkten Phase der Sonnenaktivität befinden. Etwa zeitgleich kommt der menschgemachte Anstieg an Treibhausgasen hinzu. Hier überlagern sich also zwei gleichgerichtete Prozesse und mir ist keine Arbeit bekannt, die eindeutig den jeweiligen Anteil auf die Erwärmung bestimmt hat. Interessant wird es, wenn nun die Sonnenaktivität wieder schwächer werden sollte.

Die Erwärmung könnte nachlassen?

Das wird sich zeigen. Ich möchte hier keine Prognose abgeben, weil das natürlich auch von der weiteren Entwicklung der Treibhausgase beeinflusst werden kann. Es wird aber spannend zu beobachten sein, welchen Verlauf die Erwärmung nimmt, wenn der natürliche Faktor wegfällt. Ein Problem ist, dass der solare Einfluss bislang noch nicht richtig verstanden ist. Die Änderungen der Wärmestrahlung der Sonne sind in dem kurzen Zeitraum, für den Satellitenmessungen vorliegen, relativ gering. Daraus wird oft gefolgert, dass der Einfluss auf das Klima nicht sehr groß sein kann. Wir wissen aber, dass im Klimasystem verstärkende Faktoren wirken, wie etwa Wolkenbildung, über die wir kaum etwas wissen. Am Beispiel der „Kleinen Eiszeit“, die im 17. und 18. Jahrhundert in Mitteleuropa sehr kalte Winter brachte, sehen wir auch, dass die Auswirkungen der Sonnenaktivität doch recht stark sein können.

Können Sie den Einfluss von Kohlendioxid anhand der Bohrkerne erkennen?

Nicht anhand unserer Bohrkerne, aber wir vergleichen unsere Daten mit Eisbohrkernen aus Grönland und der Antarktis. Das sind die Klimaarchive, die am besten CO2-Konzentration der letzten 800 000 Jahre aufgezeichnet haben. Sie zeigen, dass die Schwankungen von CO2-Gehalt und Temperatur im Wechsel zwischen Warm- und Kaltzeiten sehr ähnlich verliefen. Bei unseren Vergleichen mit den Eisbohrkernen schauen wir uns gezielt bestimmte Wechsel zwischen Warm- und Kaltzeiten sehr detailliert an. Dabei zeigt es sich, dass es Phasenverschiebungen von einigen hundert Jahren zwischen CO2-Konzentration und Klimaänderungen gab.

Was heißt das?

Dass der Anstieg und Abfall des CO2-Gehaltes am Anfang und Ende einer Warmzeit vermutlich den Klimaänderungen mit etwas Verspätung gefolgt ist.

Also könnte der Anstieg von Kohlendioxid anstatt der Ursache auch eine Folge einer Erwärmung sein?

Um es klarzustellen, wir reden hier von den natürlichen Schwankungen während der Wechsel von Eiszeit und Warmzeit. Da gibt es tatsächlich Anzeichen, dass der CO2-Anstieg Folge einer durch Änderung der Erdbahn bedingten Erwärmung war, sozusagen ein Verstärkungsprozess im Klimasystem. Um diese Zusammenhänge besser zu verstehen, müssen wir die Altersbestimmungen der See- und Eisbohrkerne noch weiter verbessern. Der derzeitige CO2-Anstieg hat aber eine ganz andere Dimension und ist natürlich vom Menschen verursacht. Die natürlichen Schwankungen der CO2-Gehalte bewegten sich immer zwischen 180 und 290 ppm (Teile pro Million). Im Vergleich dazu liegen wir heute mit etwa 380 ppm deutlich darüber.

Wird die Rolle von Kohlendioxid bei der Erwärmung überbewertet?

Wenn wir von der jetzigen Situation reden, müssen wir verschiedene Aspekte betrachten. Wir wissen, dass CO2 eine wichtige Rolle im Klimasystem spielt. Wir wissen auch, dass der Gehalt in der Atmosphäre in den letzten 150 Jahren um 35 Prozent gestiegen ist. Da dieser Anstieg parallel zur Erwärmung verläuft, liegt der Schluss nahe, dass CO2 eine wichtige Rolle spielt. Wir dürfen deshalb aber nicht glauben, dass natürliche Faktoren wie die Sonnenaktivität nicht mehr wirksam sind. Wir haben es hier mit einer sehr komplexen Überlagerung von Prozessen zu tun.

Wie empfinden Sie die aktuelle Klimadebatte?

Wir haben heute eine zu starke Fokussierung auf das Kohlendioxid. Die Reduktion auf diesen einen Faktor mag dazu verleiten zu glauben, dass alles gut wird, wenn wir nur dieses Problem in Griff bekommen. Da der Wandel aber im Gange ist, ist es mindestens ebenso wichtig Strategien für eine Anpassung an zukünftige Änderungen zu entwickeln. Gerade für uns in Brandenburg ist dies von Bedeutung, wo deutliche Konsequenzen des Klimawandels etwa für die Grundwasserversorgung vorhergesagt werden. Da sollte dann schon die Frage gestellt werden, wie sinnvoll es beispielsweise ist, die Fläche der Mais-Monokulturen zu vergrößern um Biogasanlagen zu füttern, auch wenn diese in der guten Absicht gebaut werden CO2 zu reduzieren. Ich denke, wir wären gut beraten, die Diskussion insgesamt sachlicher und auf einer breiteren Basis zu führen um der komplexen Problematik besser gerecht zu werden.

Welche Rolle spielt das Problem des Klimawandels für Ihre Forschungsarbeit?

Als ich vor etwa 30 Jahren im Erdkundeunterricht das erste Mal mit dem Thema in Berührung kam, wurde vor einer drohenden Eiszeit gewarnt. Seit dieser Zeit fasziniert mich das Thema, auch wenn der Beginn meiner Arbeit dann in eine Zeit fiel, als es ruhiger um das Thema war. Heute will ich als Wissenschaftler nicht nur das Klimasystem besser verstehen, sondern möchte auch der Gesellschaft Informationen liefern, um zur Lösung dieses wichtigen Problems der Gegenwart beizutragen.

Machen Sie sich angesichts der Erwärmung Sorgen um die Erde?

Als Geologe sehe ich das etwas gelassener, weil ich davon überzeugt bin, dass eine Betrachtung aus dem Moment heraus dem System Erde nicht gerecht wird. Ich möchte die Problematik aber nicht kleinreden, obwohl ich die Polarisierung in der Diskussion als nicht sehr hilfreich empfinde. Begriffe wie Klimaskeptiker oder Klimaexperte sagen mir nicht viel. Niemand hat das Klimasystem wirklich verstanden, und es wird noch eine Menge Arbeit nötig sein bis es soweit ist. Das kann aber natürlich kein Argument dafür sein, solange mit dem Handeln zu warten. Generell ist der menschliche Einfluss auf die Erde mittlerweile so groß, dass jeder Eingriff genau abzuwägen ist. Egal ob es um die Abholzung von Regenwäldern, Versiegelung von Landschaft, oder die Emission von CO2 geht. Das gilt besonders auch deshalb, weil unsere Zivilisation wegen der dichten Besiedlung und der komplexen ökonomischen Zusammenhänge sehr anfällig geworden ist.

Das Gespräch führte Jan Kixmüller