Fachliche Bewertung

CO₂ ist das mengenmäßig bedeutsamste Treibhausgas, daher kann seine Konzentration in der Atmosphäre als Indikator für den anthropogenen Treibhauseffekt genutzt werden.

Die atmosphärische CO₂-Konzentration ist seit 1750 um etwa 39 % gestiegen und hat einen Wert von rund 389 ppm (im Jahr 2010) erreicht. Die gegenwärtige CO₂-Konzentration wurde in den vergangenen 650 000 Jahren (180 bis 300 ppm) nicht erreicht. Die derzeitige jährliche Anstiegsrate ist die höchste der letzten 20 000 Jahre. Die globalen CO₂-Emissonen stellen etwa 75 % der gesamten Treibhausgasemissionen (in CO₂-Äquivalenten) dar, wobei der Hauptanteil auf Verbrennung fossiler Brennstoffe zurückzuführen ist (siehe Indikator „CO₂-Emissionen nach Quellkategorien“).

Die Zunahme der CO₂-Konzentration der letzten Dekade (2001 bis 2010) hat sich gegenüber vorangegangenen Dekaden deutlich erhöht. Während die mittlere Wachstumsrate im Zeitraum 1960 bis 2005 noch 1,4 ppm/Jahr betrug, erreichte sie in der letzten Dekade (2001 bis 2010) 2,0 ppm/Jahr.

Seit 1958 ist dieser Trend durch regelmäßige Messungen auf dem Mauna Loa auf Hawaii belegt. Auch die Messungen an den Stationen des Umweltbundesamtes (UBA), zum Beispiel an der Messstelle Schauinsland, zeigen diesen Trend.

Bedeutung

Die steigende CO₂-Konzentration in der Erdatmosphäre ist eine Hauptursache für den anthropogenen Treibhauseffekt.

Um eine gefährliche anthropogene Störung des Klimasystems zu verhindern, ist es erforderlich, die globale Temperaturerhöhung langfristig auf etwa 2 °C über dem vorindustriellen Niveau zu begrenzen. Dieses Ziel kann mit einer 50 %igen Wahrscheinlichkeit erreicht werden, wenn es gelingt, die Konzentration der Treibhausgase in der Atmosphäre bei 450 ppm CO₂-Äquivalenten (einschließlich des Nettoeffekts aller anthropogener Antriebsfaktoren, auch der abkühlenden) zu stabilisieren. Damit das 2 °C-Ziel mit einer Wahrscheinlichkeit von etwa 75 % erreicht wird, ist eine Stabilisierung der Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre unterhalb von 400 ppm CO₂-Äquivalenten notwendig. Die beste Schätzung der gesamten CO₂-Äquivalent-Konzentration einschließlich des Nettoeffekts aller anthropogener Antriebsfaktoren – auch der abkühlenden wie beispielsweise durch Aerosole - liegt im Jahr 2005 bei 375 ppm. Um eine derartige Stabilisierung zu erreichen, müssen die globalen Treibhausgasemissionen spätestens im Zeitraum 2015 bis 2020 gestoppt werden und anschließend bis zum Jahr 2050 um mehr als 50 % gegenüber 1990 sinken. Langfristig dürfen sie dann auch dieses Niveau nicht wieder überschreiten. Es müssen deutliche Minderungen nicht nur von Kohlendioxid, sondern auch der anderen Treibhausgase und indirekt klimawirksamer Stoffe erfolgen.

Auf der Basis einer fairen Lastenteilung müssen die Treibhausgasemissionen der Industrieländer um 80 % bis 2050 gegenüber 1990 gesenkt werden, um so zu der globalen Minderung der Treibhausgase von durchschnittlich 50 % gegenüber dem Werten von 1990 beizutragen.

Globale Klimaänderungen in den letzten 100 Jahren

• Die Jahre des 21. Jahrhunderts (2001 bis 2011) gehören alle zu den dreizehn wärmsten Jahren seit 1861, dem Beginn systematischer weltweiter Temperaturmessungen. Das globale Mittel der Lufttemperatur in Bodennähe ist im Zeitraum von 1900 bis 2010 um rund 0,8°C angestiegen. Etwa 2/3 der Erwärmung fällt auf den Zeitraum seit Mitte der 70er Jahre.
• Der Meeresspiegelanstieg und das Abschmelzen von Gletschern und Eiskappen haben sich beschleunigt. In den Jahren von 1961 bis 2003 stieg der Meeresspiegel weltweit jährlich um etwa 1,8 (+/-0,5) mm. Diese Rate erhöhte sich zwischen 1993 und 2003 auf jährlich 3,1 (+/-0,7) mm. Insgesamt ist der mittlere globale Meeresspiegel seit 1870 um rund 20 cm angestiegen.
• Signifikante Klimaänderungen sind nicht nur global sondern auch im Bereich ganzer Kontinente, Meeresbecken und im regionalen Bereich – so auch in Deutschland - sichtbar.
• Die durchschnittlichen Temperaturen in der Arktis stiegen in den letzten 100 Jahren fast doppelt so schnell wie im globalen Mittel. Satellitendaten seit 1978 zeigen, dass die durchschnittliche jährliche Ausdehnung des arktischen Meereises um 2,7 (+/-0,6) % pro Jahrzehnt geschrumpft ist. Die Abnahme im Sommer betrug sogar 7,4 (+/-2,4) % pro Jahrzehnt.
• Beobachtungen seit 1961 zeigen, dass die durchschnittliche Temperatur des Weltozeans bis in Tiefen von mindestens 3 000 m angestiegen ist.
• Gebirgsgletscher und Schneebedeckung haben im Mittel in beiden Hemisphären abgenommen.
• Der Grönländische Eisschild zeigt Eismassenverluste, die durch Abschmelzprozesse bedingt sind.

Zu erwartende Klimaänderungen bis 2100

Der anthropogene Treibhauseffekt verursacht Veränderungen im Klimasystem, deren Ausmaße und Auswirkungen wegen der vielfältigen komplexen Wechselwirkungen für die Zukunft nur durch Modellrechnungen nachgebildet werden können. Aus Szenarienrechnungen lassen sich folgende mögliche zu erwartende globale Klimaänderungen für das 21. Jahrhunderts ableiten:

• Bis zum Jahr 2100 wird je nach Szenario von einem mittleren globalen Temperaturanstieg zwischen 1,8 (Schwankungsbreite von 1,1 bis 2,9) und 4,0 (Schwankungsbreite von 2,4 bis 6,4) °C ausgegangen.
• Werden die Treibhausgasemissionen nicht verringert, ist eine Erwärmung um 0,2°C pro Dekade für die nächsten 30 Jahre sehr wahrscheinlich.
• Selbst bei einer Stabilisierung der Treibhausgaskonzentrationen bis 2100 wird sich das Klima über das 21. Jahrhundert hinaus ändern und insbesondere der Meeresspiegel weiter steigen.
• Beim Meeresspiegel wird im IPCC Bericht 2007 für ein niedrigeres Szenario von einem Anstieg zwischen 18 und 38 cm und für ein höheres Szenario zwischen 26 und 59 cm ausgegangen. Diese berücksichtigen jedoch noch nicht die polare Eisdynamik und Unsicherheiten in den Klima-Kohlenstoffkreislauf-Rückkopplungen. In jüngeren Fachveröffentlichungen (nach dem IPCC Bericht 2007) weisen die Projektionen höhere Werte auf. So wird nach Erkenntnissen des AMAP (Arctic Monitoring and Assessment Program, Mai 2011) bis zum Ende dieses Jahrhunderts mit einem Anstieg von 0,90 bis 1,60 m gerechnet, dies entspräche etwa dem dreifachen Wert der im IPCC-Bericht 2007 ausgewiesenen Werte. Insgesamt sind die Aussagen über die zu erwartende Entwicklung des Meeresspiegels noch immer sehr unsicher.
• Für meteorologische Extremereignisse werden auch im 21. Jahrhundert Veränderungen in ihrer Stärke und Häufigkeit erwartet.

Aussagen zu regionalen Auswirkungen sind schwieriger und mit größeren Unsicherheiten behaftet.

Aus Szenarienrechnungen werden für Europa folgende wesentliche Klimaänderungen abgeleitet:

• Mittlere Temperaturzunahmen von 1990 bis 2100 um 2 bis 6,3 °C, wobei die Erwärmung in Südeuropa (Spanien, Italien, Griechenland) und Nordosteuropa (Finnland, Westen Russlands) am stärksten ausfällt;
• Zunahme heißer Sommer, besonders in Südeuropa;
• Die Winter werden sich weiterhin schneller als die Sommer erwärmen (mit Ausnahme von Südeuropa);
• Weit verbreitete Zunahme der Niederschläge um 1 bis 2 % pro Jahrzehnt in Nordosteuropa bei gleichzeitiger möglicher Abnahme der Niederschläge in Südeuropa um bis zu 1 % pro Jahrzehnt. Im Sommer sind die Unterschiede zwischen Nord und Süd besonders ausgeprägt (Nordosteuropa: bis zu +2 % pro Jahrzehnt, Südeuropa: bis zu –5 % pro Jahrzehnt).

Zur Einschätzung möglicher künftiger Klimaentwicklungen in Deutschland wurden Ensemblerechnungen von Klimaprojektionen für eine „nahe“ (2021 bis 2050) und eine „ferne“ (2071 bis 2100) Zukunft, relativ zur Referenzperiode (1961 bis 1990) analysiert [1]. Daraus lassen sich folgende mögliche Entwicklungen für das Klima in Deutschland ableiten:

• Für die „nahe“ Zukunft ist für die Änderung des Jahresmittels der Lufttemperatur eine Zunahme von mindestens 0,5 °C wahrscheinlich. Dabei ist eine Temperaturzunahme um mehr als 2 °C (Norddeutschland) bzw. 2,5 °C (Süddeutschland) jedoch eher unwahrscheinlich.
  Für die „ferne „ Zukunft kann eine Erhöhung der mittleren Lufttemperatur von mindestens 1,5  C und maximal 3,5 °C in Norddeutschland bzw. 4 °C in Süddeutschland als wahrscheinlich angesehen werden. Auch bei Extremereignissen sind Veränderungen zu erwarten. So wird die Anzahl "Heißer Tage" (Tage mit Tagesmaxima von mindestens 30 °C), die für die Menschen häufig eine hohe Wärmebelastung darstellen, wahrscheinlich zunehmen. Dies gilt sowohl für die „nahe“ als auch für die „ferne“ Zukunft.
• Bei den mittleren Jahresniederschlägen zeigt sich allgemein eine Tendenz zur Abnahme in den Sommermonaten, während in den Wintermonaten eine Zunahme wahrscheinlich ist.
  Für die Änderungen des mittleren Sommerniederschlags weisen die meisten Projektionen eine Spanne zwischen einer sehr geringen und einer Abnahme von bis zu 15 % für die „ nahe“ Zukunft und bis zu 25 % für die „ferne“ Zukunft aus.
  Für die mittleren Winterniederschläge ist in „naher „ Zukunft eine eher geringe Zunahme zu erwarten, die Werte von 10 % wahrscheinlich nicht überschreiten werden. Auch für die „ferne“ Zukunft ist eine Zunahme von mehr als 15 % unwahrscheinlich.

Neben den Maßnahmen zur Erreichung der Ziele des Kyoto-Protokolls wurde die Entwicklung einer Anpassungsstrategie an die Folgen des Klimawandels in Deutschland eingeleitet.

Methodik der Indikatorenbildung

Darstellung von Messwerten

Bewertungsgrundlagen

Rahmenübereinkommen der Vereinten Nationen über Klimaänderungen, 1992:

Art. 2: Stabilisierung der Treibhausgas-Konzentrationen in der Atmosphäre auf einem Niveau, auf dem eine gefährliche anthropogene Störung des Klimasystems verhindert wird, innerhalb eines Zeitraums, der ausreicht, dass sich die Ökosysteme auf natürliche Weise den Klimaänderungen anpassen können und die Nahrungsmittelerzeugung nicht bedroht wird, der eine nachhaltige wirtschaftliche Entwicklung erlaubt.

Beschluss Nr. 1600/2002/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 22. Juli 2002 über das sechste Umweltaktionsprogramm der Europäischen Gemeinschaft, Amtsblatt L 242/6 vom 10.09.2002, Art. 2 (2), 1. Anstrich:

Die Hervorhebung der Klimaänderungen als eine zentrale Herausforderung des nächsten Jahrzehnts und darüber hinaus und die Leistung eines Beitrags zum langfristigen Ziel einer Stabilisierung der Konzentration von Treibhausgasen in der Atmosphäre auf einem Niveau, das gefährliche anthropogene Störungen des Klimasystems ausschließt. Daher ist das Programm an dem langfristigen Ziel ausgerichtet, die globale Temperaturerhöhung langfristig auf 2° Celsius über dem vorindustriellen Niveau ... zu halten.

Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (WBGU), Sondergutachten 2003: Über Kioto hinaus denken – Klimaschutzstrategien für das 21. Jahrhundert:

... Der WBGU bekräftigt seine Überzeugung, dass zur Abwehr gefährlicher Klimaveränderungen die Klimaleitplanke einer maximalen Erwärmung um 2 °C gegenüber vorindustriellen Werten eingehalten werden muss.   ... Der WBGU ermittelt zulässige Emissionspfade für energie- und industriebedingte Treibhausgase, die das WBGU-Klimafenster einhalten. Insbesondere die Abschätzung der Klimasensitivität, also derjenigen Temperaturerhöhung, die durch eine Verdopplung der CO₂-Konzentration ausgelöst wird, ist jedoch mit großer Unsicherheit verbunden. Auch die Rolle der Biosphäre im Kohlenstoffkreislauf ist derzeit nicht hinreichend genau einschätzbar. Ebenso ist nur schwer zu beantworten, inwieweit zusätzlich andere Treibhausgase gemindert werden können. ... Angesichts der großen Unsicherheiten über das Klimasystem empfiehlt der WBGU, im Sinn einer Absicherungsstrategie zunächst von einem CO₂-Konzentrationsziel unterhalb von 450 ppm auszugehen. Dies wird nur möglich sein, wenn bis 2050 eine Minderung der globalen energiebedingten CO₂-Emissionen um etwa 45 bis 60 % gegenüber 1990 erreicht wird. Zusätzlich müssen deutliche Minderungen der anderen Treibhausgase (insbesondere Methan und Lachgas, aber auch der fluorierten Verbindungen) und anderer indirekt klimawirksamer Stoffe (zum Beispiel Ruß) erfolgen.

Maßnahmen zur Zielerreichung

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[1] „Aktionsplan Anpassung“ der Deutschen Anpassungsstrategie an den Klimawandel vom Bundeskabinett am 31. August 2011 beschlossen; Anhang H1 auf Basis von Berechnungen des Deutschen Wetterdienstes (DWD)