Foken Bamberg im Klimawandel

2. erweiterte und aktualisierte Auflage
1. Auflage 2025
ISBN: 978-3-7693-6554-2
Verlag: BoD - Books on Demand
Format: EPUB
Kopierschutz: 6 - ePub Watermark

E-Book, Deutsch, 144 Seiten

Wir haben gegenwärtig in Bamberg Temperaturen, wie sie vor Beginn der starken Erwärmung vor etwa 60 Jahren typisch für die wärmsten Gebiete Deutschlands waren. Gravierender sind jedoch Veränderungen, die nicht nur deutlich spürbar sind, sondern zu unumkehrbaren Veränderungen in unserer Umwelt führen. Das Buch befasst sich mit den durch den Klimawandel sich abzeichnenden Veränderungen in unserer Region und seinen Auswirkungen, den bereits eingetretenen und den in naher Zukunft zu erwartenden.

Thomas Foken ist Professor im Ruhestand für Mikrometeorologie an der Universität Bayreuth. Er promovierte 1978 in Meteorologie an der Universität Leipzig und 1990 an der Humboldt-Universität zu Berlin. Er war Abteilungsleiter an den meteorologischen Observatorien in Potsdam (1981-1994) und Lindenberg (1994-1997) des Meteorologischen Dienstes der DDR und des Deutschen Wetterdienstes (DWD). 1997 erfolgte die Berufung zum Professor für Mikrometeorologie an der Universität Bayreuth. Seine Forschungsinteressen umfassen die Wechselwirkung zwischen der Erdoberfläche und der Atmosphäre sowie die Messung und Modellierung von Energie- und Stoffflüssen und die Untersuchung des Klimas und Klimawandels in Nordbayern. Er publizierte mehrere Fachbücher. Seine wissenschaftlichen Beiträge wurden durch verschiedene nationale und internationale Auszeichnungen gewürdigt.

Autoren/Hrsg.

Foken, Thomas

Leseproben

KLIMA UND KLIMAWANDEL
Das Klima von Bamberg ist untrennbar verbunden mit dem europäischen und globalen Klima und dies gilt somit auch für die Bamberger Klimaänderungen. Daher ist es unerlässlich, dass man vor dem Blick in die Region sich erst einmal mit den globalen Klimawandel und deren Ursachen und einigen begrifflichen Grundlagen befasst, was im folgenden Kapitel in sehr kurzer und vereinfachter Form geschehen soll. DER KLIMABEGRIFF
Als Alexander von Humboldt (1769–1859) von 1799 bis 1804 die Kanaren und Südamerika bereiste, stellte er fest, dass in bestimmten Höhen über dem Meeresspiegel immer wieder ähnliche Pflanzengesellschaften anzutreffen waren, da die Lufttemperatur mit zunehmender Höhe überall kontinuierlich abnahm. Diese Temperaturabnahme beträgt, wie wir heute wissen, im Mittel etwa 0,6 °C pro 100 m Höhenzunahme. Wie Humboldt feststellte, waren es die mittleren Jahrestemperaturen, die für die Verbreitung bestimmter Pflanzen ausschlaggebend waren. Somit waren in den wärmeren äquatorialen Lagen Pflanzen in deutlich größeren Höhen anzutreffen, die weiter im Norden oder Süden nur in tieferen Lagen vorkamen. Diese Tatsache war die Grundlage für sein berühmtes Naturgemälde. Daraus entstand dann bereits 1817 [2] seine und damit die erste Definition für das Klima: „Der Ausdruck Klima bezeichnet in seinem allgemeinsten Sinne alle Veränderungen in der Atmosphäre, die unsre Organe merklich afficiren: die Temperatur, die Feuchtigkeit, die Veränderungen des barometrischen Druckes, den ruhigen Luftzustand oder die Wirkungen ungleichnamiger Winde, …“ [3]. Die zu Humboldts Zeiten bekannten Temperaturmessungen reichten schon aus, um bereits 1817 eine Weltkarte gleicher Jahrestemperaturen entwickeln zu können. Die wichtigste Erkenntnis daraus war, dass in gleicher nördlicher Breite durch den Einfluss des Nordatlantikstroms – der Fortsetzung des Golfstroms – die Westküste Europas deutlich wärmer als die Ostküste Nordamerikas war [4]. Es mussten aber fast 100 Jahre vergehen bis Wladimir Köppen (1846–1940) [5, 6] in Abhängigkeit vorwiegend vom Jahresmittel der Lufttemperatur und der Jahressumme des Niederschlages die Klimate der Erde definierte, die heute weitgehend unverändert noch gültig sind. Die heute gültige Klimadefinition wurde durch die Weltorganisation für Meteorologie (WMO) festgelegt: „Klima ist die Synthese des Wetters über ein Zeitintervall, das im Wesentlichen lang genug ist, um die Festlegung der statistischen Ensemble-Charakteristika (Mittelwerte, Varianzen, Wahrscheinlichkeiten extremer Ereignisse usw.) zu ermöglichen und das weitgehend unabhängig bezüglich irgendwelcher augenblicklichen Zustände ist“ [7]. Das bedeutet, dass einzelne wärmere oder kältere Jahre bzw. einzelne nasse und trockene Jahre keinen deutlichen Einfluss auf die für eine Klimazone oder einen Ort maßgebliches Jahresmittel der Lufttemperaturen oder Jahressummen des Niederschlages haben sollten. Dazu müssen aber ausreichend viele Jahre für die Mittelwert- bzw. Summenbildung herangezogen werden. Man hat sich dabei auf 30 Jahre festgelegt, wobei heute als Referenzperiode die Jahre 1961–1990 verwendet werden. Dies sind vorwiegend Jahre, bevor Mitte der 1980er Jahre die Erwärmung durch den Klimawandel deutlich sichtbar wurde. Neuerdings wird parallel dazu auch die bereits wärmere Periode 1991–2020 angegeben. Gegenüber den Klimawerten weisen Wetter und Witterung (z. B. einer Jahreszeit) eine hohe Variabilität auf. DIE ENTSTEHUNG DES KLIMAS
Das Klima auf der Erde hängt von der Energie der Sonne ab, die die Erde erreicht und deren Verteilung je nach Lage eines Gebietes auf der Erde und der Jahreszeit unterschiedlich ist. Dadurch entstehen auf der Erde Klimazonen von den Polargebieten bis zu den Tropen und die Jahreszeiten. Die auf der Erde eintreffende Energie der Sonne ändert sich in Abhängigkeit von der Bahn der Erde um die Sonne. Diese Änderung erfolgt aber nur sehr langsam. Man unterscheidet drei Bewegungsformen, die Exzentrizität der Erdbahn, die manchmal nahezu kreisförmig ist und manchmal eine ausgeprägte Ellipse aufweist, die Neigung der Erdachse gegenüber der Ebene der Umlaufbahn der Erde um die Sonne (Ekliptik) und ein Schlingern der Erdachse. Die Veränderungen sind sehr langsam und erfolgen periodisch (Tabelle 1). Sie waren verantwortlich für die Eiszeiten in der letzten Million Jahre der Erdgeschichte, nachdem die Kontinentalverschiebung und die Gebirgsbildung weitgehend abgeschlossen und beide Pole vereist waren. Dies wurde durch Milutin Milankovic (1879–1958) schon vor 100 Jahren exakt berechnet [8], so dass man diese Veränderungen auch als Milankovic-Zyklen bezeichnet. Letztmalig waren sie für die holozäne Erwärmung vor 6000–8000 Jahren verantwortlich. Seitdem und in den nächsten etwa 10.000 Jahren heben sich die Wirkungen der drei Bewegungsformen nahezu auf, sodass wir eine klimatisch außerordentlich günstige Periode für die Menschheitsentwicklung hätten, wenn wir nicht selbst in das Klimageschehen eingreifen würden. Die Energie der Sonne hängt aber auch von ihrer Aktivität ab. Bei hoher Aktivität gibt es besonders viele sogenannte Sonnenflecken, die sich in Zyklen ändern (Tabelle 1). Beispielsweise gab es in der kleinen Eiszeit von 1645 bis 1715 nahezu keine Sonnenflecken. Trotz ständiger periodischer Änderungen der Sonnenflecken, wobei die Periode von etwa 11 Jahren besonders markant ist, sind diese auf der Erde nur dann spürbar, wenn die Aktivität der Sonne besonders groß oder gering ist. Die Klimaoptima der Römerzeit und des Mittelalters lassen sich auf die Sonnenaktivität zurückführen. Auch die Erwärmung in den letzten 20 Jahren des vergangenen Jahrhunderts war zu 30 % durch erhöhte Sonnenaktivität bedingt. Momentan nimmt die Sonnenaktivität nach einem Maximum im Jahr 2023 wieder ab [9]. Es gibt aber auch Erscheinungen, die zu einer Abkühlung führen. Bei Ausbrüchen äquatornaher Vulkane kann Asche bis in die Stratosphäre in Höhen von 15–20 km gelangen, die zu einer Trübung der Atmosphäre und Schwächung der Sonnenstrahlen führen. Die Erde wird dann 1–3 Jahre bis zu 1–2 °C niedriger. Der letzte große Vulkanausbruch war der Pinatubo am 12. Juni 1991 auf den Philippinen, der eine Abkühlung im globalen Mittel von etwa 0,5 °C im Jahr 1992 brachte. In Bamberg hatte der Ausbruch keinen nachweisbaren Einfluss auf die Lufttemperaturen. Ganz wesentlich für unser Klima ist der Treibhauseffekt, der in Abbildung 1 verdeutlicht wird. Die überwiegend sichtbare kurzwellige Strahlung der Sonne erreicht die Erdoberfläche und erwärmt diese, wobei allerdings etwa 30% von der Erdoberfläche und den Wolken wieder in das Weltall zurück reflektiert werden. Entsprechend der Temperatur der Oberfläche emittiert diese wiederum eine infrarote, nicht sichtbare Wärmestrahlung. Diese wird in der Atmosphäre von den sogenannten Treibhausgasen absorbiert und danach in alle Richtungen emittiert, d.h. etwa die Hälfte der Wärmestrahlung wird wieder in Richtung Erdoberfläche emittiert und verursacht die Erwärmung durch den Treibhauseffekt. Dabei sind Wasserdampf, Kohlendioxid, Methan und Lachgas die wichtigsten Treibhausgase. Ihnen ist gemein, dass sie einen asymmetrischen Molekülaufbau haben. Die natürlicherweise in der Atmosphäre vorhandenen Treibhausgase verursachen einen Treibhauseffekt von 33 °C, wobei die Anteile von Wasserdampf 21 °C und von Kohlendoxid 7 °C sind. Ohne diesen natürlichen Treibhauseffekt wäre auf der Erde nur äquatornah Leben möglich und die Mitteltemperatur der Erde wäre nicht 15 °C sondern –18 °C. Gelangen mehr Treibhausgase in die Atmosphäre, so erhöht sich die Erwärmung durch den Treibhauseffekt. Der Kohlendioxidgehalt der Erdatmosphäre war seit mindestens 800.000 Jahren nahezu konstant unter dem vorindustriellen Wert von 280 ppm (part per million, d.h. Moleküle Kohlendioxid pro eine Million Luftmolekülen), überschritt aber durch die Emission von Kohlendioxid aus fossilen Quellen (Kohle, Erdöl, Erdgas) im Jahr 2023 bereits den Wert von 420 ppm [11]. Tabelle 1 Periodische Schwankungen der Erdbahnparameter und der Sonnenfleckenzyklen [10] Einfluss auf die Intensität der einfallenden Sonnenstrahlung Periode der Schwankung Exzentrizität der Erdumlaufbahn, gegenwär-tig Übergang zu einer kreisförmigeren Bahn 95.000 und 400.000 Jahre Neigung der Erdachse, gegenwärtig 23,45° 41.000 Jahre Nutation der Erdachse (Kreiselbewegung) 19.000 und 23.000 Jahre Intensität der Sonnenflecken 11, 22, 40–50, 75–90, 180– 200 Jahre Abbildung 1...