Forschungsgeschichte des Klimawandels

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Die Forschungsgeschichte des Klimawandels begann im frühen 19. Jahrhundert mit der Feststellung der Eiszeiten und anderer natürlicher Veränderungen im Rahmen der Paläoklimatologie und der Entdeckung des natürlichen Treibhauseffekts im Jahr 1824. Bereits Ende des 19. Jahrhunderts wurden menschliche Einflüsse über Treibhausgase vermutet, entsprechende Berechnungen wurden aber bis in die 1960er Jahre hinein verworfen. Eine Beschreibung der Geschichte der Wissenschaft über insbesondere anthropogene Klimaveränderungen findet sich beispielsweise im 1. Kapitel des jüngsten IPCC-Berichts[1] und ausführlicher bei dem US-amerikanischen Wissenschaftshistoriker Spencer R. Weart.[2]

Die Betrachtung des Klimawandels, insbesondere die Erkenntnisse zur globalen Erwärmung, sind eng verknüpft mit der Untersuchung der Eiszeiten, und auf der Suche nach den Ursachen für das Kommen und Gehen der Eiszeiten fand man die wahrscheinlichen Ursachen und Mechanismen der menschengemachten globalen Erwärmung.

Die Entdeckung der Grundlagen[Bearbeiten]

Jean Baptiste Joseph Fourier, Portrait von Julien Léopold Boilly (1796)

Schon im Jahr 1742 machte Pierre Martel darauf aufmerksam, dass die Gletscher von Chamonix einst viel weiter gereicht haben müssen, das Klima in der Vergangenheit somit kälter gewesen sein musste, jedoch konnte man dies damals weder datieren noch waren die Ursachen für Klimawandel bekannt.[3]

Auch war sehr früh klar, dass es einen Mechanismus geben müsse, der die Erde über die reine Strahlungswirkung der Sonne hinaus erwärmt. Um die Zusammenhänge früherer Warm- und Kaltzeiten zu verstehen, bedurfte es jedoch wissenschaftlicher Erkenntnisse, die erst gegen Ende des späten 19. und im Wesentlichen im 20. Jahrhundert gewonnen wurden.

Wissenschaftler, die gegen Ende des 19. und Anfang des 20. Jahrhunderts darauf hinwiesen, dass der Mensch durch sein Wirken das Klima der Erde verändern könne, fanden lange Zeit wenig Beachtung. Weder war eine Erwärmung in den nächsten Jahrhunderten zu erwarten noch wäre es überprüfbar gewesen, ob eine beobachtete Erwärmung durch menschliches Zutun ausgelöst wurde. Bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts gab es noch nicht einmal einen Beleg dafür, dass sich die Konzentration der Treibhausgase in der Erdatmosphäre ändert.

Jean Baptiste Fourier[Bearbeiten]

Der Treibhauseffekt wurde durch Jean Baptiste Joseph Fourier im Jahr 1824 entdeckt.[4] Ihm fiel auf, dass die Erde viel wärmer war, als sie bei grober Abschätzung gemäß der damals bekannten Strahlungsgesetze sein müsse. Er erkannte, dass die Atmosphäre sehr gut transparent für sichtbares Licht war, was den Boden und damit die unteren Atmosphärenschichten wärmte. Für die durch die Erwärmung vom Boden und der Atmosphäre emittierte Infrarotstrahlung war sie jedoch nicht gut transparent, sodass die Wärme bodennah festgehalten wird. Fourier wies auf einen möglichen Einfluss des Menschen auf den Treibhauseffekt und damit auf das globale Klimasystem hin, wobei er Änderungen der Landnutzung in den Fokus seiner Betrachtungen stellte. Er bezog sich bei seinen Beobachtungen auf die von Horace-Bénédict de Saussure im Jahr 1767 erfundene Solarkochkiste:[5] Dieser maß einen deutlichen Temperaturanstieg in einer sonnenbestrahlten Box, deren lichtzugewandte Seite mit einer Glasscheibe abgedeckt war.[6][7] Fourier erkannte korrekt, dass der größte Teil der resultierenden Erwärmung nicht dem Treibhauseffekt, sondern der unterbundenen Konvektion zuzuschreiben war. Der bis heute erhalten gebliebene Begriff „Treibhauseffekt“ ist möglicherweise auf diese Beschreibungen zurückzuführen, obwohl der Vergleich eigentlich hinkt.

John Tyndall[Bearbeiten]

John Tyndall

„So wie ein Staudamm ein lokales Anschwellen eines Flusses bewirkt, so erzeugt unsere Atmosphäre, die als Barriere für die von der Erde kommende Strahlung wirkt, einen Anstieg der Temperaturen an der Erdoberfläche.“[8] So beschrieb John Tyndall im Jahr 1862 sehr treffend den natürlichen Treibhauseffekt. Darüber hinaus identifizierte er die dafür verantwortlichen Gase. Er fand heraus, dass der größte Teil des Treibhauseffekts von Wasserdampf herrührt. Ebenso korrekt merkte er an, dass der Beitrag der übrigen Gase wie Kohlendioxid (CO2) oder Ozon zwar deutlich schwächer, aber nicht vernachlässigbar ist. Tyndall suchte nach möglichen Ursachen für die unter anderem von Louis Agassiz, Johann von Charpentier, Karl Friedrich Schimper und Ignaz Venetz propagierte, aber damals noch recht umstrittene Theorie, dass die Erde immer wieder von Eiszeiten heimgesucht worden sei. Er argumentierte, dass geringfügige Änderungen der Konzentration von Kohlenstoffdioxid in der Erdatmosphäre eine geringe globale Temperaturänderung bewirken, die wiederum die Konzentration des weitaus mächtigeren Treibhausgases Wasserdampf beeinflusse, was letztlich zu der beobachteten, starken Temperaturänderung führe.[9]

James Croll[Bearbeiten]

James Croll baute die Eiszeit-Theorie aus. 1864 spekulierte er über eine solare Ursache der Eiszeiten. In seiner Aufsehen erregenden Arbeit, die er im Philosophical Magazine publizierte, legte er dar, dass Veränderungen der Erdumlaufbahn in Verbindung mit der starken Eis-Albedo-Rückkopplung für das Entstehen der Eiszeiten verantwortlich sein könne. Er war der erste, der auf die Mächtigkeit dieses Rückkopplungsglieds im globalen Klimasystem hinwies.

Seine Theorie wurde in den zwanziger und dreißiger Jahren des 20. Jahrhunderts von Milutin Milanković und Wladimir Köppen mit konkreten Berechnungen gestützt. Bis in die 1960er Jahre glaubten jedoch nur wenige Klimatologen, dass in den Milanković-Zyklen die Ursache für die Eiszeiten zu finden war: Die Veränderung der Intensität der Sonneneinstrahlung war sehr klein im Vergleich zu den beobachteten Temperaturschwankungen. Sie war auch dann zu klein, wenn man die Wasserdampf- und Eis-Albedo-Rückkopplung in die Betrachtungen mit einbezog. Außerdem fand man geologische Befunde über vergangene Eiszeiten, die scheinbar im Widerspruch zu der Theorie standen. In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts waren die Klimadaten über vergangene Eiszeiten außerdem zu ungenau, als dass man damit die Thesen von Croll und Milanković belegen oder widerlegen hätte können.[10]

Physikalische Gesetze[Bearbeiten]

Neben Tyndalls Arbeiten bildeten das von Gustav Robert Kirchhoff im Jahre 1859 formulierte Kirchhoffsche Strahlungsgesetz und das im Jahr 1879 von Joseph Stefan und Ludwig Boltzmann entwickelte Stefan-Boltzmann-Gesetz wesentliche Grundlagen. Letzteres ermöglichte, die Leistung zu errechnen, die von einem Strahler einer bestimmten Temperatur emittiert wird. Wilhelm Wien ergänzte das Stefan-Boltzmann-Gesetz im Jahr 1893. Mit Hilfe seines Wienschen Verschiebungsgesetzes konnte man nun auch die Wellenlänge der höchsten Photonenflussrate errechnen, die ein Strahler einer bestimmten Temperatur emittiert. Max Planck vereinigte diese Gesetze schließlich im Planckschen Strahlungsgesetz, das bis heute die wichtigste physikalische Grundlage zum Verständnis des Strahlungshaushaltes der Erde darstellt.

Svante Arrhenius[Bearbeiten]

Svante Arrhenius, einer der Pioniere in der Geschichte der Wissenschaft über die globale Erwärmung

Svante Arrhenius war von Tyndalls Idee fasziniert, dass wechselnde Konzentrationen von Kohlendioxid ein wesentliches Glied in der Erklärung der großen Temperatursprünge zwischen Warm- und Eiszeiten sein könne. Aufbauend auf Vorarbeiten von Samuel Pierpont Langley stellte er als erster umfangreiche Berechnungen an. Er berechnete letztlich ein stark vereinfachtes Klimamodell, was er während mehrerer Monate in Handarbeit ausführte, denn Computer gab es natürlich damals nicht. Im Jahr 1896 veröffentlichte er seine Ergebnisse zusammen mit der Hypothese, dass eine Halbierung der Kohlendioxidkonzentration ausreiche, eine Eiszeit einzuleiten. Herausragend war, dass er die von James Croll beschriebenen Eis-Albedo-Rückkopplung in seinen Berechnungen berücksichtigte.

Prominente Unterstützung für seine Theorie erhielt er unter anderem von Nils Ekholm und Thomas Chrowder Chamberlin. Cyrus F. Tolman schätzte in einer 1899 erschienenen Publikation, dass sich in den Ozeanen dieser Welt in Form von Kohlensäure etwa 18-mal mehr Kohlenstoffdioxid als in der Atmosphäre befindet; die Löslichkeit von Kohlenstoffdioxid ist jedoch temperaturabhängig. Von daher sei es durchaus möglich, dass dies die Reservoirs sind, in denen das atmosphärische CO2 während der Eiszeiten gelöst ist. Es könnte bei zunehmender Erderwärmung freigesetzt werden und damit auf den jeweiligen Trend der globalen Durchschnittstemperaturen verstärkend wirken.[11][12]

Dass eine anthropogene CO2-Anreicherung in der Atmosphäre auch die aktuelle Erdtemperatur weiter erhöhen könne, erwähnte Arrhenius zunächst nur als Nebenaspekt.[13][14] Erst in einer 1908 erschienenen Publikation diskutierte er dies detailliert. Für die Klimasensitivität ermittelte er 5 bis 6 °C. Den für solch eine Temperaturerhöhung nötigen, doppelt so hohen atmosphärischen Kohlendioxidgehalt erwartete er auf Basis der weltweiten Emissionsraten des Jahres 1896 in ca. 3000 Jahren, und erst in einigen Jahrhunderten erwartete er, dass eine Temperaturerhöhung überhaupt messbar sei.[4] Er hoffte dabei auf „gleichmäßigere und bessere klimatische Verhältnisse“ sowie „um das Vielfache erhöhte Ernten“.[15]

Arrhenius’ Zeitgenosse Walter Nernst griff Arrhenius’ Gedanken auf und schlug vor, zusätzliches Kohlendioxid für die Erwärmung der Erdatmosphäre zu produzieren. Er wollte dafür nutzlose Kohle verbrennen.[4]

Guy Stewart Callendar[Bearbeiten]

In den 1930er Jahren bemerkte man in den USA, dass sich die Temperaturen in ihrer Region in den vorangehenden Jahrzehnten erhöht hatten; Wissenschaftler gingen mehrheitlich von einem natürlichen Klimazyklus aus, und ein verstärkter Treibhauseffekt war nur eine von vielen möglichen Ursachen.[4]

Nach Auswertung der Temperaturdaten der letzten 50 Jahre von 200 meteorologischen Stationen ermittelte Guy Stewart Callendar eine globale jährliche Erwärmungsrate von 0,005 °C, was er für statistisch signifikant hielt. In einer im Jahr 1938 publizierten Arbeit schätzte er die über die vergangenen 50 Jahre emittierte Menge Kohlendioxid auf 150.000 Mio. Tonnen. Er nahm an, dass sich davon noch etwa drei Viertel in der Atmosphäre befänden. Die von dieser Treibhausgasmenge resultierende Erwärmung schätzte er auf 0,003°/Jahr (Stand 2011: 0,02 °C/Jahr) und ging von einer CO2-Konzentration von 274 ppm im Jahr 1900 aus; durch Fortschreiben der damaligen, geschätzten jährlichen Emissionsrate von 4.500 Mio. Tonnen Kohlendioxid erwartete er für das Jahr 2100 eine atmosphärische Kohlendioxidkonzentration von 396 ppm (dieser Wert wurde im Jahr 2013 erreicht). Die aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe resultierende Erwärmung schätzte er für das 20. Jahrhundert auf 0,16 °C, für das 21. Jahrhundert auf 0,39 °C und für das 22. Jahrhundert auf 0,57 °C. Auch Callendar betrachtete die globale Erwärmung als etwas Positives und durch die anthropogene Erwärmung das Risiko einer baldigen Wiederkehr einer Eiszeit auf absehbare Zeit gebannt.[12]

Mitte des 20. Jahrhunderts: Skepsis und Ablehnung[Bearbeiten]

In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts stand man der Theorie von Arrhenius überwiegend ablehnend gegenüber. Seine Annahmen basierten auf zu vielen unbestätigten und vereinfachenden Annahmen, sodass die Skepsis berechtigt war. Arrhenius berücksichtigte die Eis-Albedo-Rückkopplung und die Wasserdampf-Rückkopplung in Ermangelung konkreter Daten in seinen Berechnungen nur durch eine Abschätzung. Wärmetransport durch Konvektion und Meeresströmungen betrachtete er gar nicht, und zum Stützen seiner Eiszeit-Theorie fehlte ihm die Kenntnis der eiszeitlichen atmosphärischen Treibhausgaskonzentrationen. Auch bezog er in seine Betrachtungen mögliche, durch eine Erwärmung ausgelöste Veränderungen der Wolkenbildung nicht in seine Berechnungen mit ein. Wolken können die Strahlungsbilanz der Erde jedoch signifikant verändern, und einige Wissenschaftler seiner Zeit gingen davon aus, dass eine Erwärmung über eine verstärkte Wolkenbildung selbige vollständig ausgleichen würde.[16]

Im Jahr 1900 erschien eine Publikation des namhaften Physikers Knut Ångström.[17] In dieser war zu lesen, dass eine Halbierung des atmosphärischen Kohlendioxid-Gehaltes die Infrarotabsorption nur um 0,4 % verändern würde, was auf das Klima keinen signifikanten Einfluss haben könne. Leider führte Ångströms Laborassistent die Messung fehlerhaft durch, die damals verfügbaren Spektrometer waren für die Aufgabe zu ungenau, und überdies interpretierte er die Messergebnisse falsch.[Anmerkung 1][4] Arrhenius erkannte dies und andere Fehler; er widersprach aufs Heftigste.[4]

Auch Callendars Arbeiten wurden kritisiert. Zur damaligen Zeit gab es keinen stichhaltigen Beleg dafür, dass der atmosphärische CO2-Gehalt tatsächlich ansteigt. Die verfügbaren Daten zum atmosphärischen CO2-Gehalt waren sehr ungenau. Messungen ergaben Werte, die abhängig von Messort und Messzeit so stark voneinander abwichen, dass weder eine Durchschnittskonzentration bekannt noch ein eventueller Anstieg nachweisbar war. In den Ozeanen der Welt ist in Form von Kohlensäure 50-mal mehr Kohlendioxid gelöst als die gesamte Atmosphäre enthält. Da sich Kohlendioxid gut in Wasser löst, ging die überwiegende Zahl der Wissenschaftler davon aus, dass alle vom Menschen zusätzlich eingebrachten Mengen des Spurengases Kohlendioxid im Meer verschwinden. Zumal man wusste, dass die durch Verbrennung fossiler Brennstoffe freigesetzte CO2-Menge nur ein winziger Bruchteil jener Menge ist, die von der Natur durch Photosynthese und Atmung umgesetzt wird.

Die Arbeiten von Tyndall, Arrhenius und Callendar wurden kaum mehr diskutiert. Sie enthielten auch zu viele auf absehbare Zeit unüberprüfbare Thesen. Der unleugbare Befund der Eiszeiten wartete zwar noch auf eine Lösung, doch erklärte man sich die Eiszeiten durch geologische Ursachen, die über veränderte Wind- und Meeresströmungen das Klima lokal beeinflusst hatten. Globale Klimaveränderungen hielt zu dieser Zeit kaum jemand für möglich.[9]

1951 schrieb die American Meteorological Society im Compendium of Meteorology: „Die Idee, dass eine Erhöhung des Kohlendioxid-Gehaltes der Atmosphäre das Klima verändern könne, war nie weit verbreitet und wurde schließlich verworfen, als man herausfand, dass alle von Kohlendioxid absorbierte Infrarotstrahlung bereits von Wasserdampf absorbiert wird.“[18] Dass dies falsch ist und Arrhenius mit seinem Einwand recht hatte, war allerdings bereits fast 20 Jahre zuvor publiziert worden - unter anderem von E.O. Hulburt und Guy Callendar.[19][20][21]

1950er Jahre: Die Theorie wird wiederbelebt[Bearbeiten]

Die 1950er Jahre brachten einen enormen Wissenszuwachs in allen Bereichen der Wissenschaft. Bedingt durch den kalten Krieg erhöhte die amerikanische Regierung die Forschungsausgaben in vielen Bereichen von Naturwissenschaft und Technik, so auch in Geologie, Ozeanographie und Meteorologie. Die Militärs wollten wissen, wie die Strahlung der Atombomben absorbiert wird, sie wollten wissen, wie sich der Fallout in Atmosphäre und den Weltmeeren verteilt. Auch wollte man wissen, wann irgendjemand irgendwo einen überirdischen Atombombentest durchführt. Es gab kaum einen Bereich, der für das Militär unwichtig hätte sein können.[9]

Eine der wichtigsten Errungenschaften der Paläoklimatologie war die Kombination der radiometrischen Datierung mit der Chromatographie und der Massenspektrometrie. Damit wurde es möglich, das absolute Alter und damit die Entstehungszeit vieler Fossilien zu ermitteln.

Schlüsseltechnologie Radiokohlenstoffdatierung[Bearbeiten]

Willard Frank Libby hatte für den Nachweis oberirdischer Atomtests bereits in den 1930er Jahren Zählverfahren für sehr schwache Radioaktivität entwickelt. Darauf aufbauend stellte er im Jahr 1950 die Radiokohlenstoffdatierung vor. Mit diesem revolutionären Verfahren konnte man das Alter von kohlenstoffhaltigen Fossilien, die nicht älter als 500.000 Jahre waren, mit bislang unbekannter Genauigkeit bestimmen. Oberirdische Tests von Kernwaffen führten zu einem starken Konzentrationsanstieg von radioaktivem 14C, dem Kernwaffen-Effekt. Mit Hilfe der neuen Technik von Libby war es nun möglich, auch das durch Atombombentests erzeugte 14C nachzuweisen.

Der Direktor der US-amerikanischen Scripps Institution of Oceanography, Roger Revelle, hatte sich am Anfang seiner Laufbahn in den 1930er Jahren intensiv mit der Chemie der Ozeane beschäftigt. Er galt als Experte in diesem Feld und hatte enormes Wissen über den Gasaustausch zwischen Atmosphäre und Ozeanen gesammelt. Den Gasaustausch von Kohlendioxid konnte er damals jedoch nicht im Detail verstehen, sodass er sich anderen Dingen zuwandte.[22]

Um zusätzlich durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe erzeugtes Kohlendioxid aufnehmen zu können, mussten sich die Ozeane durchmischen. Zufällig fand Revelle im Rahmen eines Forschungsprojektes heraus, dass sich radioaktiver Kohlenstoff, der bei einem Unterwasser-Bombentest entstanden war, in einer Schicht bewegte, die zwar nur einen Meter dick war, sich aber über hunderte von Quadratkilometern erstreckte. Dies belegte zu seinem großen Erstaunen, dass es kaum zu einer vertikalen Durchmischung der Wasserschicht gekommen war. Wenn dies für 14C aus Atomtests galt, so musste es auch für jede andere Substanz gelten, die in die Meere eingebracht wurde - auch für Kohlendioxid.[22]

Eines Tages wurde Revelle auf die Arbeiten von Hans E. Suess aufmerksam, der sich mit Optimierungsverfahren der neuen Radiokohlenstoffdatierung beschäftigte. Dies passte gut zu seinen Forschungsprojekten über die Durchmischung und den Gasaustausch der Ozeane; glücklicherweise hatte er Budgets, um Suess anzuwerben, mit ihm zusammen die ungelösten Fragen zum Kohlendioxidaustausch der Ozeane anzugehen.[22]

Callendar widerlegt?[Bearbeiten]

Nach Auswertung der 14C-Studien publizierten Revelle und Suess im Jahr 1957, dass die durchschnittliche Verweilzeit von Kohlendioxid in der Atmosphäre in der Größenordnung von ca. 10 Jahren liege,[23] was in guter Übereinstimmung mit den Ergebnissen einer zweiten Forschergruppe lag, die dies fast zeitgleich publizierte.[24] Die Dauer einer kompletten Umwälzung der Ozeane schätzten die Forscher auf ein paar hundert Jahre. Die Ergebnisse ließen den Schluss zu, dass sich durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe entstandenes Kohlendioxid sehr schnell in den Ozeanen löse, weshalb es unwahrscheinlich schien, dass es sich in der Atmosphäre anreichert. Dies aber würde Spekulationen über eine mögliche, menschengemachte globale Erwärmung, die durch einen Konzentrationsanstieg des Spurengases hervorgerufen wurde, substanzlos machen.[22]

Denkfehler[Bearbeiten]

Diese Ergebnisse standen jedoch im Widerspruch zu Guy Callendars Analysen. Dieser wurde nicht müde darauf hinzuweisen, dass die ihm vorliegenden (recht ungenauen) Messreihen des Spurengases Kohlendioxid klar darauf hindeuteten, dass dieses sich in der Atmosphäre anreichere. Es gab aber noch einen viel gewichtigeren Hinweis: Suess hatte bei seinen Studien der Radiokohlenstoffdatierung entdeckt, dass jüngere Holzproben ein verschobenes 12C/14C-Verhältnis aufwiesen: Je jünger sie waren, desto weniger 14C enthielten sie. Und zwar weniger als durch radioaktiven Zerfall begründet werden konnte. Erklärbar war dieser Effekt, wenn das Kohlendioxid der Atmosphäre durch Kohlendioxid verdünnt worden wäre, das aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe stammte, in dem 14C aufgrund ihres hohen Alters praktisch vollständig zerfallen war. Dieser Effekt wurde später als Suess-Effekt bekannt. Die Argumente waren nicht von der Hand zu weisen. Revelle und Suess suchten nach Fehlern in ihrer Arbeit. Zunächst versuchten sie den Widerspruch dadurch zu erklären, dass sie die Aufnahme von Kohlendioxid durch Pflanzen nicht in ihre Überlegungen aufgenommen hatten. Schließlich fand Revelle jedoch das Hauptproblem: Die Forscher hatten den Stoffaustausch bei Vorliegen einer Gleichgewichtskonzentration zwischen Atmosphäre und Ozeanen untersucht. Die Verbrennung fossiler Brennstoffe führt jedoch zu einem steten CO2-Zustrom, ein Gleichgewicht liegt nicht vor. Revelle rechnete unter Berücksichtigung der ihm bekannten Ozeanchemie neu nach und kam nun zu einem gänzlich anderen Ergebnis: Demnach würde atmosphärisches Kohlendioxid zwar rasch gelöst, aber eben auch ebenso rasch wieder in die Atmosphäre emittiert werden, sodass am Ende nur 20 % von den Ozeanen aufgenommen würde.[22]

Dieser Wert lag so niedrig, dass selbst Guy Callendar Zweifel an seiner Korrektheit anmeldete. Doch alles deutete nun darauf hin, dass Callendar recht hatte, dass sich Kohlendioxid in der Tat in der Atmosphäre anreicherte.[22]

Keelings Messungen[Bearbeiten]

Hauptartikel: Keeling-Kurve

Für die Klärung der Frage, ob der von Revelle und Suess vorausgesagte Konzentrationsanstieg des Treibhausgases Kohlendioxid in der Atmosphäre auch tatsächlich messtechnisch nachweisbar sei, bewarb sich das Sripps-Institut mit dem Projekt einer atmosphärischen Kohlendioxid-Messung für das Internationale Geophysikalische Jahr 1957/58. Der junge Chemiker Charles Keeling wurde mit dem Projekt betreut; er konnte schon ein Jahr später mit der nach ihm benannten „Keeling-Kurve“ aufwarten, die der erste zweifelsfreie Beleg war, dass die Konzentration dieses Treibhausgases tatsächlich ansteigt. Im Gegensatz zu seinen Vorgängern, die an dieser Aufgabe gescheitert waren, führte Keeling seine Messungen fernab von Quellen und Senken des Spurengases durch und benutzte erstmals einen nichtdispersiven Infrarotsensor mit einem Messaufbau, der Ergebnisse höchster Präzision lieferte. Zusätzliche Genauigkeit erhielt er dadurch, dass er seine Messwerte nicht punktuell, sondern an mehreren, weit voneinander entfernten Messorten kontinuierlich erfasste.

Das größte Experiment der Menschheitsgeschichte?[Bearbeiten]

Absorptionsspektren der Gase der Erdatmosphäre

Gilbert Plass nutzte 1956 erstmals Computer zur genaueren Berechnung der zu erwartenden Erwärmung. Zudem konnte er seine Rechnungen auf erheblich genauere Absorptionsspektren des CO2 aufbauen, auf die er im Rahmen einer Kooperation mit Physikern der Johns Hopkins University zurückgreifen konnte, die diese Messungen durchgeführt hatten. Plass war der erste, der klar belegen konnte, dass sich die Absorptionsbande von Wasserdampf und Kohlendioxid nicht überlagern. Daneben wies er auch darauf hin, dass eine durch einen Konzentrationsanstieg von Kohlendioxid verursachte globale Erwärmung auch dann nicht verhindert würde, wenn sich die Absorptionsbande vollständig überlagerten. Er errechnete eine globale Erwärmung um 3,6 °C für eine angenommene Verdoppelung der atmosphärischen Kohlendioxidkonzentration.[25] Für das Jahr 2000 nahm er einen um 30 % höheren Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre an und erwartete eine daraus resultierende globale Erwärmung von etwa einem Grad.[26]

Eine messbare anthropogene globale Erwärmung war nun nicht in Jahrhunderten, sonden bereits in Jahrzehnten zu erwarten. Der Treibhauseffekt war durch die Berechnungen von Plass genauer quantifiziert, und auch der Konzentrationsanstieg des Treibhausgases Kohlendioxid war nicht mehr von der Hand zu weisen. Roger Revelle kommentierte dies mit den Worten: „Die Menschheit hat ein großangelegtes geophysikalisches Experiment begonnen, das es in dieser Form weder in der Vergangenheit gab, noch in Zukunft wiederholt werden könnte.“[27] Dieser Satz sollte im Zusammenhang mit der globalen Erwärmung noch sehr häufig zitiert werden.

1960er Jahre[Bearbeiten]

Seit den 1940er Jahren und im gesamten Verlauf der 1960er Jahre nahmen die Durchschnittstemperaturen global ab. Zweifler an der Theorie einer menschengemachten Erwärmung fanden sich bestätigt, denn die Kohlendioxidkonzentrationen stiegen ja während dieser Zeit an. Von einer globalen Abkühlung war die Rede. Von einigen Forschern wurde für die Abkühlung eine zunehmende Umweltverschmutzung der Luft verantwortlich gemacht.[28][29] Zur Zeit der kriegsbedingten Rüstungsindustrialisierung bis 1945 häuften sich in Europa die Winter mit extremer Kälte. In der Zeit bis 1960 wurden auch Wohnhäuser durchweg mit Kohle beheizt, Heizöl stand noch nicht ausreichend zur Verfügung. Die Smog-Problematik durch Kohleabbrand sollte sich 50 Jahre später bei der rasanten Industrialisierung Chinas wiederholen.

Erste Klimamodelle[Bearbeiten]

Die Verfügbarkeit von ersten Computern hatte in den 1950er Jahren zur ersten numerischen Wettervorhersage geführt, und man wollte Computer natürlich auch zur Berechnung klimatologischer Prozesse einsetzen. Diese brachte jedoch zunächst eher Verwirrung als Klärung und schürte den Zweifel an der Richtigkeit der These der globalen Erwärmung.[30]

Mit Hilfe der genauen Absorptionsdaten von Wasserdampf und Kohlendioxid, die Gilbert Plass wenige Jahre zuvor publiziert hatte, rechnete Fritz Möller ein eindimensionales Klimamodell durch, bei dem er nicht nur den durch zusätzliche Erwärmung freigesetzten Wasserdampf, die so genannte Wasserdampf-Rückkopplung mit einbezog, sondern auch den Wärmeaustausch zwischen Boden und Atmosphäre. Zu seinem Erstaunen ergaben seine Berechnungen massive Erwärmungen und unter bestimmten Bedingungen sogar eine nicht endende Erwärmung, die sich immer weiter verstärkte, bis alle Ozeane verdampfen würden. Aber unter der Annahme, dass aus der Erwärmung eine Erhöhung der Wolkenbedeckung um ein Prozent resultierte, hätte dies den wärmenden Effekt einer Erhöhung der Kohlendioxid-Konzentration selbst um 10 % vollständig ausgeglichen. Und niemand kannte die Reaktion der Wolkenbildung auf eine Temperaturänderung. Die korrekte Beschreibung des Einflusses der Wolken war ein großes Problem und sollte es auch in den folgenden Jahrzehnten bleiben.[30]

Der Grund für die starke Erwärmung, die Möller fand, war schnell gefunden: Er hatte in sein eindimensionales Klimamodell zwar den Wärmetransport zwischen Boden und Luft berücksichtigt, nicht jedoch den Wärmetransport durch Konvektion. Dies realisierte Syukuro Manabe schon Mitte der 1960er Jahre und entwickelte es zusammen mit Richard Wetherald weiter. Das 1967 erstellte “Manabe-Wetherald one-dimensional radiative-convective model” gilt als das erste einigermaßen realistische Atmosphärenmodell, das sowohl den Strahlungshaushalt der Erde wie auch die stattfindende Konvektion berücksichtigte. Es ergab eine Erwärmung um 2,3 °C, die aus einer Verdoppelung der Kohlendioxidkonzentration der Atmosphäre resultieren würde.[30][31]

Erste Erdbeobachtungs-Satelliten[Bearbeiten]

Mitte der 1960er Jahre wurde eine weitere Schlüsseltechnologie für die Klimatologie nutzbar: Erdbeobachtungssatelliten. Schon die zweite Generation der TIROS-Satelliten wurde ab 1966 operativ für die Klimaforschung eingesetzt und verfügte über Radiometer und Spektrometer. Von nun an konnte man den Wärmehaushalt der Erde, deren Eisbedeckung oder Spektrum und Intensität der Sonnenstrahlen vom All aus vermessen. Sonnenbezogene Messungen waren erstmals vollkommen frei von verfälschenden atmosphärischen Einflüssen.

Mit Hilfe des Nimbus-III-Satelliten konnte Manabe im Jahre 1969 sein Klimamodell mit Messdaten aus dem All verifizieren. Es zeigte sich eine gute Übereinstimmung.[32]

Die Zahl und Qualität der verbauten Instrumente sollte in den kommenden Jahrzehnten stark ansteigen.

Erste Warnungen[Bearbeiten]

Weitere Pionierarbeit leistete Michail Iwanowitsch Budyko. Er berechnete die Strahlungsbilanzen für eingehende und ausgehende Strahlung in arktischen Regionen und lieferte quantitative Angaben für die bislang nur qualitativ beschriebene Eis-Albedo-Rückkopplung. Eindringlich warnte er vor resultierenden Klimaveränderungen, die allerdings erst im nächsten Jahrhundert zu erwarten seien. Im Jahr 1965 warnte dann auch ein Beratungsgremium der US-Regierung, dass die globale Erwärmung eine ernsthafte Bedrohung darstelle (“… a matter of "‘real concern’”).[33]

1970er Jahre[Bearbeiten]

Der Widerspruch steigender Kohlendioxidkonzentration trotz weltweit zurückgehender Temperaturen veranlasste John D. Hamaker zur Entwicklung einer Theorie, nach der ein verstärkter Treibhauseffekt über veränderte Wolkenbildung, veränderte Niederschlagsmuster und Prozessen in der Biosphäre zwar zunächst zu einer Erwärmung, aber in der Folge zu einer zunehmenden Vereisung an den Polen führe und über die Eis-Albedo-Rückkopplung damit den Beginn einer Eiszeit auslösen würde.[34] Seine Theorie wurde durch Forschungsergebnisse späterer Jahre - insbesondere durch die Daten des Wostok-Eisbohrkernes - widerlegt.

Bis Mitte der 1970er Jahre sanken die globalen Durchschnittstemperaturen weiter, was in der Klimatologie zu heftigen Kontroversen führte. Schon damals wurde vermutet, dass die massiven Einträge von Staubpartikeln in der Atmosphäre die Ursache für die beobachtete Abkühlung sein könnte. Es gab auf der einen Seite die Gruppe um George Kukla und Reid Bryson, die den US-Präsidenten vor der dadurch ausgelösten Eiszeit warnte. In einer unter anderem von Stephen Schneider publizierten Arbeit wurde über die Möglichkeit spekuliert, dass die kühlende Wirkung der Staubpartikel den wärmenden Effekt der Treibhausgase überdecken könne.[35] Das Problem war, dass zur damaligen Zeit Kenntnisse über das genaue Ausmaß kühlender oder wärmender Effekte fehlte und man daher nicht wusste, welcher Effekt stärker war.

Auf der anderen Seite stand die (deutlich größere) Gruppe derer, die vor einer kommenden, signifikanten globalen Erwärmung warnten.[36] Bei den aktuellen Kohlendioxid-Emissionen könnte die Erwärmung gegebenenfalls schon im Jahr 2050 zu einem eisfreien Polarmeer führen.[37] Im Jahr 1975 schrieb Wallace Smith Broecker im Abstract einer seiner Publikationen:[38]

Wenn der vom Menschen erzeugte Staub als Hauptursache für einen Klimawandel unwichtig sein sollte, so gibt es überzeugende Argumente dafür, dass der gegenwärtige Abkühlungstrend in etwa einer Dekade enden und von einer durch Kohlenstoffdioxid verursachten Erwärmung abgelöst werden wird. Analog zu ähnlichen Ereignissen in der Vergangenheit wird die natürliche Abkühlung des Klimas enden, die etwa seit 1940 den Effekt des Kohlenstoffdioxid überdeckt hatte. Sobald dies geschieht, wird der exponentielle Anstieg der atmosphärischen Kohlenstoffdioxidkonzentration ein signifikanter Faktor werden und zu Beginn des nächsten Jahrhunderts die Temperaturen des Planeten außerhalb der Bereiche bringen, wie sie die letzten 1000 Jahre zu beobachten waren.

Wallace Broecker sollte recht behalten.[39] Nicht nur seine Arbeit, sondern auch der darin erstmals verwendete Begriff eines Global Warming wurden häufig zitiert. Global Warming bzw. dessen Übersetzung Globale Erwärmung wurde fortan zum Synonym für den menschengemachten Klimawandel.

Sprunghafte Klimawandel und kurze Warmzeiten[Bearbeiten]

Das Bild vergangener Eiszeiten konnte immer klarer nachgezeichnet werden und zeigte, dass Klimaveränderungen sehr schnell ablaufen können. Ganz im Gegensatz zu der jahrzehntelang verbreiteten Annahme eines unveränderlichen und stabilen Klimas deutete nun alles darauf hin, dass selbst kleine Parameter-Änderungen sprunghafte Klimawandel zur Folge haben konnten. Vorarbeiten aus dem Jahr 1966 hatten bereits Belege geliefert, dass es zum Ende der letzten Eiszeit zu schnellen und heftigen Klimaveränderungen gekommen war. Die Befunde, die in den 1960er Jahren ausschließlich von Sedimentbohrkernen vom Meeresboden um Grönland stammten, konnten nun auch an anderen Orten der Erde und mit anderen Nachweismethoden wie z. B. in Eisbohrkernen in Einklang gebracht werden. Sie zeigten darüber hinaus übereinstimmend, dass eine Warmzeit wie die des Holozän in der Klimageschichte nicht die Regel, sondern eine Ausnahme war.[40] Kurze warme Perioden wechselten sich mit langen kalten Perioden ab. Auch in den 1970er Jahren konnte kein messtechnischer Beleg für die seit langem vorausgesagte, aber nie bestätigte globale Erwärmung geliefert worden. Überdies dauerte die aktuelle Warmzeit, das Holozän, bereits mehr als 11.000 Jahre an, während die letzte Warmzeit, die Eem-Warmzeit, nach einer Dauer 11.000 Jahren endete. Eine baldige Eiszeit schien für einige daher wahrscheinlicher als eine Erwärmung.[41][42]

Erste globale Klimamodelle[Bearbeiten]

Bohrkernuntersuchungen aus Grönland zeigten, dass zusammen mit dem Klima auch der Salzgehalt des Meerwassers in der Vergangenheit geschwankt hatte. Der Nordatlantikstrom hatte sich offenbar mehrfach verändert. Dies stützte Vermutungen, dass Meeresströmungen wegen der sehr großen Menge der durch sie transportierbaren Energie eine wichtige Rolle im Klimageschehen zukommt. Syukuro Manabe (* 1931) hatte die große Bedeutung der Meere zum Verständnis des Klimageschehens erkannt und 1969 ein erstes Klimamodell entworfen, mit dem er das Verhalten der Meere modellierte. Leider waren aber auch in den 1970er Jahren Computer bei weitem nicht leistungsfähig genug, ein solch komplexes Klimamodell über längere Zeiträume durchzurechnen. Die 14C-Untersuchungen von Revelle und Suess hatten gezeigt, dass die Ozeane für eine vollständige Umwälzung knapp 1000 Jahre brauchten.[43] Dies war in geologischen Zeitskalen kurz, als Berechnungszeitraum für ein komplexes Klimamodell war aber die Dauer einer einzigen Ozean-Umwälzung deutlich zu viel. Klimamodelle, die neben der Strahlungsbilanz und der Konvektion auch das Verhalten der Meere berücksichtigten, mussten daher sehr stark simplifiziert werden, um berechenbar zu bleiben.[9]

Zusammen mit dem Ozeanographen Kirk Bryan schaffte es Manabe, ein vereinfachtes Klimamodell zu entwerfen, in dem neben der Strahlungsbilanz und der Konvektion auch Jahreszeiten und das Verhalten der Ozeane enthalten waren. Im Jahr 1979 konnte ihr Modell über einen Zeitraum von 1000 Jahren durchgerechnet werden. Wenngleich es viele Unzulänglichkeiten aufwies, hatte es doch einige Merkmale unseres Erdklimas; so bildete sich beispielsweise das Wüstengebiet der Sahara sowie die starken Niederschläge der Pazifikregion aus, ohne dass die Forscher das Modell speziell darauf ausgelegt hätten, diese Phänomene zu zeigen.[44]

Paläoklimatologie[Bearbeiten]

Forscher versuchten nun mit Hilfe von Klimamodellen, das Klima während der Eiszeiten wie auch das der Neuzeit korrekt nachzubilden. Wenn dies gelänge, wüsste man, welche Rückkopplungen im Klimasystem wie stark wirken und könnte diese Parameter verwenden, das Ausmaß einer kommenden Erwärmung abzuschätzen. Voraussetzung dafür war jedoch, das Klima vergangener Eiszeiten zu kennen. In den 1970er Jahren wurde mit dem CLIMAP-Projekt genau dies versucht, denn Fortschritte im Bereich der Isotopenuntersuchung und Massenspektrometrie erlaubten, die Klimavergangenheit immer besser zu rekonstruieren.

Im Jahr 1953 hatte Willi Dansgaard gezeigt, dass die Zusammensetzung von 18O (Sauerstoff-18) und 2H (Wasserstoff) in Regenwasser in Abhängigkeit von der herrschenden Temperatur schwankt. Dieses Prinzip der so genannten Sauerstoff-Isotopenstufe wurde in den 1970ern von John Imbrie und Nicholas Shackleton dafür verwendet, die Temperaturen des Känozoikums zu analysieren. Die einen Zeitraum von einer Million Jahre abdeckende Analyse offenbarte auf hervorragende Weise, dass Schwankungen der Sonnenintensität durch Veränderungen der Erdumlaufbahn für die starken Klimaschwankungen während dieser Zeit verantwortlich waren.[45] Die Arbeit von Imbrie und Shackleton beseitigte die letzten Zweifel an der Korrektheit der Theorie von Croll und Milankovic; diese erlangte unter dem Begriff Milanković-Zyklen allgemeine Bekanntheit.

Aufgrund seiner Analysen erwartete Shackleton die Wiederkehr der nächsten Eiszeit innerhalb der kommenden 20.000 Jahre.

Gefahr durch kollabierende Eisschilde[Bearbeiten]

Anfang der 1970er Jahre hatten theoretische Überlegungen über den Aufbau von Eisschilden ergeben, dass diese inhärent instabil sind und unter bestimmten Bedingungen zum Kollaps neigen.[46] Der Glaziologe John Mercer erkannte dann im Jahr 1978, dass das westantarktische Eisschild eine besondere Topologie besitzt, die zu einem derartigen Kollaps führten kann. So ruht das Eisschild der Westantarktis auf Gesteinsflächen, die sich unterhalb des Meeresspiegels befinden; der Meeresboden steigt dort an, je weiter man sich vom Kontinentalsockel in Richtung Meer entfernt, um dann wieder abzufallen. Die Aufsetzlinie ist die (engl. grounding line) Stelle, an der der Gletscher den Kontakt zum festen Boden verliert und zu schwimmen beginnt. Ab diesem Punkt spricht man nicht mehr von einem Gletscher, sondern von einem Eisschild. Wenn die Aufsetzlinie des Eisschildes, bedingt durch eine Schmelze, den seichtesten Punkt dieses Profils überwinden würde, würde eine unaufhaltbare Dynamik einsetzen, die einen beschleunigten und unaufhaltsamen Zerfall des Gletschers zur Folge hätte. Mercer betonte, dass ein derartiger Kollaps zu den ersten desaströsen Folgen eines menschengemachten Klimawandels gehörte, wenn er eintreten sollte. Er erwähnte in derselben Publikation, dass sich ein derartiges Ereignis durch Aufbrechen mehrerer großer antarktischer Eisschilde ankündigen würde.[47][48]

Weitere Quellen der Erwärmung[Bearbeiten]

Mit der aufkeimenden Umweltbewegung wurde den Menschen zunehmend bewusst, dass die Ressourcen der Erde endlich sind und die zunehmende Industrialisierung schädigend auf viele Bereiche der Umwelt wirkte.

Andere Treibhausgase[Bearbeiten]

Die Atmosphärenchemie machte große Fortschritte. Der geplante Bau einer Flotte hochfliegender Überschallflieger sowie eine große Zahl erwarteter Weltraumflüge lenkte die Aufmerksamkeit der Forscher auf die Auswirkungen der damit verbundenen Emissionen in der Stratosphäre. Untersuchungen ergaben, dass die Ozonschicht durch Stickoxide und FCKWs geschädigt würde, die neben einer sehr hohen Lebensdauer in der Atmosphäre auch ein enormes Potential als Treibhausgas besaßen.[49] Erstmals wurde dabei auch auf die Wirkung bislang wenig beachteter Treibhausgase wie Methan und Lachgas hingewiesen. Jedoch fanden diese Stimmen wenig Beachtung, es waren ja doch nur Bestandteile der Luft, deren Konzentration selbst im Vergleich zum Spurengas Kohlendioxid sehr gering war. Man spekulierte lieber über das Ausmaß, mit dem Schwefelsäure durch eine veränderte Wolkenbildung das Rückstrahlvermögen, also die Albedo, die Erde verändern und in der Folge kühlen könne.

Abwärme[Bearbeiten]

In den ersten beiden Berichten an den Club of Rome von 1972[50] und 1974[51] wurden als Ursachen für eine globale Erwärmung neben dem anthropogenen Treibhauseffekt auch erstmals die „thermische Umweltverschmutzung“ durch Abwärme diskutiert.[52][53] Mit deren hypothetischer Fortsetzung für ausschließlich photovoltaische Energie würde die globale Wachstumsgrenze, bis zu der die Temperatur nicht weiter anstiege, schätzungsweise am Ende des nächsten Jahrhunderts erreicht.[52][54] Bei ausschließlicher Verwendung nicht erneuerbarer Energien mit 2 % jährlicher Zunahme wurde ein anthropogener Abwärme-Beitrag zur globalen Erwärmung von mindestens 3 Grad im Jahr 2300 berechnet,[52] was angesichts der Einfachheit des verwendeten Modells erstaunlich gut mit neueren, aufwändigeren Simulationen[55] übereinstimmt.[56]

Der Charney Report[Bearbeiten]

James Hansen

Ereignisse wie die Dürrekatastrophe in der Sahel-Zone steigerten den politischen Druck auf die Entscheidungsträger, die jedoch unschlüssig waren, wie konkret welche Bedrohung denn eigentlich war, denn die Klimaforscher waren ja selbst uneins. So beschloss der Wissenschaftsberater der US-Regierung (ein Geophysiker!), ein Expertengremium zu berufen, das in der Diskussion unvorbelastet war. Unter der Leitung von Jule Gregory Charney wurden Experten befragt, die in die laufende Debatte noch nicht involviert waren. Charneys Gruppe verglich zwei Klimamodelle, eines von Manabe, das andere von James E. Hansen. Beide Modelle unterschieden sich in Details, nicht jedoch in der Kernaussage, dass ein Konzentrationsanstieg des Spurengases Kohlendioxid zweifelsfrei zu einer deutlichen Temperatursteigerung führen würde. Die Experten prüften u.a. anhand einfacher, eindimensionaler Atmosphärenmodelle, ob die bisherigen Modelle einen wesentlichen Effekt vernachlässigt haben konnten - sie fanden aber nichts. Für die bei einer Verdoppelung des Kohlendioxidgehaltes der Atmosphäre zu erwartende Erwärmung hatte Manabes Modell 2 Grad ergeben, Hansens Modell zeigte eine Erwärmung um 4 Grad. Man einigte sich schließlich als wahrscheinlichsten Wert auf 3 Grad, wohl wissend, dass dies letztlich nur eine Schätzung war. Im 1979 erschienenen „Report of an Ad hoc Study Group on Carbondioxide and Climate“ mit dem Titel „Carbon Dioxide and Climate, A Scientific Assessment“ des National Research Council[57] war daneben zu lesen, dass eine signifikante Erwärmung aufgrund der thermischen Trägheit der Ozeane erst in einigen Jahrzehnten zu erwarten sei.[58] Der Bericht wurde später kurz Charney-Report genannt und stimmte inhaltlich gut mit einem Gutachten der JASON-Expertengruppe überein, das im selben Jahr erschien.[59]

1980er Jahre[Bearbeiten]

Die Zahl wissenschaftlicher Publikationen zum Klimawandel in den 1980er Jahren war ca. doppelt so hoch wie in den 1970er Jahren. Viele Details zur Klimageschichte kamen zum Vorschein. Beispielsweise wurden die bereits in den 1970er Jahren entdeckten sprunghaften Klimawandel als Heinrich-Ereignisse und Dansgaard-Oeschger-Ereignisse genauer beschrieben. In Deutschland kam es wegen Smog zu ernsten Verkehrseinschränkungen,[60] das Problem einer zunehmenden Luftverschmutzung wurde erkannt.

Das im Jahr 1987 in Kraft getretene Helsinki-Protokoll ließ die Schadstoffbelastungen weltweit zurückgehen, wodurch sich der seit den 1940er Jahren beobachtete Abkühlungstrend umkehrte. Aber nicht nur wurde es seit 1974 wieder wärmer, das Jahr 1988 ging sogar als bislang wärmstes Jahr seit Beginn systematischer Wetteraufzeichnungen in die Geschichte ein.

Klimamodelle[Bearbeiten]

Forscher nahmen nun auch Fluktuationen der Sonnenaktivität in ihre Berechnungen mit auf und begannen Details der Landmassen zu berücksichtigen. Beispielsweise parametrierten sie die Geschwindigkeit, mit der Regen auf unterschiedlichen Böden abfließt sowie das geringere Reflexionsvermögen (Albedo) von Wäldern im Vergleich zu Wüsten. Trotz großer Anstrengungen waren Klimamodelle aber auch in den 1980er Jahren in vielerlei Hinsicht mangelhaft. Mehrjährige Simulationsläufe endeten meist in unrealistischen Zuständen; Modellierer wählten mangels Alternativen oftmals Parameter ohne physikalische Grundlage aus, nur um solch unmögliche Zustände auszuschließen.

Eines der in den 1980er Jahren ungelösten Probleme war der in den Klimamodellen nicht wiederfindbare geringe Temperaturgegensatz zwischen polaren und äquatornahen Gegenden, der während der Eiszeiten offenbar bestand. Die CLIMAP-Daten passten nicht zu den Modellen, egal wie die Forscher sie zu parametrieren suchten. Ein Vergleich von 14 Klimamodellen zeigte überdies, dass Wolken in den Modellen in keiner Weise adäquat abgebildet waren.[61] Verfügbare Messdaten von Satelliten waren leider auch nicht genau genug, um diesen Mangel anhand von Beobachtungen zu korrigieren.[58]

Arrhenius bestätigt[Bearbeiten]

Schon Alfred Wegener entnahm dem grönländischen Eis in den 1930er Jahren Eisbohrkerne, um daraus wertvolle Informationen über die Klimavergangenheit zu gewinnen. Fortschritte in der physikalischen und chemischen Analytik ermöglichten es den Forschern in den Folgejahren, den Proben mehr und mehr Informationen zu entlocken. Nach jahrelangen vergeblichen Bemühungen war man Anfang 1980 endlich so weit, aus winzigen, im Eis gespeicherten Luftbläschen auch die Kohlendioxidkonzentration vergangener Tage zuverlässig zu rekonstruieren. Was man fand, war eine Sensation: Zum Höhepunkt der letzten Eiszeit vor 20.000 Jahren war die Kohlendioxidkonzentration nur halb so groß gewesen wie in der Warmzeit des 20. Jahrhunderts. Damit war erstmals belegt, was John Tyndall, Svante Arrhenius und Thomas Chamberlin 80 Jahre zuvor vermutet hatten, aber zu Lebzeiten nicht beweisen konnten:[4][62] Ein drastisches Absinken der atmosphärischen Kohlendioxidkonzentration war wesentlich für das Entstehen der Eiszeiten. Weitere Gewissheit brachte eine Bohrung in der Antarktis, bei der ein Bohrkern die Rekonstruktion der letzten 150.000 Jahre erlaubte. Er zeigte den Verlauf der Kohlendioxidkonzentration im Verlauf eines gesamten Eiszeitzyklus: warm - kalt - warm. Die Kohlendioxidkonzentration der Atmosphäre verlief verblüffend synchron zum Temperaturverlauf, sie war niedrig während der Eiszeit, hoch während der Warmphase.[63]

Methan[Bearbeiten]

Eisbohrkerne zeigten nicht nur ein Auf und Ab der CO2-Konzentration, sondern fast genau parallel dazu auch ein Auf und Ab der Methankonzentration. Sie war hoch, wenn es warm war und niedrig, wenn es kalt war. Isotopenuntersuchungen zeigten, dass Lebewesen die Quellen dieses Methans waren. Auf der Suche nach möglichen Kandidaten fand man viele in Frage kommende Quellen: Reisfelder, Bakterien in den Mägen von Wiederkäuern, im Boden von Mooren und Sümpfen. Lebewesen hatten offensichtlich einen signifikanten Einfluss auf die Entwicklung des globalen Klimas.

Die Konzentration dieses Treibhausgases war zwar deutlich kleiner als die des CO2 und hatte auch nur eine mittlere Verweildauer von 12 Jahren in der Atmosphäre, jedoch ist die Wirkung von Methan als Treibhausgas über einen Zeitraum von 20 Jahren gesehen 72 mal so groß als die von CO2.[64] Die atmosphärische Methankonzentration stieg in den 1980er Jahren um 1 % pro Jahr. Und sie war bereits seit dem späten 16. Jahrhundert am Steigen.[49]

Noch mehr Treibhausgase[Bearbeiten]

Veerabhadran Ramanathan gehörte zu der Gruppe derer, die Mitte der 1970er Jahre vor wenig beachteten Treibhausgasen sehr geringer Konzentration gewarnt hatte.[49] Im Jahr 1981 schrieb Ramanathan, dass allein die sehr starke Treibhauswirkung der FCKW die Erde bis zum Jahr 2000 um ein ganzes Grad erwärmen könne, wenn die Emissionen dieses Gases so weiter liefen wie bisher; im Jahr 1985 publizierte er in einer aufsehenerregenden Arbeit, dass nicht weniger als 30 Spurengase als Treibhausgase wirken und der Mensch die Konzentration einer Reihe dieser Gase bereits deutlich erhöht habe und weiter erhöhe. Zusammengenommen hätten die Gase nahezu dasselbe Treibhauspotential wie Kohlendioxid, das bislang alleine im Fokus der Betrachtungen stand.[65]

Es traf sich, dass im Jahr seiner Veröffentlichung das Ozonloch über der Antarktis entdeckt wurde. Atmosphärenchemiker hatten mit ihren Warnungen zur Bedrohung der Ozonschicht also recht gehabt. Und auch für fachfremde Politiker war nun ersichtlich, wie groß der Einfluss von Spurengasen geringster Konzentration auf die Atmosphäre sein kann. War die globale Erwärmung durch Kohlendioxid allein schon eine Bedrohung, war nun klar, dass das Problem im Kern deutlich größer war. Internationales Handeln war gefragt. Zwei Jahre darauf, im Jahr 1987, wurde im Rahmen des Montreal-Protokolls beschlossen, die Herstellung von FCKWs zu verbieten, und im darauffolgenden Jahr 1988 erfolgte die Gründung des International Panel of Climate Change, abgekürzt IPCC.

Das IPCC wird gegründet[Bearbeiten]

Im November des Jahres 1988 wurde vom Umweltprogramm der Vereinten Nationen (UNEP) und der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) der Zwischenstaatliche Ausschuss über den Klimawandel (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) eingerichtet.[66] Das IPCC wurde unter der Führung der konservativen Reagan-Administration mit der Aufgabe gegründet, Berichte und Empfehlungen aller weltweit im Bereich Klimatologie führenden Wissenschaftler zusammenzufassen, wobei für jeden Bericht der Konsens der beteiligten Regierungen zwingend erforderlich war.[67]

1990er Jahre[Bearbeiten]

Die Zahl wissenschaftlicher Publikationen zum Klimawandel verdoppelte sich erneut in den 1990er Jahren. Gab es 1990 nur 40 Konferenzen, bei denen Papers zur globalen Erwärmung präsentiert wurden, so waren es im Jahr 1997 bereits über 100. Der Wissenszuwachs war entsprechend groß.[67]

Der Wostok-Eisbohrkern[Bearbeiten]

Auswertung des Wostok-Eisbohrkerns: Dargestellt sind der Temperaturverlauf, der Verlauf der Kohlendioxid-Konzentration, der Methankonzentration und die Stärke der Sonneneinstrahlung, die so genannte Insolation im Verlauf der letzten 400.000 Jahre

Einem russisch-französischen Forscherteam gelang es Ende der 1990er Jahre bei der Wostok-Station, einen Eisbohrkern mit einer bisher nicht dagewesener Länge von über 3000 Meter zu gewinnen. Dieser zeigte im Klima der letzten 420.000 Jahre vier volle Eiszeitzyklen von 100.000 Jahren Länge. Mit verbesserten Analysemethoden konnte die schon in Grönland überraschend gute Übereinstimmung mit den Milanković-Zyklen und der parallele Anstieg und Abfall der Kohlendioxid- und Methan-Konzentrationen nachvollzogen werden. Bei genauer Betrachtung bestätigte sich eine weitere Vermutung, die Jahre zuvor geäußert worden war:[68][69] Der Anstieg der Kohlenstoffdioxidkonzentration fand immer 600 bis 800 Jahre nach dem Temperaturanstieg statt.

Die Auswertung des Eisbohrkerns belegte erneut den Stellenwert der Treibhausgase wie auch der übrigen Rückkopplungsmechanismen: Die durch die Milanković-Zyklen ausgelöste, geringfügige Veränderung der Strahlungsbilanz der Erde wurde durch eine Konzentrationsveränderung der atmosphärischen Treibhausgaskonzentration verstärkt. Zusammen mit der Eis-Albedo-Rückkopplung, der Wasserdampf-Rückkopplung und anderen, schwächeren Rückkopplungsgliedern ergab sich ein derart großer Effekt, dass dies zum Kommen und Gehen von Eiszeiten geführt hatte. Zwar konnte niemand mit Gewissheit sagen, ob das freigesetzte Kohlendioxid aus den Weltmeeren, aus dem Permafrost, aus Methanhydraten oder aus anderen Quellen freigesetzt wurde. Sicher war nur, dass ein Konzentrationsanstieg dieser Gase eine Folge dieser geringen Erwärmung war und sie weiter verstärkt hatte.

Der Mensch war also aktuell dabei, die bisher geltende Chronologie umzudrehen: War im Verlauf der letzten Jahrhunderttausende die Treibhausgaskonzentration als Reaktion auf eine Erwärmung angestiegen, so ist es heute der Mensch, der die Treibhausgaskonzentration vor dem einsetzenden Temperaturanstieg anwachsen lässt. Der Effekt ist freilich in beiden Fällen derselbe: eine Erwärmung und eine weitere Freisetzung von Treibhausgasen. Forscher diskutierten nun, was geschehen würde, wenn eine Erwärmung zum Tauen von Permafrost führen würde. Ähnliches galt für Methanhydrat, das in an vielen Stellen im Meer vorhanden ist und sehr große Mengen Methan bindet.[70] Sie warnten, dass eine den kommenden Jahrzehnten möglicherweise beobachtete Freisetzung von Methan aus Methanhydraten oder Permafrost als Warnsignal einer sich ankündigenden selbst verstärkenden Erwärmungsspirale zu sehen sei.[10]

IPCC-Reports[Bearbeiten]

Im ersten Sachstandsbericht des IPCC, der 1990 veröffentlicht wurde, war zu lesen, dass man sich sicher ist, dass es einen natürlichen Treibhauseffekt gibt und dass der Mensch die Konzentration einiger Treibhausgase erhöhe, was zu einer globalen Temperaturerhöhung führen wird.[71] Bislang gäbe es jedoch nur wenige empirische Belege für einen vom Menschen verursachten Klimawandel (“little observational evidence”).

Im sechs Jahre später veröffentlichten zweiten Sachstandsbericht wurde geschrieben: Die Abwägung der Datenlage deutet darauf hin, dass der Mensch einen merklichen Einfluss auf das globale Klima des 20. Jahrhunderts hat (“‘the balance of evidence’ suggested there had been a ‘discernible’ human influence on the climate of the 20th century”).

Aerosole und Sulfate[Bearbeiten]

Die grafische Darstellung des Temperaturverlaufs Deutschlands: Die markierten Ereignisse lassen erkennen, dass der Einfluss kühlender Aerosole auch regional signifikant ist.

Schon seit den 1950er Jahren wurde die Wirkung von Aerosolen auf das Klima diskutiert. Diese konnten wärmend wirken, wenn deren dunkler Staub helle Flächen mehr Strahlung absorbieren ließ. Sie konnten aber auch kühlen, indem sie Strahlung ins All zurück reflektierten, bevor sie untere Atmosphärenschichten erreichen konnte. Die Ergebnisse waren aber widersprüchlich, so dass deren Wirkung auch nach den 1990er Jahren nicht genau bekannt war.

Anders sah die Situation bei Sulfaten aus. James Hansen hatte Daten von Vulkanausbrüchen des Mount Agung im Jahre 1963 und des El Chichon im Jahre 1982 benutzt, um die kühlende Wirkung von Vulkanausbrüchen zu quantifizieren. Schon seit den 1960ern war daher klar, dass Sulfataerosole eine kühlende Wirkung auf das Klima haben, was anhand von Eisbohrkernen auch gut für weit zurückliegende Ausbrüche nachvollzogen werden konnte.

Der Ausbruch des Pinatubo im Jahr 1991 sollte sich für Klimatologen als Glücksfall erweisen. Nun konnten sie nachprüfen, ob ihre Annahmen zur Wirkung von Sulfaten stimmten, denn der Vulkan stieß knapp 20 Millionen Tonnen Schwefeldioxid aus, eine Sulfatwolke, so groß wie der US-amerikanische Bundesstaat Iowa. Hansens Gruppe sagte eine Abkühlung um ein halbes Grad voraus, das sich in erster Linie über höheren nördlichen Breiten darstellen und ein paar Jahre andauern sollte.[72] Genau dies wurde beobachtet.[73]

Klimamodelle[Bearbeiten]

Klimamodelle wurden in den 1990er Jahren mit dem Wissen über die kühlenden Sulfatemissionen von Vulkanausbrüchen parametriert. Damit konnte ein Widerspruch gelöst werden: Sollte die Klimasensitivität, d.h. die erwartete Erwärmung bei Verdoppelung der Konzentration von Kohlendioxid, tatsächlich im Bereich von drei Grad liegen, hätte sich dies in den 1960er und 1970er Jahren im Verlauf der globalen Durchschnittstemperatur zeigen müssen, was aber nicht beobachtet werden konnte. Nachdem der kühlende Effekt von Schwefeldioxid Bestandteil der Modelle geworden war, war auch der Temperaturverlauf des 20. Jahrhunderts gut darstellbar.[58]

Auch das Problem des zu großen Temperaturgegensatzes zwischen polaren und äquatorialen Breiten konnte in diesem Jahrzehnt gelöst werden: Untersuchungen an Eisbohrkernen ergaben, dass Rekonstruktionen der CLIMAP-Studie, die auf nahezu unveränderte Temperaturen in äquatornahen Breiten während der Eiszeiten hingedeutet hatten, wahrscheinlich nicht korrekt waren.

In den 1990er Jahren hatten Klimamodelle offenbar eine Qualität erreicht, die so gut war, dass sie nicht mehr dazu gebracht werden konnten, fehlerhafte Messdaten durch Wahl geeigneter Parameter zu simulieren.[58]

2000er Jahre[Bearbeiten]

Räumliche Verteilung der globalen Erwärmung: Die Grafik zeigt die Temperaturanomalien im Zeitraum 2000-2009 (oben), dem wärmsten bisher gemessenen Jahrzehnt, und im Vergleich dazu die Jahre 1970-79. Dargestellt sind jeweils Anomalien, also Abweichungen vom langjährigen Mittel des Zeitraums 1951-1980, nicht absolute Temperaturen.

Das erste Jahrzehnt des 21. Jahrhunderts war das wärmste seit Beginn systematischer Temperaturaufzeichnungen.[74] Betrachtet man die einzelnen Jahre, so waren 2005 und 2010 die wärmsten Jahre seit Beginn der Messungen.[75]

Der AR 3[Bearbeiten]

Im 2001 erschienenen dritten Sachstandsbericht des IPCC konnte der Einfluss des Menschen auf das Klima nicht nur mit größerer Sicherheit nachgewiesen werden, man war darüber hinaus aufgrund der verbesserten Datenlage nun schon in der Lage, das Ausmaß des menschlichen Einflusses auf den Klimawandel zu quantifizieren.[76]

Bestätigung jahrzehntealter Vorhersagen der Klimaforscher[Bearbeiten]

Durch Vergleich von Satellitendaten, die im Jahr 1970 aufgezeichnet wurden, mit Messungen aus dem Jahr 1997 konnte in einer 2001 erschienenen Publikation erstmals messtechnisch belegt werden, dass sich das Emissionsspektrum der Erde verändert hatte. In den Spektren war der verstärkte Treibhauseffekt durch die seit 1970 deutlich erhöhte Treibhausgaskonzentration klar erkennbar.[77] Im Jahr 2003 trat eine weitere Vorhersage ein: Der britische Meteorologe Ernest Gold hatte im Jahr 1908 publiziert, dass zu erwarten sei, dass die Tropopause mit wachsender CO2-Konzentration durch den dadurch verstärkten Treibhauseffekt höher steigt.[78] Auch dies konnte nun gemessen werden.[79]

Bereits seit Jahrzehnten hatten Klimaforscher angenommen, dass eine wärmere Welt zu einer Freisetzung von Kohlenstoffdioxid und Methan aus Permafrost führen würde. Wie man in den 1990er Jahren durch Analyse von Bohrkerndaten herausfand, war dies in der Erdgeschichte sogar regelmäßig geschehen. Schon in den 2000er Jahren trat die Befürchtung ein: In den Sommermonaten konnte in den großen Permafrostgebieten von Sibirien und Alaska ein großer Konzentrationsanstieg dieser Gase beobachtet werden.[80][81][82] Zu den Emissionen von Treibhausgasen, die vom Menschen stammen, gesellten sich also nun auch Emissionen aus fossilen Kohlenstoffquellen hinzu, die durch die menschengemachte Erwärmung aus der Erde ausgasen.

Der AR 4[Bearbeiten]

Im vierten Sachstandsbericht des IPCC von 2007 wird als hauptsächliche Ursache der Erderwärmung mit einer angegebenen Wahrscheinlichkeit von über 90 % „sehr wahrscheinlich“ die vom Menschen verursachten Emissionen von Treibhausgasen angegeben. Ebenfalls 2007 erhält das IPCC zusammen mit dem ehemaligen US-Vizepräsidenten Al Gore den Friedensnobelpreis.

Eisschilde der Westantarktis[Bearbeiten]

Im Jahr 2002 erregte der Kollaps des antarktischen Eisschildes Larsen B internationale Aufmerksamkeit; im Jahr 2008 brach das Wilkins-Eisschild auf; es waren dies die Indikatoren, die John Mercer im Jahr 1978 als Zeichen für einen sich anbahnenden Kollaps des westantarktischen Eisschildes gesehen hatte.[47].

Das Anthropozän[Bearbeiten]

Im Jahr 2008 befand die stratigrafische Kommission der Geological Society of London, dass es mittlerweile genügend Argumente dafür gibt, dass der Mensch einen neuen stratigrafischen Abschnitt eingeleitet habe. Artensterben, Überfischung, Versauerung der Meere, globale Erwärmung und andere vom Menschen ausgelöste Prozesse haben die Erde bereits so stark beeinflusst, dass damit ein klares und nachhaltiges biostratigrafisches Signal erzeugt wurde und wird. Der Begriff Anthropozän (aus altgriechisch ἄνθρωπος ánthrōposMensch) wurde gewählt, da der Mensch der die Erde vorrangig prägende Faktor geworden ist.

Copenhagen Diagnosis[Bearbeiten]

Im Jahr 2009 erschien mit der “Copenhagen Diagnosis” ein Update nach Erscheinen des AR4 von 2007. Die Autoren schreiben, dass einige im letzten IPCC-Report angegebene Entwicklungen in ihrem Ausmaß unterschätzt wurden. So lag die arktische Meereisbedeckung im Erscheinungsjahr des AR4 (2007) um 40 % niedriger als die Computermodelle vorausgesagt hatten. Der Meeresspiegelanstieg der letzten 15 Jahre lag um 80 % über den Vorhersagen des IPCC und der von den Autoren erwartete Meeresspiegelanstieg bis zum Jahr 2100 ist doppelt so hoch wie vom IPCC noch im Jahre 2007 beschrieben wurde.[83]

2010er Jahre[Bearbeiten]

Das Jahr 2011 war nicht nur das Jahr mit dem höchsten je gemessenen Kohlenstoffdioxidgehalt der Atmosphäre, es war auch das Jahr der weltweit größten je gemessenen Kohlendioxid-Emissionen, wobei im Vergleich zum Vorjahr ein Anstieg um 3 % zu beobachten war. Aufgrund der stattgefundenen Investitionen in Kohlendioxid emittierende Energieträger sind 80 % der Emissionsrate von 2010 bis zum Jahr 2020 nahezu sicher.[84]

Der 5. Sachstandsbericht des IPCC[Bearbeiten]

Im fünften Sachstandsbericht des IPCC wurden die Aussagen der vorherigen Klimaberichte bestätigt und Unsicherheiten in Bezug auf den Einfluss des Menschen auf das Klima verringert. So schreiben die Experten nun, dass es extrem wahrscheinlich sei, dass der Mensch der Hauptgrund für die beobachtete globale Erwärmung seit 1950 ist.

Unumkehrbarer Zerfall der Eisschilde der Westantarktis[Bearbeiten]

Im Jahr 2014 wurde in mehreren unabhängigen Publikationen festgestellt, dass für das Westantarktische Eisschild die Grenze für einen unaufhaltsamen Kollaps überschritten wurde. Eine Eisfläche von der Größe Frankreichs wird in den kommenden 100 bis 300 Jahren zerfallen; dieser Vorgang alleine wird einen Meter Meeresspiegelanstieg zur Folge haben. Daneben ergaben Untersuchungen, dass auch das Ostantarktische Eisschild vom Zerfall betroffen sein wird.[85] Damit wurde die Befürchtung von John Mercer aus dem Jahr 1978 wahr.

Weblinks[Bearbeiten]

Anmerkungen[Bearbeiten]

  1. Ångström ging fälschlicherweise davon aus, dass sich das Absorptionsspektrum von Wasserdampf und Kohlendioxid weitestgehend überdecken und die Absorptionswirkung des Spurengases daher vernachlässigbar sei. Dies war jedoch das Ergebnis der zu dieser Zeit für diese Messung unzureichenden Messgeräte. Bei korrekter Messung hätte Ångströms Assistent eine, aus der Halbierung der Kohlendioxidkonzentration resultierende Absorptionsänderung von 1 % gefunden. Ein weiterer Fehler erwuchs daraus, dass Ångströms Assistent seine Messungen auf Höhe des Meeresspiegels durchführte. Selbst wenn es dort keinen messbaren Absorptionsunterschied gäbe, würde es an der Wirkung einer Konzentrationsänderung des Treibhausgases Kohlendioxid nichts ändern: Für die Stärke des Gesamttreibhauseffekts ist die Treibhauswirkung in höheren Atmosphärenschichten entscheidend, wo die Luft aufgrund der dort herrschenden Kälte sehr trocken ist. Daher wirkt sich die Überschneidung der Absorptionsbande des Kohlendioxids mit denen von Wasserdampf insgesamt kaum aus. Die Erde strahlt im Mittel in einer Höhe von 5500 m ihre Wärme ins All ab. Eine Erhöhung der mittleren globalen Treibhausgaskonzentrationen bewirkt, dass der Bereich, in dem die Erde abstrahlt, in größere Höhen verschoben wird. Da es dort aber kälter ist, wird dort weniger effektiv Wärme abgestrahlt; der zusätzliche Wärmestau lässt alle darunter liegenden Atmosphärenschichten wärmer werden, bis die abstrahlende Schicht wieder so viel Energie in Richtung All verliert wie von der Sonne eingestrahlt wird.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Intergovernmental Panel on Climate Change: IPCC Fourth Assessment Report – Working Group I Report on “The Physical Science Basis” (2007) mit Zusammenfassung für Entscheidungsträger deutsch (PDF; 2,7 MB)
  2. Spencer Weart: The Discovery of Global Warming. Center of History am American Institute of Physics, 2011. Siehe aip.org
  3. Tobias Krüger: Die Entdeckung der Eiszeiten. Internationale Rezeption und Konsequenzen für das Verständnis der Klimageschichte (German) 2008, ISBN 978-3-7965-2439-4.
  4. a b c d e f g Spencer Weart: The Discovery of Global Warming: The Carbon Dioxide Greenhouse Effect. Center of History am American Institute of Physics, aip.org
  5. Ken Butti: Horace de Saussure and his Hot Boxes of the 1700s. Solar Cooking Archive, Solar Cookers International (Sacramento, California). Abgerufen am 3. Juni 2012.
  6. M. Fourier: Memoire sur les temperatures du globe terrestre et des espaces planetaires, S. 585 (PDF; 1,4 MB) academie-sciences.fr
  7. MEMOIRE sur les temperatures du globe terrestre et des espaces planetaires übersetzt von W.M. Connolley aus dem Französischen ins Englische
  8. Im Original-Text: “As a dam built across a river causes a local deepening of the stream, so our atmosphere, thrown as a barrier across the terrestrial rays, produces a local heightening of the temperature at the Earth’s surface.” aus John Tyndall: On Radiation through the Earth’s Atmosphere. In: Philosophical Magazine ser. 4, 1863, 25, S. 200–206
  9. a b c d Spencer Weart: The Discovery of Global Warming: Simple Models of Climate, Center of History am American Institute of Physics - online
  10. a b Spencer Weart: The Discovery of Global Warming: Past Climate Cycles: Ice Age Speculations, Center of History am American Institute of Physics - online
  11. Cyrus f. tolman, jr.: The Carbon Dioxide of the Ocean and Its Relations to the Carbon Dioxide of the Atmosphere. (html) In: The journal of Geology. 7, Nr. 6, September-Oktober 1899, S. 585-618. Abgerufen am 2. Juni 2013.
  12. a b G. S. Callendar: The artificial production of carbon dioxide and its influence on temperature. In: Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 64, 1938, S. 223–240, doi:10.1002/qj.49706427503.
  13. Jaime Wisniak: Svante Arrhenius and the Greenhouse Effect. In: Indian Journal of Chem Technology, 9, 2002, S. 165–173
  14. Svante Arrhenius: On the Influence of Carbonic Acid in the Air upon the Temperature of the Ground. In: Philosophical Magazine and Journal of Science 41, 1896, S. 239–276 globalwarmingart.com (PDF, 8 MB)
  15. Svante Arrhenius: Världarnas utveckling (1906), dt. Das Werden der Welten. Akademische Verlagsgesellschaft. Leipzig 1908.
  16. George C. Simpson: Probable Causes of Change in Climate and Their Limitations. In: Proceedings of the Linnaean Society of London 152, 1939–40, S. 190–219.
  17. Knut Ångström: Über die Bedeutung des Wasserdampfes und der Kohlensäure bei der Absorption der Erdatmosphäre. In: Annalen der Physik 4(3), 1900, S. 720–732, DOI:10.1002/andp.19003081208, realclimate.org (PDF; 599 kB)
  18. Geological and Historical Aspects of Climatic Change. In: Thomas F. Malone (Hrsg.): Compendium of Meteorology, American Meteorological Association, Boston, S. 1004–1018.
  19. Edward Olson Hulburt: The Temperature of the Lower Atmosphere of the Earth. In: Physical Review. 38, Nr. 10, November 1931, S. 1876–1890. ISSN 0031-899X. doi:10.1103/PhysRev.38.1876.
  20. G.S. Callendar: Infra-Red Absorption by Carbon Dioxide, with Special Reference to Atmospheric Radiation. In: Quarterly J. Royal Meteorological Society 67, 1941, S. 263–275
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