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1 Mit den Meeren leben – ein Bericht über den Zustand der Weltmeere

Klimasystem der Erde

Ein komplexes Gefüge – das Klimasystem der Erde

> Das Klima der Erde wird durch viele Faktoren wie Sonnenstrahlung, Wind oder Meeresströmungen geprägt. Forscher versuchen diese Einflussgrößen in Modellen zu vereinen. Inzwischen hat man viele Prozesse verstanden. Das Zusammenspiel der verschiedenen Faktoren ist aber derart komplex, dass noch immer viele Fragen offen sind.

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1.1 > Die verschiedenen Komponenten des Klimasystems reagieren unterschiedlich schnell oder träge auf Veränderungen. Der tiefe Ozean zum Beispiel ist eine wichtige Ursache der  Trägheit des Klimas. Der farblich markierte Skalenbereich oben stellt den kurzen Zeitausschnitt eines Menschenlebens dar. © maribus (nach Meincke und Latif, 1995) 1.1 > Die verschiedenen Komponenten des Klimasystems reagieren unterschiedlich schnell oder träge auf Veränderungen. Der tiefe Ozean zum Beispiel ist eine wichtige Ursache der Trägheit des Klimas. Der farblich markierte Skalenbereich oben stellt den kurzen Zeitausschnitt eines Menschenlebens dar.

Die Trägheit des Klimas

Der Weltozean ist eines der wichtigsten Elemente des globalen Klimasystems. Das lernt man schon in der Schule. Aber was ist eigentlich Klima? Der Unterschied zwischen Wetter und Klima lässt sich durch einen einzigen Satz verdeutlichen: Klima ist das, was man erwartet; Wetter ist das, was man bekommt. Demnach gibt es einen fundamentalen Unterschied zwischen Wetter und Klima. Die Wetterforschung befasst sich mit der Entstehung, Verlagerung und der Vorhersage einzelner Wetterelemente, etwa eines bestimmten Tiefdruckgebiets. Die Klimaforschung ist hingegen an der Gesamtheit der Tiefs und Hurrikans interessiert und widmet sich beispielsweise der Frage, wie viele Tiefs oder Hurrikans es nächstes Jahr geben wird oder ob sie sich infolge der globalen Erwärmung in den kommenden Jahrzehnten häufen oder intensivieren werden. Mit dem Begriff Wetter bezeichnet man also die kurzfristigen Geschehnisse in der Atmosphäre, während sich der Begriff Klima auf längere Zeiträume bezieht. Zur Beschreibung des Klimas verwendet man in der Regel eine Zeitspanne von 30 Jahren als Bezugszeitraum.
Klimaänderungen nimmt der Mensch vor allem durch die Änderung atmosphärischer Größen wahr, etwa Änderungen der Temperatur oder des Niederschlags. Im Prinzip kann die Atmosphäre selbst wegen ihrer chaotischen Dynamik viele natürliche Klimaänderungen erzeugen. Ein Beispiel hierfür ist die Nordatlantische Oszillation (NAO), die das Klima über Teilen Europas und Nordamerikas erheblich beeinflusst. Sie ist eine Art Druckschaukel zwischen dem Islandtief und dem Azorenhoch, welche die Stärke der winterlichen Westwinde über dem Nordatlantik bestimmt: Sind sie stark, gibt es in Westeuropa mildes und regenreiches Wetter. Sind sie schwach, ist es eher trocken und kalt. Derartige Schwankungen machen es schwer, Klimaveränderungen zu erkennen, die auf den Einfluss des Menschen und den Treibhauseffekt zurückgehen. Die Atmosphäre ist kein isoliertes System, sondern steht mit anderen Komponenten des Erdsystems in Wechselwirkung, dem Ozean etwa. Sie ist aber auch mit der Kryosphäre (Eis und Schnee), der Biosphäre (Tiere und Pflanzen), der Pedosphäre (Böden) und der Lithosphäre (Gestein) in Kontakt. Alle Bestandteile zusammen bilden das Klimasystem, dessen Einzelkomponenten und -prozesse auf vielfältige Weise miteinander verknüpft sind und sich gegenseitig beeinflussen.
1.2 > Das Klimasystem, seine Teilsysteme und relevante Prozesse und Wechsel-wirkungen.
1.2 > Das Klimasystem, seine Teilsysteme und relevante Prozesse und Wechselwirkungen. © maribus
Alle diese Komponenten reagieren unterschiedlich schnell auf Veränderungen. Die Atmosphäre passt sich in Stunden bis Tagen den Bedingungen an der Erdoberfläche wie etwa der Meerestemperatur oder der Eisbedeckung an. Das Wetter ist zudem wechselhaft und daher nur einige Tage im Voraus zu prognostizieren. In der Tat kann man zeigen, dass die theoretische Grenze der Wettervorhersagbarkeit bei etwa 14 Tagen liegt. Die Strömungen der Tiefsee hingegen reagieren erst in vielen Jahrhunderten voll auf veränderte Randbedingungen, wie etwa Variationen der Nordatlantischen Oszillation und die daraus resultierenden Änderungen von Temperaturen und Niederschlägen an der Meeresoberfläche, die die Bewegungen in der Tiefe antreiben. Ein großes Inlandeisgebiet wie die Antarktis wird durch den Klimawandel vermutlich sogar über viele Jahrtausende sein Gesicht verändern und ohne Gegenmaßnahmen in diesem Zeitraum nach und nach abschmelzen.

Zusatzinfo Von der Schwierigkeit, den Einfluss des Klimawandels zu erkennen

Die Vorhersagbarkeit des Klimas basiert auf den Wechselwirkungen zwischen der Atmosphäre und den trägeren Klimasubsystemen, allen voran dem Ozean. Dabei bewegen sich die verschiedenen Komponenten des Klimasystems mit völlig unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Tiefdruckgebiete wandern innerhalb von Tagen Hunderte von Kilometern weit. Meeresströmungen hingegen schleichen oftmals mit wenigen Metern pro Minute dahin. Zudem haben die einzelnen Komponenten verschiedene Wärmeleitfähigkeiten und -kapazitäten. Wasser etwa speichert für lange Zeit große Mengen an Sonnenwärme. Änderungen des Klimas können auf zwei verschiedene Weisen ausgelöst werden – durch interne und externe Anregungen. Unter internen Anregungen versteht man:
  • Veränderungen in einer einzelnen Klimakomponente – zum Beispiel eine abweichende Meeresströmung;
  • veränderte Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Klimakomponenten – zum Beispiel dem Ozean und der Atmosphäre.
Im Vergleich dazu haben die externen Anregungen mit dem Klimasystem zunächst nichts zu tun. Dazu gehören unter anderem:
  • die sehr langsame Kontinentalverschiebung, die die Landmassen in Jahrmillionen in andere Klimazonen bewegt;
  • die Veränderung der Strahlungsintensität der Sonne – sie schwankt mit den Jahren, wodurch sich auch die Temperatur auf der Erde ändert;
  • Vulkanausbrüche, die durch in die Atmosphäre ausgestoßene Asche- und insbesondere Schwefelmassen die Sonnenstrahlung in der Atmosphäre und das Klima verändern können. >
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