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Emission von Treibhausgasen

Nach unserem physikalischen Verständnis des Klimasystems könnten sich verschiedene menschliche Aktivitäten nachhaltig auf das irdische Klima auswirken. Im globalen Maßstab betrifft das vor allem die Emission von Spurengasen, die den natürlichen Treibhauseffekt der Atmosphäre verstärken. Zu diesen Gasen gehören das Kohlendioxid (CO₂), das vor allem bei der Verbrennung von fossilen Energieträgern und der Brandrodung freigesetzt wird, Methan und Stickstoffdioxid aus der Landwirtschaft und Viehhaltung, Ozon sowie Fluorkohlenwasserstoffe aus industriellen Fertigungsprozessen (IPCC 2007b). Um mit Klimamodellen die zukünftigen Änderungen des Klimas durch steigende Treibhausgaskonzentrationen abzuschätzen, sind so genannte Emissionsszenarien entwickelt worden.

Emissionsszenarien

Die zukünftigen Emissionen klimarelevanter Spurengase sind auf der Basis bestimmter Grundannahmen über die demographische, wirtschaftliche und technologische Entwicklung der menschlichen Gesellschaft berechnet worden (NAKICENOVIC et al. 2000). In Abhängigkeit der Grundannahmen sind vier Szenarienfamilien gebildet worden, die mit einem unterschiedlich starken Anstieg der Treibhausgaskonzentrationen einhergehen. Eine besonders ungünstige Entwicklung wird beispielsweise durch das Szenario A1FI beschrieben: Die Weltbevölkerung wächst bis zur Mitte des 21. Jahrhunderts weiter an. Das Wirtschaftswachstum schreitet fort und basiert auch in Zukunft überwiegend auf materialintensiven Fertigungsprozessen mit einer Energiegewinnung aus vorwiegend fossilen Energieträgern. Demgegenüber ist das Szenario B2 mit weitaus geringeren Treibhausgasemissionen verbunden, da sich bei vergleichbar hohem Bevölkerungswachstum ein Übergang zur Dienstleistungsgesellschaft mit geringerem Materialverbrauch und saubereren Technologien vollzieht.

Landdegradation

Eine weitere klimarelevante Aktivität des Menschen betrifft die Veränderung der Landoberflächen. Dieser Prozess beinhaltet gegenwärtig die Vernichtung der tropischen Wälder zum Zweck der landwirtschaftlichen Nutzung, die Ausdehnung von Siedlungs- und Verkehrsflächen sowie den Bau von Stauseen und Bewässerungsanlagen. Es gibt Anzeichen dafür, dass die Landnutzungsänderungen im subsaharischen Afrika und anderen tropischen Regionen einen größeren Beitrag zum Klimawandel leisten könnten als die Erhöhung der Treibhausgaskonzentrationen (PAETH/FEICHTER 2006, PAETH/THAMM 2007). Aus diesem Grund müssen die spezifischen Einflüsse der Vegetations- und Bodendegradation bei der Modellierung des zukünftigen Klimas ebenfalls berücksichtigt werden (s.u.).

Bedeutung der Landnutzungsänderungen

Die Veränderung der Landoberflächen ist durch diverse Prozesse gekennzeichnet, die ihrerseits wiederum das atmosphärische Geschehen in vielfältiger Weise beeinflussen (PAETH 2006). Für das subsaharische Afrika sind hier in erster Linie die Brandrodung und die Desertifikation zu nennen. Beim erstgenannten Prozess wird der primäre Regenwald durch offene Ackerflächen, Grassavanne und Buschland ersetzt. Bei der Desertifikation kommt es meist zu einer völligen Zerstörung der Vegetationsdecke und Degradation der Böden, so dass wüstenhafte Bedingungen entstehen. Für das Klima ist zunächst die Verschiebung der Albedo, also des Rückstreuvermögens gegenüber kurzwelliger solarer Einstrahlung, relevant. Im Übergang von der Waldbedeckung zu Grasland oder gar Wüste erhöht sich die Albedo in der Regel, was mit einer generellen Abkühlung einhergehen sollte. Dieser Prozess wird jedoch dadurch überkompensiert, dass sich bei einer Reduzierung der Vegetationsdecke die Verdunstung, genau genommen die Transpiration und Interzeption, stark verringert. Dadurch erhöht sich der Strom fühlbarer Wärme in die bodennahen Luftschichten. Ferner wird durch die Abholzung die Rauigkeit der Erdoberfläche erniedrigt, was wiederum die turbulenten Austauschvorgänge in der atmosphärischen Grenzschicht verringert und die bodennahe Erwärmung fördert. Gleichsam steht der Atmosphäre für das lokale Wasserrecycling weniger Feuchte aus der Verdunstung zur Verfügung.

Die Waldrodung wirkt sich sekundär auch auf die Beschaffenheit des Bodens aus. Bei fehlender Durchwurzelung verdichtet sich der Boden, so dass das Niederschlagswasser vermehrt oberflächlich abfließt, anstatt in den Boden zu versickern und die Bodenfeuchte zu speisen. Dieser Prozess der Bodendegradation fördert einerseits die Bodenerosion und wirkt sich andererseits negativ auf die Evaporation aus dem Boden aus.

Schließlich werden bei der Brandrodung auch Treibhausgase und Aerosole emittiert. Aerosole sind kleine Festkörper, die in Suspension in der Atmosphäre vorliegen und sowohl den Strahlungshaushalt als auch die Eigenschaften von Wolken beeinflussen. Klimamodellstudien legen nahe, dass die Aerosole aus der Brandrodung zu einer weiteren Abnahme der Sommermonsunniederschläge im subsaharischen Westafrika beitragen könnten (PAETH/FEICHTER 2006).