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14.08.2014

06:00 Uhr

G wie Geo-Engineering

Von Weltraum-Spiegeln und Schwefelwolken

Der Einsatz technologischer Mittel soll dem Klimawandel Einhalt gebieten. Manches Vorhaben erinnert an einen Science Fiction Film – entsprechend groß ist hierzulande die Skepsis. Doch in anderen Staaten wird längst geforscht.

Vulkanausbruch auf den Philippinen: Durch das Schleudern von 20 Millionen Tonnen Schwefel in die Atmosphäre sank die Erdtemperatur. dpa

Vulkanausbruch auf den Philippinen: Durch das Schleudern von 20 Millionen Tonnen Schwefel in die Atmosphäre sank die Erdtemperatur.

Seit Jahrhunderten träumt der Mensch davon, das Wetter in seinem Sinne zu beeinflussen: traditionelle Regentänze, Schneemaschinen im Skigebiet oder der Versuch, durch das Einsparen von CO2 die Erderwärmung zu stoppen. Letzteres droht gerade zu scheitern, denn weltweit steht wirtschaftliches Wachstum im Zweifel vor dem Klimaschutz. Die Weltgemeinschaft braucht einen Plan B und könnte ihn mit Geo-Engineering gefunden haben:

Mit Geo-Engineering oder Climate Engineering sind technische Eingriffe in das Klimasystem gemeint. Sie sollen helfen, die Erderwärmung zu stoppen. Dabei wird zwischen zwei Kategorien unterschieden.

Sonnenstrahlen zurückschicken

Weniger Sonneneinstrahlung gleich weniger Erwärmung: Das ist die Gleichung hinter der ersten technischen Kategorie, dem Solar Radiation Management (SRM). Die Sonnenstrahlen sollen von Erdoberfläche oder oberen Luftschichten stärker reflektiert werden. Die Erde würde sich dadurch weniger stark erwärmen, so das Kalkül.

Um die Rückstrahlfähigkeit der Erdoberfläche zu erhöhen, gibt es verschiedene Möglichkeiten. Manche sind relativ einfach umzusetzen, andere klingen wie kühne Ideen aus einem Science-Fiction-Film. Gemeinsam ist ihnen allen, dass sie den Albedo-Wert der Erdoberfläche erhöhen sollen. Albedo, lateinisch für die weiße Farbe, ist die Maßeinheit für die Reflektionsleistung, ein hoher Albedo-Wert drückt eine hohe Rückstrahlfähigkeit aus.

Wenn die Sonne knallt, sollte man sich hell kleiden. Diese Alltags-Weisheit gilt auch für die Erde. Ein relativ einfach umzusetzender Vorschlag lautet deshalb, Hausdächer in Metropolen weiß zu streichen oder anders aufzuhellen. Bei Eingriffen in die Natur wird es komplizierter und vor allem teurer: Wüsten und Meere könnten großflächig mit reflektierenden Materialien bedeckt werden: Etwa mit Folien oder schwimmenden Kissen. Das Problem: Diese müssten in Stand gehalten werden, was bei riesigen Flächen und extremen Wetterbedingungen schwer umzusetzen und empfindlich teuer ist.

Inspiriert vom Vulkanausbruch

1991 gelangten durch den Ausbruch des Vulkans Pinatubo auf den Philippinen 20 Millionen Tonnen Schwefel in die Atmosphäre. Als Folge dessen sank die Erdtemperatur vorübergehend um 0,5 Grad Celsius ab, die Ozonreduktion erhöhte sich. Dieser Vulkaneffekt ließe sich künstlich nachahmen. Dazu müssten jährlich eine bis zehn Millionen Tonnen Schwefeldioxid in der Atmosphäre verteilt werden. Der US-amerikanische Physiker Lowell Wood schlägt vor, die chemische Verbindung durch einen 25 Kilometer langen Plastikschlauch in die Stratosphäre zu pumpen: „Das Potenzial der Methode ist beträchtlich“, heißt es in einem Bericht des Bundesforschungsministeriums, prinzipiell könne die CO2-Konzentration dadurch auf ein vorindustrielles Niveau reduziert werden. Allerdings seien die technischen Herausforderungen, derartige Materialmengen in 20 bis25 km Höhe zu bringen erheblich.

Die wichtigsten Schlagworte zum Klimawandel

Globale Erwärmung

Seit Beginn des 20. Jahrhunderts ist die Temperatur auf der Erde um gut 0,8 Grad Celsius angestiegen. Das erste Jahrzehnt des 21. Jahrhunderts (von 2001 bis 2010) war nach Angaben der Weltorganisation für Meteorologie das heißeste seit 1881 - im Durchschnitt betrug die Temperatur 14,47 Grad an der Land- und Meeresoberfläche und damit 0,47 Grad mehr als im Durchschnitt zwischen 1961 und 1990.

Anstieg des Meeresspiegels

Der Anstieg des Meeresspiegels hat sich in den vergangenen 20 Jahren beschleunigt. Laut dem IPCC-Bericht von 2007 dürfte der Meeresspiegel bis zum Endes dieses Jahrhunderts um zwischen 18 und 59 Zentimeter ansteigen. Im neuen Bericht dürfte diese Zahl angehoben werden. Studien zufolge geht der Anstieg zu rund einem Drittel darauf zurück, dass sich das Wasser bei zunehmender Wärme ausdehnt, zu einem weiteren Drittel auf das Schmelzen von Gletschern und zu etwas weniger als einem Drittel auf das Abschmelzen der Eiskappen in Grönland und der Antarktis.

Eisschmelze

Die Arktis erlebte im vergangenen Jahr eine Rekord-Eisschmelze. Laut der US-Behörde für Ozeanologie und Atmosphärenforschung (NOAA) verkleinerte sich die Eisfläche in der Arktis 2012 auf 3,41 Millionen Quadratkilometer. Das ist die kleinste Fläche seit Beginn der Satelliten-Beobachtung der Region vor 34 Jahren und 18 Prozent weniger als der bisherige Niedrigrekord aus dem Jahr 2007. Wissenschaftler gehen davon aus, dass die Gewässer rund um den Nordpol bis 2050 im Sommer eisfrei sein könnten.

Gletscherschwund

Bei Gebirgsgletschern wird weltweit eine starke Eisschmelze beobachtet, etwa im Himalaya-Gebirge oder in den südamerikanischen Anden. Die Gletscher der Pyrenäen zwischen Frankreich und Spanien könnten bis 2050 ganz verschwunden sein.

Extreme Wetterphänomene

In einem Sonderbericht hatte der Weltklimarat IPCC im November 2011 festgehalten, dass es im Zuge der Erderwärmung zu einer Zunahme extremer Wetterphänomene wie heftiger Regenfälle, Hitzewellen und Dürreperioden gekommen ist und diese Entwicklung anhalten wird. 2012 wurden laut eine Untersuchung etwa die Hälfte aller Extremwetterphänomene durch den Klimawandel verstärkt.

Artensterben

Unter einem weiteren Temperaturanstieg wird auch die Tier- und Pflanzenwelt leiden. Ein Anstieg zwischen 1,5 und 2,4 Grad im Vergleich zu den 20 letzten Jahren des 20. Jahrhunderts würde dafür sorgen, dass 20 bis 30 Prozent aller Tier- und Pflanzenarten vom Aussterben bedroht würden.

Zwei-Grad-Ziel

Internationales Ziel ist es, den Temperaturanstieg bis zum Ende dieses Jahrhunderts auf zwei Grad zu beschränken. Laut dem Umweltprogramm der Vereinten Nationen wird der Anstieg aber zwischen drei und fünf Grad betragen, wenn es bei den bisherigen Bemühungen zur Reduzierung von Treibhausgasen bleibt.

Climategate

Im November 2009 drangen Hacker in die Computer des Klimaforschungszentrums der University of East Anglia ein, stahlen mehrere tausend Dokumente und veröffentlichten sie im Internet als angebliche Belege für wissenschaftliches Fehlverhalten der Klimaforscher. Mehrere Untersuchungen unabhängiger Institutionen konnten allerdings keine Hinweise auf ein solches Fehlverhalten nachweisen.

Die Kosten schätzen Wissenschaftler auf bis zu 50 Milliarden US-Dollar. Zudem sind mögliche Nebenwirkungen ungeklärt: So könnte der Schwefel die Ozonschicht zerstören, der für Indien so wichtige Monsun-Regen könnte ausbleiben und der Himmel könnte sich dauerhaft verfärben.

Spiegel gegen die Sonne

Gewagt klingt auch der Plan, gigantische Spiegel oder alternativ Millionen kleiner Linsen im Weltall zu installieren. Sie sollen einen Teil des Sonnenlichts auf dem Weg zur Erde abfangen und ins All zurück reflektieren. Laut der britischen Royal Society ließe sich so die Erdtemperatur konstant halten, selbst wenn sich die CO2-Konzentration künftig verdoppelt. Um die Erde gleichmäßig „abzuschatten“ bräuchte es gewaltige Mengen an Material. Auch die nötigen Raketen, die eine solche Last ins All bringen könnten, sind noch nicht entwickelt. Die veranschlagten Kosten für ein solches Projekt sind deshalb so hoch wie ungenau: Von mehreren Milliarden US-Dollar ist die Rede.

Völlig offen auch hier: Die Risiken und Nebenwirkungen eines solchen Eingriffs ins Weltklima. Niederschläge könnten sich weltweit verschieben, warnen Forscher. Weiterhin ist fraglich, ob und wie ein weltweit gleichmäßiger Effekt erreicht werden kann: Eine Modelluntersuchung mit einem Zirkulationsmodell in der Erdumlaufbahn ergab zwar eine deutliche Abkühlung in den Tropen, gleichzeitig erwärmten sich aber die Meere in den hohen Breitengraden, Eis schmolz ab. Schließlich stellt sich die Frage, ob und wie die Spiegel wieder abgebaut werden können, wenn das Ziel der Klimaabkühlung erreicht ist.

CO2-Fänger an der Autobahn

Die zweite Methoden-Kategorie des Geo-Engineerings heißt Carbon Dioxide Removal (CDR). Die Vorhaben zielen darauf ab, die Treibhausgaskonzentration in der Luft verringern. Das CO2 soll gebunden und anschließend vorzugsweise unterirdisch gespeichert werden.

Der deutsche Geophysiker Klaus Lackner forscht an der New Yorker Columbia-Universität zu CDR-Vorhaben und ist an der Entwicklung mehrerer Vorhaben beteiligt: zum einen an der Idee, künstliche Bäume mit integrierten CO2-Filtern in der Nähe an Fabriken oder Autobahnen aufzustellen. Die Bäume sind in ihrer Funktionsweise echten Pflanzen nachempfunden. Zunächst binden sie Kohlendioxid. Wenn sie absterben, wird das Gas wieder freigesetzt. Die künstlichen Bäume aber sollen das Klimagas in flüssiger Form an unterirdische Speicherstätten weiterleiten.

Zudem können sie sehr viel mehr CO2 speichern als ihre „Vorbilder“ aus der Natur. Günstig ist allerdings auch dieses Vorhaben nicht: Circa 16.000 Euro würde ein solcher künstlicher Baum kosten, schätzt die britische Institution of Mechanical Engineers. Allein in Großbritannien wären 100.000 Bäume nötig, um das gesamte Kohlendioxid aus dem Straßenverkehr aufzunehmen. Nicht nur Bäume wollen die Wissenschaftler zu CO2-Fängern machen, auch Windmühlen sind im Gespräch: Wie ein Staubsauger sollen die Rotorblätter die Luft einsaugen. Eine Filter-Anlage nach Vorbild eines Wasserfilters würde dann das Klimagas aus der Luft absorbieren. Auch hier wären die Kosten und der Bedarf immens, die Rede ist von 100.000 Euro pro Windmühle. Bei beiden Techniken ist auch die Frage offen: Wohin mit dem eingefangenen CO2? Ein weiteres Endlagerproblem würde entstehen.

Klimarettung mit Konfliktpotenzial

Die meisten derzeit diskutierten Modelle stecken – wie die Beispiele zeigen – technisch noch in den Kinderschuhen. Ihre Erfolgsaussichten sowie ihre Nebenwirkungen sind umstritten. Wissenschaftler warnen vor der Verschiebung von Jahreszeiten und weiteren Schäden für die Ozonschicht. Einige Regionen könnten profitieren, andere dafür unter den Folgen leiden. Ein künstliches Klima würde entstehen, das sich vom natürlichen Klima unterscheidet und dessen Nebenfolgen völlig unkalkulierbar sind.

Eine vom Bundesministerium für Bildung und Forschung in Auftrag gegebene Studie weist auf die erheblichen Wissensdefizite hin. Es müsse noch viel Grundlagenforschung betrieben werden, um Geo-Engineering-Technologien fundiert bewerten zu können. Das Umweltbundesamt zeigt sich besorgt, dass Staaten und Industrien die Techniken als Ersatz für CO2-Einsparungs- oder Effizienzmaßnahmen begreifen. Auch viele Umweltschutzverbände und Nichtregierungsorganisationen stehen dem Geo-Engineering ablehnend gegenüber. Greenpeace bezeichnet den Eingriff in das Klima als „riskanten Plan“ und als Ausrede, die CO2-Emissionen nicht senken zu müssen.

Doch das Ziel der internationalen Gemeinschaft, den Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur dauerhaft auf zwei Grad Celsius zu beschränken, erscheint schon heute kaum mehr in Reichweite zu sein. Während es in Deutschland und Europa eine hohe Bereitschaft gibt, das Klima mit konventionellen Methoden zu schützen, sehen Schwellenländer ihr wirtschaftliches Wachstum durch „zu viel“ Klimaschutz bedroht. Ein Großteil der heutigen Forschung findet in den USA und Großbritannien statt und wird meist von privaten Akteuren betrieben und finanziert. So hat etwa Microsoft-Gründer Bill Gates aus seinem Vermögen 4,6 Millionen US-Dollar für die Geo-Engineering-Forschung bereitgestellt. 2012 wollten britische Wissenschaftler mit einem Heliumballon das Versprühen von Schwefelpartikel in der Atmosphäre testen. Erst nach heftigen Bürgerprotesten wurde das Projekt abgeblasen.

Fraglich ist auch, wer die Verantwortung für globale Nebenfolgen wie die Verschmutzung von Ozeanen und Weltall oder Schäden in der globalen Artenvielfalt übernimmt. Konflikte könnten entstehen, wenn einzelne Staaten oder eine Staatengruppe Geo-Engineering betreiben und nicht teilnehmende Staaten von den Nebenwirkungen betroffen sind. Im schlimmsten Fall könnten klimaverändernde Technologien auch als Waffen oder Druckmittel eingesetzt werden. Die internationale Gemeinschaft müsste hier erst noch klare Regelungen schaffen und prüfen, ob sich existierende völkerrechtliche Verträge auf Geo-Engineering übertragen lassen.

Momentan erscheint es unwahrscheinlich, dass diese Technologien eines Tages effizient, sicher und bezahlbar arbeiten können. Allerdings galten auch technologische Entwicklungen wie Raumfahrt, Internet oder erneuerbare Energien einst als völlig unrealistisch – oft noch wenige Jahre bevor sie verwirklicht wurden.

Von

Kommentare (3)

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Herr Peter Silberg

14.08.2014, 09:41 Uhr

Geoengineering ist ein sehr heißes Eisen, an dem sich viele Menschen die Finger verbrennen können.
Eine sachliche Frage:
Wie kann durch Einbringen von Schwefeldioxid in die Stratosphäre die CO2-Konzentration auf ein vorindustrielles Niveau reduziert werden? SO2 hat als Aerosol höchsten Einfluss auf die Sonneneinstrahlung - jedoch nicht auf die CO2-Konzentration.

Herr Holger Narrog

14.08.2014, 10:11 Uhr

Manchmal hat man den Eindruck, dass die Aufklärung nie stattgefunden hat und sich die Menschen seit der Steinzeit nicht verändert haben. Kommunikativ begabte Mitmenschen, teils mit akademischen Titeln, schaffen es mit Leichtigkeit den Mitmenschen die phantastischsten Geschichten zu erzählen und diese mit geschickten Geschäftsmodellen in klingende Münze zu verwandeln.

Man glaubt an Waldsterben, dämonische Atomstrahlen, greusliche Genkreaturen, "Grundwasserverseuchungen" durch Fracking, Gesundheit durch ungesundes Biofutter und vieles anderes.

Mit der Ökoreligion scheinen die naturwissenschaftlich/technisch geprägten Jahrzehnte der 50er und 60er Jahre wieder einem dumpfen, steinzeitlichen Glauben zu weichen.

Herr Mohammed Chang

14.08.2014, 14:52 Uhr

[]Manchmal hat man den Eindruck, dass die Aufklärung nie stattgefunden[]
Dies scheint auf Sie besonders zuzutreffen. Unqualifizierter kann wohl kaum noch schreiben.
Obwohl ich Ihnen soweit Recht gebe das der Inhalt des Artikels wirklich weitab des Denkens eines Homo Sapiens stattgefunden haben muss. Wer kann denn ausschließen dass das SO2 sich nicht in die unteren Luftschichten begibt und dort als saurer Regen wieder unsere Wälder gefährdet?
Im übrigen hat sich der Mensch seit der Steinzeit nur technologisch weiterentwickelt. Eine Weiterentwicklung wie Homo Erectus zu Homo Sapiens war in den letzten ~180.000 Jahren nicht gegeben.

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