Kurzinfo: Aus der Klimageschichte

Dass das Klima in den letzten gut 10 000 Jahren relativ einheitlich war, begünstigte die Entstehung von Landwirtschaft und Viehzucht. Zwar gab es auch in dieser Zeit einige größere Schwankungen, so spricht man von der Zeit von etwa 1400 bis zum Anfang des 19. Jahrhunderts von der Kleinen Eiszeit, in der es besonders während ihres Höhepunkts von etwa 1570 bis 1670 zu Ernteausfällen, die zu großen Hungersnöten führten. Doch diese Schwankung war weit geringer als die uns jetzt drohende (falls das 2-Grad-Ziel nicht eingehalten werden kann).
Im Vergleich zu der Sturtischen Eiszeit vor etwa 700 Millionen Jahren war das freilich recht harmlos, denn damals war vermutlich weit über die Hälfte der Erde zugefroren und die Perioden besonderer Kälte dauerten mehrere Millionen Jahre.
Freilich die Warmzeiten waren ähnlich katastrophal. Die Letzte Warmzeit, die vor etwa 250 Millionen Jahren begann, führte zu Temperaturanstiegen der mittleren Erdtemperatur von bis zu 8 Grad. Die darauf folgende Abkühlung vor 34 Millionen Jahren führte zu einem ungeheuren Artensterben, freilich auch zur Entstehung ähnlich vieler neuer Arten. Im Bereich der Säugetiere waren es etwa 60% der Arten, die ausstarben, und 60% neue Arten. Man spricht daher auch vom Arten- oder Faunenaustausch. Das Aussterben einer einzelnen Säugetierart wie der Menschheit erscheint demgegenüber - freilich nur in erdgeschichtlicher Sicht - relativ belanglos.
Daher muss man genau hinhören, wenn jemand darauf hinweist, dass eine Temperaturschwankung von über 2 Grad in der Erdgeschichte immer wieder aufgetreten sei und man sie insofern nicht so ernst zu nehmen brauche.

Kurzinfo: Treibhausgase

Die Treibhausgase, insbesondere Wasserdampf (H2O), Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4), Ozon (O3) und Lachgas (N2O) machen nur einen verschwindend kleinen Anteil unserer Atmosphäre aus, haben aber einen entscheidenden Einfluss auf den Treibhauseffekt.
Dabei hat Wasserdampf mit 0,25% den größten Anteil. Der größte Anteil entsteht aufgrund des natürlichen Wasserkreislaufs, doch weil aufgrund menschenverursachten weltweiten Erwärmung mehr Wasser verdunstet, ist bei ihm die Rückkopplung besonders stark. In der Stratosphäre kommt er natürlich kaum vor; er entsteht zu einem erheblichen Anteil durch den Flugverkehr. Deshalb wird dieser von Klimaaktivisten besonders stark kritisiert. 
Bisher wird die Zunahme von CO2 aufgrund der Verbrennung fossiler Energiespeicher besonders kritisch gesehen, doch Methan und Lachgas könnten im Falle der Auflösung des Permafrosts zu einem wichtigen Kippelement werden.
Methan  ist 25 mal wirksamer als CO2 und macht schon jetzt 20% des menschenverursachten Treibhauseffekktes aus. Es entsteht zum einen bei der  Tierproduktion (z.B. bei Wiederkäuern wie Rindern, Schafen und Ziegen), in Klärwerken und Mülldeponien. Doch 50% sind auch der Industrie zuzurechnen,  so wenn es bei Förderung, Transport und Verarbeitung z.B. von Erdgas und bei der unvollständigen Verbrennung beim Abfackeln von technisch nicht nutzbaren Gasen freigesetzt wird.
Lachgas ist sogar rund 300 mal so wirksam auf den Treibhauseffekt wie CO2, es entsteht vor allem in der Landwirtschaft, insbesondere durch Überdüngung aufgrund der Einbringung von zu viel Gülle.

Die Treibhausgase (abgesehen von Wasserdampf) machen nur 0,04% der Erdatmosphäre aus und deshalb erscheint eine Erhöhung des Anteils von Kohlendioxid um 44% im Blick auf das Gesamtvolumen verschwindend gering.  Das wird von Leuten, die die Gefahren des Klimawandels kleinreden wollen, oft dazu benutzt durch das Nennen von extrem geringen Anteilen den Eindruck der Harmlosigkeit zu verbreiten. Dabei wird aber verschwiegen, dass der CO2-Anteil seit mindestens 800 000 Jahren noch nie so hoch war wie heute.

Die vorhergehenden Kurzinfos zum Klimawandel finden Sie hier.

Kurzinfo: klimagefährdende Rückkopplung oder Kippelemente

Zwei besonders klimagefährdende Rückkopplungen sind schon länger bekannt: das Abschmelzen des Eisschildes an Nord- und Südpol und die Auflösung des Dauerfrosts in polarnahen Gebieten.
Der polare Eisschild führt dazu, dass einströmendes Sonnenlicht, das auf die weiße Fläche betrifft, weitgehend zurück gestrahlt wird. Wenn sich die Eisfläche verkleinert, wird weniger Wärme abgestrahlt und die Atmosphäre erwärmt sich weiter. Inzwischen brechen immer größere Flächen des Grönlandeises und des Eisschildes der Antarktis ab und schmelzen dann im Meerwasser weiter ab. So gibt es schon Eisberge die größer sind als Belgien.

In diesem Sommer wüteten in Sibirien mehr und größere Feuer, als je zuvor beobachtet wurden. Das hängt mit der allgemeinen Temperaturerhöhung zusammen und führt dazu, dass der Boden bis in größere Tiefen auftaut, als es sonst im Sommer geschieht. Dadurch wird Methan, das bisher im gefrorenen Boden gespeichert war, freigesetzt. Methan ist ein Treibhausgas mit der 25-fachen Wirkung von CO2. Wenn so viel frei gesetzt würde, dass es den Treibhauseffekt merklich verstärkt, käme es wie beim Abschmelzen des Eisschildes ebenfalls zu einer positiven Rückkopplung. Wenn dieser Prozess eingesetzt hat, verstärkte er sich, selbst wenn die Menschheit inzwischen völlig klimaneutral lebte. Deshalb spricht man von einem Kippelement: Das Klima würde umkippen und die Erderwärmung würde extrem.

Professor Schellnhuber über Kippelemente (Youtube)

Rückkopplung

Mit Rückkopplung bezeichnet man das Phänomen, dass ein Vorgang auf sich selbst einwirkt und sich dadurch verändert. Am deutlichsten ist das vielleicht bei einer Lawine zu erkennen. Wenn etwas Schnee in Bewegung kommt, reißt er beim Abrutschen weiteren Schnee mit sich, je mehr Schnee rutscht, desto mehr reißt er mit sich. Im täglichen Alltag erleben wir Rückkopplung immer dann, wenn ein Mikrophon zu stark ausgesteuert wird und deshalb zu pfeifen beginnt. Zunächst verstärkt das Mikrophon nur die Raumgeräusche, dann verstärkt es das leise Pfeifen des Lautsprechers, bis ein quälender Pfeifton entsteht. Eine Rückkopplung die einen Vorgang (oder ein Signal) verstärkt, nennt man positive Rückkopplung.
In der Natur ist freilich die entgegengesetzte Rückkopplung, die sogenannte Gegenkopplung oder negative Rückkopplung häufiger. Das vielleicht bekannteste Beispiel dafür ist das Verhältnis von Räuber und Beute. Kaninchen vermehren sich "wie die Karnickel". Dass sie in der freien Natur trotzdem nicht überhand nehmen, liegt daran, dass sie natürliche Feinde haben. Je mehr Kaninchen es gibt, desto leichter fällt es ihren Feinden, sie zu fangen und zu fressen. Dann können sich die Feinde so vermehren, dass die Kaninchen weniger werden. Die Feinde bekommen weniger zu fressen, vermehren sich weniger, fressen weniger, so lange, bis die Zahl der Kaninchen wieder zunimmt.
Was hat das mit dem Klima zu tun?
Im natürlichen Kreislauf werden positive Rückkopplungen immer wieder durch Gegenkopplung gebremst. Der zunächst nur geringe Einfluss der Menschen, hat dies Gleichgewicht aber gestört.

Der Treibhauseffekt

Der Treibhauseffekt ist eine wichtige Voraussetzung dafür, dass sich auf der Erde Leben entwickeln konnte. Denn ohne ihn würde die auf die Erde treffende Sonnenstrahlung so weitgehend wieder abgestrahlt, dass auf der Erde eine Durchschnittstemperatur von minus 19 Grad Celsius herrschte und es kein flüssiges Wasser gäbe.
Der Effekt entsteht dadurch, dass die Erdatmosphäre (unsere Luft) nicht nur aus Stickstoff (ca. 78%) und Sauerstoff (ca. 21%), sondern auch aus kleinen Mengen Wasserdampf, Edelgasen und Treibhausgasen besteht, die Wärme speichern können und so verhindern, dass die Wärme vollständig wieder abgestrahlt wird. Deshalb herrscht auf der Erde eine durchschnittliche Temperatur von 14 Grad.
Seit der Industriellen Revolution haben die Menschen freilich in den natürlichen Kreislauf eingegriffen, indem sie die in  Jahrmillionen entstandenen und in der Erdkruste gespeicherten Energieträger verbrannt und damit der Atmosphäre laufend etwas mehr  CO2 (Kohlendioxid) hinzugefügt haben. Dadurch hat sich die Durchschnittstemperatur auf der Erde im Laufe der Jahrhunderte um etwa 1 Grad erhöht.
Damit setzten Rückkopplungseffekte ein, die den bisherigen Kreislauf veränderten.

Einen sehr gut verständlichen Artikel zum gesamten Thema Klimawandel findet man im Internet-Kinderlexikon Klexikon.