Klimawandel: Die wichtigsten Daten im ZDFheute-KlimaRadar

Weil menschliche Aktivitäten den natürlichen Treibhauseffekt massiv verstärken. In der Atmosphäre gibt es Spuren der Treibhausgase Kohlendioxid, Methan und Lachgas sowie Wasserdampf. Sie wirken dort wie ein Reflektor, vergleichbar mit dem Glasdach eines Treibhauses: Wärmestrahlung der Sonne, die von der Erdoberfläche sonst ins Weltall abgestrahlt würde, bleibt im Erdsystem. Ohne diesen natürlichen Treibhauseffekt wäre die Erde im Mittel etwa minus 18 Grad kalt und für den Menschen unbewohnbar.

Seit der industriellen Revolution - gerechnet ab 1850 - ist der Anteil der Treibhausgase aus nichtnatürlichen Quellen sehr stark angestiegen. Darüber ist sich die Wissenschaft weitgehend einig, nachzulesen zum Beispiel im 6. Sachstandsbericht des Weltklimarats IPCC (International Panel on Climate Change).

Das Verbrennen von Kohle, Öl und Gas setzt erhebliche Mengen CO₂ frei. Hauptquellen sind Kohlekraftwerke und Anlagen der Schwerindustrie (Stahl, Aluminium). Methan kommt vor allem aus der intensiven landwirtschaftlichen Tätigkeit. Zudem verschwinden natürliche Kohlenstoffsenken, die CO₂ dauerhaft aufnehmen, etwa durch Waldrodung und Austrocknung der Moore. Immer mehr Treibhausgase gelangen so in die Atmosphäre, verstärken den natürlichen Treibhauseffekt.

Und: In vielen Ländern entwickeln sich die Volkswirtschaften gerade, bisher fast immer auf Basis fossiler Energieträger wie Kohle und Öl. Noch mehr CO₂-Ausstoß ist die Folge.

China liegt an der Spitze mit circa 28 Prozent, gefolgt von den USA mit etwa 15 Prozent, Indien mit gut 7 Prozent und Russland mit knapp 5 Prozent. Der deutsche Anteil liegt bei knapp 2 Prozent (Stand: 2019). 2020 gab es pandemiebedingt einen leichten Rückgang der Emissionen, der mittlerweile überkompensiert wurde.

Global haben sich die energiebedingten CO₂-Emissionen - also die Treibhausgase, die bei der Umwandlung von Energieträgern etwa in Strom, Wärme oder im Verkehr entstehen - ständig erhöht: von 20,5 Gigatonnen (GT, eine Gigatonne entspricht einer Milliarde Tonnen) 1990 auf 33 GT 2021.

Allerdings hat sich die Anstiegskurve abgeflacht. Für einige Wissenschaftler ein Zeichen, dass Klimaschutzmaßnahmen anfangen zu wirken.

Belastbare Wetterdaten gibt es seit 1881. Nimmt man dieses Jahr als Startpunkt, so hat sich der globale Temperaturdurchschnitt um gut ein Grad erhöht - mit starken regionalen Unterschieden. Auch differiert die Erwärmung über Land und über der Meeresoberfläche. Deutschland hat sich mit etwa zwei Grad stärker erwärmt als der globale Durchschnitt, bezogen auf das zurückliegende Jahrzehnt 2011 bis 2020.

Die dauerhafte Erwärmung führt dem Erdsystem mehr Energie zu. Atmosphäre, Biosphäre, Landmassen, Ozeane und Eisregionen stehen in ständiger Wechselwirkung. Dadurch ändern sich bisher als stabil angesehene Vorgänge. So mäandert beispielsweise der Jetstream, bildet Ausbuchtungen, die dann regional das Wetter beeinflussen.

Starkregen, langanhaltende Dürren oder extrem starke Stürme verursachen direkte Schäden. Eher schleichend geht mit der Klimaerwärmung ein Verlust von Lebensräumen einher, der Verlust von fruchtbarem Land und die Produktivität der Ozeane. Kurz: Der Klimawandel bedroht in manchen Regionen die Lebensgrundlage der Menschen.

Schon 1993 hat unter anderem der Physiker und Klimaforscher Hans Joachim Schellnhuber in einem wissenschaftlichen Diskurs angemahnt, die Erderwärmung unbedingt auf 1,5 Grad im globalen Mittel zu begrenzen. Dieser Wert wurde im Laufe der UN-Klimakonferenzen zu einer politischen Zielgröße, wenn er auch für viele Länder nicht erreichbar erscheint.

Daher sieht das Pariser Klimaschutzabkommen vor, die Erwärmung bei höchstens 2 Grad zu begrenzen, besser bei 1,5 Grad. Das schützt, so meinen Wissenschaftler, vor gravierenden Folgen: Der Meeresspiegelanstieg würde geringer ausfallen, das Meereis wäre als Kältefaktor stabiler, 20 bis 30 Prozent der Korallenriffe als Kinderstube der Ozeane könnten knapp überleben, das Dürre- und Überflutungsrisiko sinkt.

Ja. Das jedenfalls bestätigt zuletzt der 6. Sachstandsbericht des Weltklimarats vom August 2021:

"Der vom Menschen verursachte Klimawandel wirkt sich bereits auf viele Wetter- und Klimaextreme in allen Regionen der Welt aus. (…) Viele Veränderungen im Klimasystem werden in unmittelbarem Zusammenhang mit der zunehmenden globalen Erwärmung größer. Dazu gehören die Zunahme der Häufigkeit und Intensität von Hitzeextremen, marinen Hitzewellen und Starkniederschlägen, landwirtschaftlichen und ökologischen Dürren in einigen Regionen, das Ausmaß tropischer Wirbelstürme sowie Rückgänge des arktischen Meereises, von Schneebedeckung und Permafrost."

CO₂ hält sich 1.000 Jahre in der Atmosphäre, verstärkt also sehr lange den Treibhauseffekt. Selbst wenn sofort alle Emissionen gestoppt würden, würden die Klimawandelfolgen noch viele Dekaden auftreten.

Uneins ist die Wissenschaft hinsichtlich sich verstärkender Effekte. Wenn beispielsweise Methan aus tauenden Permafrostböden austritt und bestimmte Mengen dieses Gases frei werden, könnte es eine Art Klimawandel-Turbo geben. Das heißt, die Erwärmung würde noch schneller voranschreiten. Auch sind die Effekte der schmelzenden Landeismassen nicht genau vorherzusagen.

Anpassungsmaßnahmen sind die einzige Möglichkeit, sich schnell gegen die Folgen des Klimawandels zu schützen. Dazu gehören etwa die Schaffung von Überflutungsräumen, das Erhöhen von Deichen, orkanfeste Bauten, die Züchtung dürrebeständiger Nutzpflanzen und die Sicherung der Trinkwasserversorgung.

Diese Maßnahmen erfordern sehr viele Investitionsmilliarden. Nicht jedes Land kann sich das leisten, vor allem die Entwicklungsländer sind betroffen. Daher müssen neue Konzepte der klimawandelbedingten, internationalen Zusammenarbeit umgesetzt werden.

von Volker Angres und Christine Elsner, ZDF-Umweltredaktion

Kipppunkte sind erdsystemische Ereignisse von globaler Auswirkung, die nach menschlichem Ermessen nicht rückgängig gemacht werden können und den Klimawandel deutlich vorantreiben. Gefährliche Kipppunkte sind:

• das Auftauen der Permafrostböden in den nördlichen Breiten (Sibirien, Alaska, Kanada)
• das Abschmelzen der Landeismassen auf Grönland
• das Abholzen der Regenwälder Amazoniens
• die Veränderung des Golfstroms
• die Sättigung der Ozeane mit CO₂

In den dauerhaft gefrorenen Böden, den Permafrostböden, sind große Mengen organisches Material, also abgestorbene Pflanzen, enthalten. Tauen die Böden aufgrund der Erwärmung auf, verrottet das Pflanzenmaterial durch den Einfluss des Luftsauerstoffs, das Treibhausgas Methan wird freigesetzt. Methan hat ein rund 20-fach stärkeres Klimaerwärmungspotenzial als CO₂, hält sich aber mit rund zehn Jahren vergleichsweise kurz in der Atmosphäre.

Dennoch: Wenn eine genügend große Menge Methan nahezu zeitgleich frei wird, könnte sich die Erderwärmung drastisch beschleunigen. Tauende Permafrostböden werden bereits seit vielen Jahren beobachtet, die Methanmengen sind aber noch zu gering, um den Klimawandel merklich zu beeinflussen.

Ein internationales Team der University Leeds hat die Daten von 17 Satelliten-Missionen und 50 Messkampagnen ausgewertet. Das Ergebnis dieser neuen Eisbilanz zeigt (Stand 2023), wie viel die Eisschilde Grönlands und der Antarktis seit 1992 verloren haben.

Im Detail:

• Sowohl Grönland als auch die Antarktis verlieren so viel Eis wie noch nie seit Beginn der Messungen. In beiden Regionen beschleunigt sich das Abtauen rapide.
• Grönlands Eismasse hat seit 1992 um 4,8 Billionen Tonnen abgenommen. Im Schnitt lag die Abtaurate bei 169 Milliarden Tonnen Eis pro Jahr. Im Rekordjahr 2019 waren es dagegen 444 Milliarden Tonnen.
• Die Antarktis hat zwischen 1992 und 2020 gut 2,6 Billionen Tonnen Eis verloren. Weil die sehr kalten und hoch gelegenen zentralen und östlichen Teile der Antarktis bisher noch relativ stabil sind, tragen vor allem die rapide schrumpfenden Küstengletscher der Westantarktis zum Abtauen sei.
• Seit 1992 haben Grönland und die Antarktis den Meeresspiegel um 21 Millimeter erhöht. Knapp zwei Drittel des Schmelzwassers stammten dabei aus Grönland, wie die Auswertungen ergaben. Die Eisschmelze in Grönland und der Antarktis ist damit inzwischen für 25,6 Prozent des Pegelanstiegs verantwortlich.

Der Amazonas-Regenwald nimmt gewaltige Mengen Wasser auf und verdunstet es wieder. In der Atmosphäre bilden sich regelrechte Feuchtigkeitsflüsse, die auch die Niederschläge in Europa beeinflussen.

Intakte Wälder sind CO₂-Senken. Die Bäume nehmen CO₂ aus der Atmosphäre auf, per Photosynthese wird es in Kohlenstoff (C) und Sauerstoff (O) gespalten. Der Kohlenstoff dient dem Holzwachstum, der Sauerstoff wird frei. Derzeit sind bereits rund 17 Prozent der Amazonas-Regenwaldflächen abgeholzt. Sind etwa 25 Prozent erreicht, dann stirbt der Regenwald auch ohne Rodung langsam ab, weil die Feuchtigkeit fehlt. Eine wichtige CO₂-Senke wäre verloren.

Der Golfstrom transportiert warmes Oberflächenwasser aus den Subtropen bis in die Arktis. Gleichzeitig strömt kaltes Tiefenwasser von Norden nach Süden. Insgesamt sorgt diese Golfstromzirkulation in West- und Nordeuropa für ein mildes Klima.

Die Klimaerwärmung lässt nun arktische Eismassen schmelzen, das Süßwasser verändert den Salzgehalt im Meerwasser, die Dichte nimmt ab, das Wasser wird leichter und sinkt demzufolge weniger tief ab. Dadurch - so meinen Wissenschaftler - verlangsame sich die Zirkulation des Golfstroms. Geht dieser Prozess weiter, würde die Durchschnittstemperatur in Nord- und Westeuropa deutlich sinken, Niederschläge würden zunehmen und das maritime Ökosystem würde sich mit nicht absehbaren Folgen verändern.

Ozeane speichern bisher rund ein Drittel der menschengemachten CO₂-Emissionen. Doch irgendwann ist auch dieser gigantische Speicher voll. Ist das der Fall, würde das CO₂ in der Atmosphäre bleiben und den Klimawandel beschleunigen. Also bremsen die Meere den Klimawandel derzeit noch. 

Aber: CO₂ wird im Meerwasser gelöst, es entsteht Kohlensäure, das Wasser versauert. Ein hoher Säuregehalt schädigt die Kalkskelette der Korallen. Auch Muscheln und Krebse könnten keine stabilen Gehäuse mehr bilden. Hinzu kommt die Erwärmung der Weltmeere. Das Ökosystem rund um Korallenriffe ist ernsthaft gefährdet. Das sogenannte Korallensterben wurde bereits an mehreren Hotspots der Weltmeere nachgewiesen.

Treten die Kipppunkte ein, besteht nach Meinung der Klimaforscher die Gefahr, dass abrupte, drastische Klimaänderungen die Anpassungsmöglichkeiten der menschlichen Gesellschaft übersteigen. Folge könnten weitreichende Verwüstungen sein, eine Ernährungskrise oder eine ernsthafte Gefährdung der Trinkwasserversorgung. Teile der Erde würden unbewohnbar, Flüchtlingsbewegungen gigantischen Ausmaßes kämen in Gang.

Einen exakten Grenzwert, ab welchem globalen Temperaturniveau Kipppunkte überschritten werden, können Klimawissenschaftler nicht angeben. Daher werden statistische Temperaturkorridore festgelegt, in dem das Risiko für das Erdsystem wächst.

von Volker Angres und Christine Elsner, ZDF-Umweltredaktion

Ziel des Pariser Klimaabkommens von 2015 ist es, die Erderwärmung auf 2 Grad, idealerweise 1,5 Grad zu beschränken. Dazu müssen alle teilnehmenden Länder nationale Klimaschutzziele definieren. Für Deutschland ist dies im Klimaschutzgesetz festgelegt. Die dort formulierten Ziele für 2030 und 2045 gleicht ZDFheute mit der Veränderung des Treibhausgas-Ausstoßes im Vergleich zu 1990 ab.

Die Daten werden jährlich aktualisiert.

Die Klimakrise wird nicht allein durch den Ausstoß von CO₂, Kohlenstoffdioxid, verursacht. Auch Gase wie Methan zählen zu den Treibern des Klimawandels. Diese werden unter dem Begriff "Treibhausgase" zusammengefasst. Sie führen zum Treibhauseffekt, der die menschengemachte Erderwärmung verursacht.

Im Klimaschutzgesetz für Deutschland von 2019 sind deshalb Ziele für Treibhausgas-Emissionen in sogenannten CO₂-Äquivalenten festgelegt. Da beispielsweise eine Tonne Methan und eine Tonne CO₂ nicht die gleiche Wirkung auf den Treibhauseffekt haben, werden Methan und andere Gase zur Vereinfachung in CO₂-Äquivalente umgerechnet.

Das Umweltbundesamt veröffentlicht jedes Jahr neue Daten, darunter eine Vorjahresschätzung der Emissionen für das vorangegangene Jahr. Diese Schätzung ist vorläufig und wird in späteren Veröffentlichungen aktualisiert. Da sich mindestens jedoch der Trend (mehr oder weniger Emissionen) daraus ablesen lässt, verwendet ZDFheute bereits die Vorjahresschätzung.

Die absoluten Emissionen in Millionen Tonnen CO₂-Äquivalenten vergleicht ZDFheute mit dem Ausstoß im Jahr 1990, um zu erfassen, wie viel weniger Deutschland im Vergleich zu 1990 ausstößt. An diesem Jahr orientieren sich auch die Ziele im Klimaschutzgesetz.

Um Deutschlands Stromerzeugung klimaneutral zu machen, muss die Solar- und Windkraft ausgebaut werden. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme übersetzt die Vorgaben der deutschen Klimaschutzziele für 2030 in eine bestimmte Leistung, die in Gigawatt angegeben wird.

Die Daten werden monatlich aktualisiert.

Essenziell für eine Begrenzung der Erderwärmung durch den menschengemachten Klimawandel ist die Umstellung der Energiegewinnung von fossilen Brennstoffen wie Erdöl und Erdgas auf erneuerbare Energien.

Hierbei spielen in Deutschland Sonnenenergie (Photovoltaik) und Windenergie an Land und auf dem Meer die größte Rolle. Das Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) betreibt ein Portal mit Daten der bisher gebauten Energieleistung und Szenarien für den benötigten Ausbau.

Auf beide Quellen greift ZDFheute zurück, um daraus abzuleiten, wie weit Deutschland beim Ausbau der erneuerbaren Energien ist. Dazu werden die monatlich aktualisierten Stände der installierten Leistung von Wind- und Solarkraft verglichen mit den vom Fraunhofer ISE aufgestellten jährlichen Zielen.

Das verwendete Szenario des Fraunhofer ISE hat modelliert, wie Deutschland die Solar- und Windenergie ausbauen müsste, um bis zum Jahr 2030 das Ziel von 65 Prozent weniger Treibhausgas-Emissionen zu erreichen. Dieses Ziel wurde mit dem Klimaschutzgesetz beschlossen.

Die Kernkraft als emissionsarmer Ersatz für Brennstoffe wie Erdöl und Erdgas spielt in Ländern wie Frankreich eine große Rolle, in Deutschland jedoch keine, da die Bundesregierung 2011 den Ausstieg aus der Kernenergie beschlossen hat.

Seit dem 8. Juli 2022 berechnet ZDFheute den Ausbau-Wert anders: Bislang wurde angegeben, wie viel Leistung Deutschland schon aus erneuerbaren Energien erzeugen kann, im Vergleich dazu, wie viel Leistung aus erneuerbaren Energien nach den Berechnungen der Expert*innen vom Fraunhofer Institut bis zum Jahresende insgesamt nötig wäre.
Jetzt wird das auf neu installierte Leistung auf das aktuelle Jahr heruntergebrochen, um den Fortschritt Deutschlands beim Zubau von neuen Anlagen zu zeigen: Der Anteil der Leistung aus erneuerbaren Energien, die dieses Jahr installiert wurde, wird in Vergleich gesetzt zu den Berechnungen des Fraunhofer Instituts, wie viel Leistung im aktuellen Jahr neu installiert werden müsste.

ZDFheute vergleicht den aktuellsten Monatswert für Deutschland mit dem Mittelwert dieses Monats aus den Jahren 1881-1910. Ziel des Pariser Klimaabkommens ist die Begrenzung der Erderwärmung durch menschengemachten Klimawandel auf maximal 1,5 Grad Celsius. Die Erwärmung wird gemessen im Vergleich zur Temperatur zum Beginn der Industrialisierung Mitte des 19. Jahrhunderts.

Die Daten werden monatlich aktualisiert, zwischen der Aktualisierung für Deutschland und weltweit können allerdings einige Tage liegen.

Für eine Einordnung der aktuellen Klimaentwicklung in Deutschland zeigt ZDFheute, wie sich die Durchschnittstemperatur des letzten abgeschlossenen Monats im Vergleich zum langfristigen Mittel entwickelt hat. Das Mittel ist die Durchschnittstemperatur des jeweiligen Monats über die Periode von 1881 bis 1910. Dadurch lässt sich abschätzen, wie sehr die heutige Temperatur von der Temperatur vor der Industrialisierung abweicht.

Die Wissenschaft ist sich einig, dass der Großteil der menschengemachten Erderwärmung durch die Industrialisierung und die damit einhergehende Verbrennung von Kohle und anderen fossilen Brennstoffen verursacht wird.

ZDFheute verwendet für diese Grafik Zeitreihen des Deutschen Wetterdiensts (DWD), die seit 1880 in sehr verlässlicher Form vorliegen. Da auch diesen Werten wissenschaftliche Modelle zugrunde liegen, handelt es sich um Schätzwerte, die eine bestimmte Unsicherheit aufweisen. Der DWD berechnet die Unsicherheit für diese Daten nicht.

ZDFheute vergleicht den aktuellsten weltweiten Monatswert mit dem Mittelwert dieses Monats aus den Jahren 1881-1910. Ziel des Pariser Klimaabkommens ist die Begrenzung der Erderwärmung durch menschengemachten Klimawandel auf maximal 1,5 Grad Celsius. Die Erwärmung wird gemessen im Vergleich zur Temperatur zum Beginn der Industrialisierung Mitte des 19. Jahrhunderts.

Die Daten werden monatlich aktualisiert, zwischen der Aktualisierung für Deutschland und weltweit können allerdings einige Tage liegen.

Der Anstieg der weltweiten Durchschnittstemperatur wird mithilfe der Land- und Meeresoberflächen-Temperatur berechnet. ZDFheute verwendet die Daten der US-amerikanischen Non-Profit-Organisation Berkeley Earth. Die Organisation hat die globalen Temperaturwerte in einem Datensatz zusammengefasst, der monatlich aktualisiert wird und zurückreicht bis ins Jahr 1850.

In diesem Kontext ist es gängig, die Abweichung (Anomalie) der Temperaturen von einem langjährigen Mittelwert zu berechnen. Als langjährige Mittel verwendet ZDFheute die durchschnittlichen Monatstemperaturen im Zeitraum 1881 bis 1910. Dadurch lässt sich abschätzen, wie sehr die heutige Temperatur von der Temperatur vor der Industrialisierung abweicht.

Die Wissenschaft ist sich einig, dass der Großteil der menschengemachten Erderwärmung durch die Industrialisierung und die damit einhergehende Verbrennung von Kohle und anderen fossilen Brennstoffen verursacht wird.

Da auch diesen Werten wissenschaftliche Modelle zugrunde liegen, handelt es sich um Schätzwerte, die eine bestimmte Unsicherheit aufweisen. Die Unsicherheit ist zu Beginn der Messungen ab 1850 etwas größer und hat seitdem sehr stark abgenommen. Sie liegt für die letzten Jahrzehnte bei etwa einem Zwanzigstel Grad.

Satelliten messen seit 1993 den Meeresspiegel, davor wurden die Pegel an zahlreichen Orten erfasst. Die hier verwendeten Daten fassen die Ergebnisse mehrerer Satellitenmissionen zusammen. Grundsätzlich sind Abweichungen nach oben oder unten von etwa 4 Millimetern möglich. Gegenüber dem globalen Mittel kann der Meeresspiegel an einzelnen Orten schon deutlich stärker angestiegen sein.

Die Daten werden monatlich aktualisiert.

Den weltweiten Anstieg des Meeresspiegels können Satelliten sehr präzise erfassen. ZDFheute verwendet die Satellitendaten des französischen Nationalen Zentrums für Raumfahrtforschung (CNES). Die Daten fassen die Ergebnisse mehrerer Satellitenmissionen zusammen und sind daher umfassender als andere Quellen, etwa die der NASA.