Der Klimawandel ist Fakt

Die erwärmende Wirkung von CO2 ist völlig unumstritten. Nur ist sie über kurze Zeiträume wie 10 oder 15 Jahre relativ gering und wird von den nicht vorhersagbaren Zufallsschwankungen des Klimas überlagert, die eine ähnliche Größe haben. Beim Klimawandel geht es um gravierende Veränderungen über längere Zeiträume als 10 oder 15 Jahre, und über diese längeren Zeiträume dominiert die Erwärmung durch Treibhausgase.

Stefan Rahmstorf 14.08.2019

Dazu ein Artikel, erschienen am 13. 8.2019 in Spektrum’s SciLogs, von Prof. Stefan Rahmstorf [inkl. Links aus dem Originalartikel]

Hitze, Brände, Kachelmann

Der neue Sonderbericht des „Weltklimarats“ IPCC warnt erneut davor, dass steigende Temperaturen zu mehr Waldbränden führen. Warum ist das so?

Am Donnerstag ist der Land-Bericht des IPCC erschienen. Dort geht es einerseits darum, wie unsere gegenwärtigen Landnutzungspraktiken zur Klimakrise beitragen: sie sind für nahezu ein Viertel der Treibhausgasemissionen weltweit verantwortlich. Andererseits handelt der Bericht davon, wie die Erderwärmung die Land- und Forstwirtschaft und die natürlichen Ökosysteme gefährdet. Neben der Besorgnis erregenden Gefährdung der Ernährungssicherheit zieht sich an vielen Stellen ein weiteres Thema durch den IPCC-Bericht: die wachsende Waldbrandgefahr im Zuge der globalen Erwärmung.

Schemagrafik zu den mit der Erwärmung steigenden Waldbrandrisiken. Quelle: Zusammenfassung für Entscheidungsträger des neuen IPCC-Berichts.

Während der Pressekonferenz des IPCC brannten riesige Waldgebiete in Sibirien und Alaska. Laut Einschätzung von Mark Parrington vom Copernicus Atmosphere Monitoring Service haben die Brände ein „beispielloses Ausmaß“ erreicht, und sie seien zweifellos durch die in der Arktisregion kräftig gestiegenen Temperaturen mitverursacht worden. Auswertung von Holzkohle in Sedimentbohrkernen legt nahe, dass die Zunahme der Feuer in den borealen Wäldern ein seit mindestens 10.000 Jahren einmaliges Niveau erreicht hat.

Auf den ersten Blick mag das überraschen, denn in einem wärmeren Klima nimmt erstens global gesehen die Verdunstungsrate zu und damit auch die weltweiten Niederschläge, denn laut Verdunstungsformeln steigt die Verdunstungsrate mit der Temperatur, wenn die anderen Parameter (z.B. die relative Luftfeuchte) konstant bleiben. Zweitens nimmt auch der Wasserdampfgehalt der Atmosphäre zu. Das liegt daran, dass der Wassergehalt der Atmosphäre hauptsächlich dadurch reguliert wird, dass Wasser zunehmend ausregnet wenn die Atmosphäre „zu voll“ ist – d.h. wenn die relative Luftfeuchte zu hoch wird. Dadurch bleibt bei einer Klimaerwärmung die global gemittelte relative Luftfeuchte in erster Näherung konstant. Damit steigt aber der gesamte Wassergehalt der Atmosphäre mit der Temperatur (siehe Abb. 2) – was wiederum die Erwärmung verstärkt, weil Wasserdampf ja ein Treibhausgas ist.

Trotzdem nehmen Dürren und damit Brandgefahr in einem wärmeren Klima zu. Die Verteilung der Niederschläge verändert sich – mehr Wasser kommt als Starkregen vom Himmel, dazwischen werden die Pausen länger. Und gerade in ohnehin trockenen Gebieten nehmen Niederschläge eher ab.

Doch selbst wenn die Niederschläge gleich blieben, würden Dürren zunehmen. Denn bei höheren Temperaturen geht die Bodenfeuchte schneller durch Verdunstung verloren, und die Vegetation trocknet schneller aus. Letzteres kennt jeder von Föhn, Wäschetrockner oder Dörrapparat, die aus gutem Grund mit Wärme arbeiten.

Der IPCC-Autor Louis Verchot drückte es so aus:

“Wenn die Biosphäre wärmer wird, steigern wir die Verdunstung. Und wenn die Verdunstung ansteigt, trocknen Ökosysteme aus und brennen, wo sie das normalerweise nicht tun würden.“

Ich betone dies deshalb, weil der TV-Moderator und Betreiber eines kommerziellen Wetterdienstes Jörg Kachelmann diesen Sommer vehement darauf bestanden hat, die Temperatur sei völlig irrelevant für die Waldbrände (dazu unten mehr für die, die es interessiert).

Warum Hitze die Waldbrandgefahr erhöht

Die Erfahrungstatsache, dass Hitze die Waldbrandgefahr steigert, wird weltweit in den meisten Waldbrand-Gefahrenindikatoren verwendet, in die neben anderen Parametern auch die Temperatur eingeht: zum Beispiel im kanadischen Forest Fire Weather Index (siehe folgende Grafik) oder dem australischen Forest Fire Danger Index.

Abb. 1 Schemagrafik zur Berechnung des kanadischen Forest Fire Weather Index. Quelle

Die Zusammenhänge sind auch vielfach wissenschaftlich untersucht worden. Der Canadian Forest Service schreibt in einer Studie (Wang et al. 2015):

“Obwohl die Windgeschwindigkeit der primäre meteorologische Faktor sein kann, der das Brandwachstum eines einzelnen Feuers beeinflusst, deuten zahlreiche Studien darauf hin, dass die Temperatur die wichtigste Variable ist, die die jährliche Waldbrandaktivität insgesamt beeinflusst, wobei wärmere Temperaturen zu einer erhöhten Brandaktivität führen.”

Der physikalische Mechanismus hinter diesem empirischen Zusammenhang wurde vor einigen Jahren von Richard Seager von der Columbia University und mehren Kollegen ausführlich in der Fachliteratur dargestellt .  

Der entscheidende Faktor ist das „vapor pressure deficit (VPD)“, auf Deutsch Sättigungsdefizit oder „Dampfhunger“ – ein Maß für die Trockenheit der Luft, das schon 1936 von Anderson vorgeschlagen wurde – genau wegen seiner Relevanz für die Austrocknung von Pflanzen. Klingt kompliziert, ist aber leicht zu verstehen: das Sättigungsdefizit entspricht der Wasserdampfmenge, die die Luft noch aufnehmen kann, bis sie gesättigt ist. Je höher das Sättigungsdefizit, desto mehr Wasser verliert eine Pflanze. (Daher ist dies z.B. eine entscheidende Größe bei der Steuerung von Gewächshäusern.)

Bei konstanter Feuchte – egal ob bei konstantem Wasserdampfgehalt oder konstanter relativer Luftfeuchte – nimmt das Sättigungsdefizit exponentiell mit steigender Temperatur zu, siehe folgende Grafik.

Abb. 2 Sättigungsdefizit oder “Dampfhunger” der Luft nennt man den Abstand vom aktuellen Wasserdampfgehalt der Luft zur Sättigungslinie. Am Beispiel mit konstant 60% relativer Luftfeuchte ist der Dampfhunger bei 20 °C (grüner Balken) und 35 °C (roter Balken) gezeigt.

Das ist der Grund, weshalb Vegetation schneller austrocknet und Bodenfeuchte schneller verloren geht, wenn es heiß ist. Das erklärt z.B. auch der Fachdienst Wildfire Today. Eine aktuelle Studie führt die dramatische Zunahme der Waldbrände in Kalifornien seit den 1970ern fast vollständig auf das zunehmende Sättigungsdefizit infolge der Erwärmung zurück (Williams et al. 2019).

Zusammenfassend kann man also sagen, dass es in der Wissenschaft unumstritten ist, dass höhere Temperaturen die Waldbrandgefahr erhöhen. Die empirischen Daten zeigen dies, die Physik dahinter ist gut verstanden, und Behörden in vielen Ländern nutzen diese Tatsache seit jeher in ihren Warnstufen zur Brandgefahr. Und selbstverständlich glaubt niemand, dass dies der einzige Einflussfaktor ist.

Kachelmann

Wie angekündigt hier noch einige Worte zu Kachelmann, der in Artikeln und zahlreichen Tweets vehement bestreitet, dass die Temperatur irgendeinen Einfluss auf die Brandgefahr hat. So schrieb er in einer Kolumne: „Hitze erzeugt keine Waldbrände und ist völlig irrelevant.“ Der erste Teil stimmt natürlich insofern, als Hitze alleine keine Waldbrände erzeugt (aber das behauptet auch niemand), aber der zweite Teil ist klar falsch: Hitze ist keineswegs irrelevant. Kachelmann beansprucht für sich Expertise aus seiner Zeit als Waldbrandmeteorologe in Kanada, ist aber offenbar selbst mit dem dortigen Forest Fire Weather Index und den kanadischen Studienergebnissen nicht vertraut.

Seine Argumente sind simpel: „Wo es sehr heiss ist, trocknet trotzdem manchmal nichts. […] Weil es nicht auf die Temperatur, sondern auf die Luftfeuchtigkeit ankommt.“ Das ist ein schönes Beispiel für monokausales Denken; in der etwas komplexeren Realität kommt es eben auf beides an. Dass es im Sommer öfter brennt als im Winter erklärt Kachelmann mit „der Zahl der Deppen, die draußen sind“. Das dürfte allerdings in abgelegenen Regionen Alaskas und Sibiriens weniger zutreffen, wo die Feuer wahrscheinlich durch Blitze entzündet wurden. Und dass durch Hitze mehr verdunstet und die Vegetation schneller bzw. stärker austrocknet? Kann keinen Einfluss haben, denn: „Wenn es lange trocken war, gibts im Wald nichts mehr zu verdunsten.“  Ja genau – und dass ein Föhn wirkungslos ist sieht man daran, dass er trockenes Haar nicht weiter trocknet.

Eine vernünftige sachliche Diskussion mit Herrn Kachelmann ist leider nahezu unmöglich, da er kaum auf konkrete Sachargumente antwortet. Schon im Juni wies ich auf Twitter darauf hin, dass in den australischen Forest Fire Danger Index die Temperatur eingeht. Von @Kachelmannwetter kam nur die Rückfrage „Warum?“ – obwohl ich den Link mit vollen Erklärungen angegeben hatte. Ein Doktorand des TROPOS-Instituts in Leipzig machte sich die Mühe, die entsprechenden Textstellen aus dem Paper hinter dem FFDI zu zitieren – keine Reaktion.

Ich postete eine Liste von Studien aus meiner Abteilung am Potsdam-Institut, u.a. eine Untersuchung der Performance von einer Reihe von Waldbrand-Gefahrenindikatoren für Deutschland (Holsten et al. 2013). – keine Antwort in der Sache.

Zwei Forstwissenschaftler widersprachen Kachelmann und verlinkten Studien – sachliche Antwort wieder Fehlanzeige, auch auf meine explizite Nachfrage nach seinen Gegenargumenten.

Kachelmanns Methode sind weniger Sachargumente als Unterstellungen und Beleidigungen. Diese Erfahrung hatte ich bereits 2017 gemacht, als ich in einem Artikel den Forschungsstand zum Zusammenhang von Klimawandel und zunehmenden Wetterextremen dargestellt habe, und Kachelmann mit wüsten Beschimpfungen antwortete (kurz zusammengestellt als Zeitrafferzitat unter meinem damaligen Artikel).

In der aktuellen Diskussion arbeitete er mit Behauptungen wie die, „dass es den meist potsdämlich-berlinesken Doomsday-Heulbojen nur um die eigene Förderkohle (und manchen Fernsehmeteorologen um die schön schauerlichen Klimavorträge bei der Kreissparkasse) und nicht um die Welt geht […].“

Die Wortschöpfung „potsdämlich“ gefällt ihm so gut, dass er sie seit Jahren immer wieder verwendet, auch als Hashtag.

Eine Twitter-Nutzerin „Stefanie“ (laut Selbstbeschreibung eine Wissenschaftlerin) postete die – für das physikalische Verständnis entscheidende – Dampfdruckkurven (Abb. 2), und wurde von Kachelmann wie folgt abgekanzelt:

“Ausgangspunkt der Diskussion ist die lustige Behauptung mancher Professoren (mit anderem Fachgebiet) und die bedeutende Überzeugung der gretinisiert hysterischen Massen (mit abgewähltem Physik-Curriculum), dass bei uns die “Hitze” Waldbrände auslösen würde – und zum “Beweis” derlei irrelevante Graphiken postet. Ja, in warme Luft passt mehr Wasser ein als in kalte Luft. Das spielt aber für unsere Waldbrände keine Rolle. Das Problem ist die Entkernung naturwissenschaftlicher Bildung seit langer Zeit. Das führt nicht nur dazu, dass Krankenkassen völlig wertlose Homöopathie bezahlen. Das führt auch dazu, dass sie generell denken, sie könnten zu allem, auch zur Physik, eine “Meinung” haben, die man respektieren müsse. Das ist nicht der Fall. Es geht um Fakten.”

Nur sind die Fakten halt nicht auf Kachelmanns Seite, und er diskutiert nicht gerne darüber. Sein Twitter-Verhalten ähnelt dem von US-Präsident Trump: markige Behauptungen posten ohne Rücksicht auf deren Wahrheitsgehalt, und wer ihn widerlegt wird unflätig beschimpft. Kachelmann ist zwar nicht so dumm, die globale Erwärmung an sich oder ihre Verursachung durch den Menschen zu bestreiten, wie es die AfD tut, aber er gehört zum dritten Typus von „Klimaskeptikern“, der versucht, die Folgen der Erwärmung herunterzuspielen. Dieser Typ stellt die „Klimaleugner“ und die angeblich „alarmistischen“ Klimaforscher auf eine Stufe als gleichermaßen verblendet, um sich dann selbst in der vermeintlich goldenen Mitte zu verorten. Gemeinsam haben alle drei Typen von „Klimaskeptikern“, dass die wissenschaftlichen Erkenntnisse nicht zu ihrem Narrativ passen, und dass ihre Hauptmethode daher die Diffamierung von Wissenschaftlern ist.

Nein, die Wahrheit liegt nicht in der Mitte zwischen Wissenschaft und Tollhaus. Cartoon von Tom Toles aus dem Buch Der Tollhauseffekt

Beachtenswert ist bei dem obigen Zitat das Wort „gretinisiert“ – immer wieder bezeichnet Kachelmann Greta Thunberg und die Schülerbewegung Fridays For Future als „Gretins“ – eine Wortschöpfung aus „Greta“ und „Kretin“, also Idiot. In der rechtspopulistischen Schweizer Wochenzeitung Weltwoche schrieb Kachelmann zum Beispiel:

“Die erleuchteten jungen Gretins, die nach Jahren des ununterbrochenen Blicks nach unten ins Telefon neuerdings zum Himmel blicken, sehen dort viele Dinge zum ersten Mal und sind entsprechend sehr beunruhigt …”

Mit der Diffamierung als Schwachsinnige oder Entwicklungsgestörte (auch das ja eine Bedeutung von Kretin) reiht sich Kachelmann ein in eine Serie widerlicher persönlicher Angriffe auf Greta Thunberg und ihre Mitstreiter. Statt sachlich zu argumentieren werden minderjährige Schüler gemobbt. Damit hat er sich selbst weit außerhalb eines zivilisierten, sachlichen Disputs ins Abseits gestellt.

Kleine Ironie am Rande: ebenfalls in der Weltwoche bezeichnet Kachelmann meinen geschätzten Schweizer Kollegen Reto Knutti als seinen „wissenschaftlichen Leuchtturm“. Doch nicht nur vertritt Knutti im Hinblick auf zunehmende Wetterextreme durch den Klimawandel den Stand der Wissenschaft und nicht die verharmlosenden Thesen Kachelmanns. Knutti gehört zudem zu den Initiatoren und Erstunterzeichnern der Stellungnahme, mit der sich mehr als 26.000 Wissenschaftler aus der Schweiz, Deutschland und Österreich hinter die “Gretins” gestellt haben. Mit der klaren Aussage: die Schüler haben recht!

Mein Rat: man sollte immer sehr skeptisch sein, wenn Nicht-Wissenschaftler behaupten, alles besser zu wissen als professionelle Forscher. Vor allem wenn dies mit schriller Polemik und Verschwörungstheorien daherkommt (die geldgierigen Forscher!) sollte eigentlich jeder merken, woher der Wind weht.

Als Ergänzung: Ein Tweet von Roger Köppel, der den Klimawandel ja auch leugnet!

Greta Thunberg hat keine Ahnung von Physik, Meteorologie oder Klimatologie, aber sie wird an grosse Klimakonferenzen eingeladen. Das beweist, dass diese Klimakonferenzen keine wissenschaftlichen, sondern politische Veranstaltungen sind. Agitation statt Reflexion. by https://twitter.com/KoeppelRoger/status/1161910603981737984

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