Zerstörerische Hitzewellen

Hitze und Dürre können auch die Bodenorganismen beeinträchtigen. Bild: University of Manchester

Die Energie- und Klimawochenschau: Von kritischen Temperaturen für Wälder, Fische und Menschen und einer neuen Gefahr aus dem Mikroplastik

Während die Menschen auf der Nordhalbkugel noch unter der aktuellen Hitzewelle leiden, werfen wir einen Blick zurück auf das Jahr 2017. Gerade hat die National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) ihren offiziellen Klimabericht für das vergangene Jahr vorgelegt. Demnach war es nach 2016 und 2015 das drittwärmste Jahr seit Beginn der Aufzeichnungen.

Doch nicht nur die anhaltend hohe globale Durchschnittstemperatur ist besorgniserregend. Der Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre ist auf 405 ppm gestiegen, der Meeresspiegel war im Schnitt seit 1993 um 7,7 cm gestiegen und die Wassertemperaturen in den oberen Ozeanschichten erreichten Rekordwerte. Aufgrund der hohen Meerestemperaturen hielt die Korallenbleiche von Juni 2014 bis Mai 2017 an und hat verheerende Spuren hinterlassen. In manchen betroffenen Riffen sind über 95 Prozent der Korallen abgestorben. In den Polarregionen lag die Meereisbedeckung weit unter dem Durchschnitt, in der Arktis um 25 Prozent, in der Antarktis wurde am 1. Mai sogar die geringste Ausdehnung überhaupt gemessen.

Es lässt sich bereits erahnen, dass sich 2018 in die Reihe der wärmsten Jahre auf der Erde einfügen wird. Aktuell führt die Hitzewelle zu immer neuen Waldbränden, in Europa derzeit in Portugal und Spanien. In Kalifornien hat die Waldbrandsaison in diesem Jahr früher und heftiger begonnen als üblich. Auf der Karte der Wald- und Feuerschutzbehörde CALFIRE waren am Montagmorgen 25 aktive Brände verzeichnet.

Ein Brand im Norden des Bundesstaats hat am Wochenende das siebte Todesopfer gefordert. Innerhalb der letzten Woche sind 117.000 Hektar Wald verbrannt. Der Brand im Mendocino County hat eine Ausdehnung erreicht, die zwei Drittel der Fläche von Los Angeles entspricht. Der Direktor von CALFIRE, Ken Pimlott, sagte, der jetzige Zustand entspräche dem, was man normalerweise am Höhepunkt der Feuersaison sehen würde. Dabei würde diese gerade erst beginnen.

Bild: NOAA

Neben der Gefahr von Waldbränden haben Hitze und Trockenheit viele weitere negative Auswirkungen auf Menschen und Ökosysteme. Auch wenn der Wald in Deutschland glücklicherweise noch nicht brennt oder glücklicherweise schnell wieder gelöscht werden konnte, so drohen doch Trockenschäden und Baumsterben.

Der Bund für Umwelt und Naturschutz (BUND) fordert die Forstwirtschaft in dem Zuge auf, mehr artenreiche Laubmischwälder zu schaffen, die mehr Wasser im Boden speichern können als Wälder aus schnell wachsenden Nadelbäumen. Auch von der schwer getroffenen Landwirtschaft fordert der Umweltverband einen grundlegenden Umbau. Die industrielle Massentierhaltung trage mit ihren Treibhausgasemissionen zur Klimakrise bei. Tierbestände sollten reduziert und an die Fläche gekoppelt werden.

Gewässer haben mittlerweile für Fische kritische Temperaturen überschritten. Verschiedene Schweizer Medien berichten am Montagmorgen über ein größeres Fischsterben im Rhein. An Messstationen in Deutschland wurde die 28-Grad-Marke überschritten, ab der Fische und andere Tiere an Sauerstoffmangel sterben können. Das führt auch dazu, dass Kraftwerke und Industriebetriebe Kühlwasser nur noch mit Sondergenehmigung einleiten dürfen. So musste beispielsweise das Chemiewerk BASF in Ludwigshafen seine Produktion einschränken. Die Atomkraftwerke Philippsburg und Fessenheim mussten ebenfalls ihre Leistung drosseln.

Weniger sichtbar leiden Bodenorganismen unter Hitze und Trockenheit, was wiederum Auswirkungen auf ganze Ökosysteme haben kann, warnen Wissenschaftler der Universität Manchester. Bodenorganismen "produzieren" nicht nur den für den Ackerbau notwendigen Boden, sie reinigen auch Wasser und regulieren Treibhausgasemissionen, so die Wissenschaftler.

Sie untersuchten die Auswirkungen schwerer Dürre auf die Zusammensetzung von Mikrobengemeinschaften in Böden in Großbritannien. Dabei wurden von der Dürre betroffene Schlüsselorganismen identifiziert, die in Zukunft weiter untersucht werden sollen. "Diese Arbeit zeigt, dass fortwährende Dürren im Sommer die Bodenbiologie verändern werden. Das ist von Bedeutung, da wir die Ernährungssicherheit gewährleisten wollen, die von gesunden Böden abhängig ist", erklärte Nick Ostle vom Lancaster Environment Centre.

Hitzewellen können für Menschen auch direkt tödlich sein. Gerade älteren Menschen drohen bei höheren Temperaturen Kreislaufprobleme bis hin zu Herzversagen, Thrombosen oder Nierenversagen. Darüber hinaus gibt es aber eine Kombination aus Temperatur und Luftfeuchtigkeit, die auch für junge und gesunde Menschen innerhalb von sechs Stunden tödlich ist.

Diese Schwelle liegt bei einer Kühlgrenztemperatur von 35 Grad Celsius. Ab diesem Wert kann der menschliche Körper sich nicht mehr durch Schwitzen abkühlen. Bereits ein längeres Verweilen in einer Kühlgrenztemperatur ab 31 Grad Celsius kann zu Gesundheitsschäden bis hin zum Tod führen.

Hitzewellen mit derartigen Extrembedingungen könnten bis zum Jahr 2100 ausgerechnet die dicht besiedelte Nordchinesische Ebene treffen, wo derzeit 400 Millionen Menschen leben, wie aus einer Veröffentlichung in Nature Communications hervorgeht. In der fruchtbaren Ebene lebt ein großer Teil der Menschen von der Landwirtschaft. Dass das Land dafür bewässert wird, trägt zum fatalen Effekt bei, denn dadurch erhöht sich die Luftfeuchtigkeit. Die zukünftigen Klimabedingungen könnten Arbeiten im Freien quasi unmöglich machen. Für Bauern und Bäuerinnen ist dies eine existenziell bedrohliche Prognose, allerdings auch für die Ernährungssicherheit in ganz China. Zudem können 400 Millionen Menschen wohl kaum einfach umgesiedelt werden.

Nach der Analyse der Klimaforscher um Leitautor Elfatih Eltahir vom Massachusetts Institute of Technology ist die Durchschnittstemperatur in China in den letzten 50 Jahren stärker angestiegen als im globalen Durchschnitt. Hitzewellen traten in der Zeit immer häufiger auf und gewannen an Intensität. In vorangegangenen Studien hat Eltahir bereits die Gefahr tödlicher Hitzewellen in den Golfstaaten aufgezeigt.

Wissenschaftler der Universität Hawaii sind unterdessen auf ein weiteres bedrohliches Phänomen für das Klima gestoßen. Sie entdeckten, dass zerfallendes Mikroplastik Treibhausgase wie Methan oder Ethylen (auch Ethen genannt) freisetzt.

Das Forschungsteam um Sarah-Jeanne Royer maß die Emissionen verschiedener Plastikarten, die es Sonnenlicht ausgesetzt hatte. Polyethylen, eine der gängigsten Plastikarten, setzte dabei am meisten Methan und Polyethylen frei. Im Laufe des 212-tägigen Experiments nahmen die Emissionen zu, vermutlich weil das Plastik zerfiel und damit eine größere Oberfläche der Sonnenstrahlung ausgesetzt war. Diese Erkenntnis ist insofern beunruhigend, als dass auch die Unmengen von Plastik, die sich in der Umwelt befinden, zu immer kleineren Partikel zerfallen.

"Plastik stellt eine Quelle klimarelevanter Spurengase dar, die voraussichtlich zunehmen wird, wenn mehr Plastik produziert wird und sich in der Umwelt anreichert", erklärt David Karl, Ozeanograph an der Universität Hawaii. "Diese Quelle ist bei der Bemessung globaler Methan- und Ethylenkreisläufe noch nicht einkalkuliert, könnte aber von Bedeutung sein."

Bild: University of Hawaiʻi at Mānoa School of Ocean and Earth Science and Technology

Die Leitautorin der Studie Royer plädiert für einen Produktionsstopp für Einwegplastik: "Wenn wir die Mengen von Plastik betrachten, die an unseren Küsten angeschwemmt werden und Umwelteinflüssen ausgesetzt sind, sind unsere Ergebnisse ein weiteres Indiz dafür, dass wir die Produktion von Plastik, insbesondere von Einwegplastik stoppen müssen."

Royer will nun an Methoden arbeiten, um die Treibhausgasemissionen aus Plastikabfällen an Land und in den Meeren zu schätzen. Ursprünglich hatten Royer und Kollegen den Methanausstoß von Plastik durch Zufall entdeckt. Sie hatten messen wollen, wie viel Methan durch biologische Prozesse im Meerwasser freigesetzt wurde. Dafüŕ verwendeten sie Plastikflaschen, die sich schließlich als größere Emissionsquelle als das Meerwasser darin erwiesen, wie die BBC berichtet. An diesen Zufallsfund hatte Royer mit ihrer jetzigen systematischen Untersuchung angeknüpft.

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