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Schatten für die überhitzte Erde

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Schatten für die überhitzte Erde

Der zornige, alte Mann ist leise geworden. Paul Crutzen, 75, ehemaliger Leiter des Max-Planck-Instituts für Chemie, der 1995 den Chemie-Nobelpreis für die Erforschung des Ozonlochs bekommen hat und bekannt ist als streitbarer Klimaschützer, will nichts mehr sagen zu Schwefelbomben in der Atmosphäre. "Ich beschäftige mich nicht mehr mit diesen Fragen", sagt Crutzen, "finden Sie einen anderen."

Vor zwei Jahren hat das noch ganz anders ausgesehen. Da hatte Crutzen die wissenschaftliche Fachwelt mit einem geradezu schockierend unkorrekten Vorschlag aufgerüttelt: 1,5 Millionen Tonnen winziger Schwefeldioxid-Partikel, mithilfe von Ballons in 10 bis 50 Kilometer Höhe ausgestreut, würden ausreichen, den Klimawandel zu stoppen, hatte Crutzen in der Zeitschrift "Climatic Change" vorgerechnet. Und die Kosten gleich mit: zwischen 25 und 50 Milliarden US-Dollar pro Jahr. "Das Beste wäre natürlich, die Emission von Treibhausgasen so zu reduzieren, dass es nicht notwendig ist, mit Schwefel in der Stratosphäre zu experimentieren", schreibt er. "aber zurzeit sieht das aus wie ein frommer Wunsch."

Der Vorschlag hat tatsächlich etwas Bestechendes: Keine mühsamen, jahrelangen politischen Verhandlungen mehr, keine fruchtlosen Appelle an die menschliche Vernunft, keine neuen Gesetze und Regulierungen, kein Verzicht auf Wirtschaftswachstum und nur wenig Zusatzkosten – und die Gefahr des Klimawandels wäre trotzdem gebannt: "GeoEngineering" wird dieses Kunststück genannt. Kritikern dieses Konzeptes gelten solche Pläne als Ausgeburten des großtechnischen Machbarkeitswahns – letzte Zuckungen einer aussterbenden Spezies technikgläubiger Besserwisser, die der Notwendigkeit von Kohlendioxid-Reduktion durch abenteuerliche Tricks entgehen wollen, deren Folgen und Nebenwirkungen niemand absehen kann: Da soll die Erde durch gigantische Sonnensegel im All beschattet werden, die Ozeane gedüngt, Wolken künstlich aufgehellt oder eben Tonnen von Schwefel in die obere Atmosphäre geblasen werden. Doch Halt: Spätestens seit Crutzens umstrittenem Aufsatz geraten die Kritiker des Geo-Engineering zunehmend in die Defensive.

"2006 war der Wendepunkt", sagt der Klima-Experte Ken Caldeira. "Seit rund zwei Jahren hat sich das Klima in der Diskussion spürbar geändert." Caldeira, Leiter des Labors für "Globale Ökologie" der Stiftung "Carnegie Institution of Washington", spricht langsam und bedächtig – und hebt am Schluss des Satzes die Stimme, was jeder Aussage einen fast fragenden Tonfall verleiht. Mitten im Gespräch entschuldigt er sich "nur für dreißig Sekunden", um seine Katze zu füttern, die ihm später maunzend um die Beine streicht. Doch von Caldeiras bedächtiger Art darf sich niemand täuschen lassen: Der sanfte Gelehrte und Öko-Aktivist gilt als einer der umtriebigsten Verfechter großtechnischer Klimamanipulation, hat Dutzende von Aufsätzen und Studien dazu verfasst und taucht auf jeder namhaften internationalen Tagung zum Thema auf.

Ein Wandel vom Paulus zum Saulus? Was hat den Forscher, der in den achtziger Jahren Großdemos gegen Atomenergie organisierte, zu seiner heutigen Position gebracht? Vor allem die Sorge um den Zustand der Welt, sagt Caldeira. "Wenn wir weiter Geländewagen fahren und Kohlekraftwerke bauen, wenn weiter das Grönland-Eis schmilzt, Methan aus den Permafrostböden austritt und die Eisbären aussterben, was dann? Wenn es nun tatsächlich möglich wäre, eine Art Schild in der Stratosphäre zu bauen? Sollte man dann das Ökosystem in Grönland kollabieren lassen, nur um der Gesellschaft beizubringen, dass es falsch ist, was wir tun?" Caldeira steht mit seiner Meinung nicht allein.

"Die Sorge, dass die Weltgemeinschaft den Klimawandel nicht in den Griff bekommen könnte, wächst unter Wissenschaftlern einfach immer schneller", sagt auch Professor Anders Levermann vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung. "Dieses Jahr ist wieder einmal das Jahr mit dem meisten CO2-Ausstoß in der Geschichte – das haben wir eigentlich fast jedes Jahr." Und selbst eine konservative Organisation wie die ehrwürdige britische Royal Society hat im Oktober eine elfköpfige Arbeitsgruppe eingerichtet, die das Konzept des Geo-Engineering prüfen soll. Bereits Ende des kommenden Jahres soll die Kommission politische Empfehlungen zu den machbarsten Vorschlägen, das Klima großtechnisch zu kontrollieren, abgeben.

Schatten für die überhitzte Erde

Denn die Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosphäre steigt schneller, als selbst in den pessimistischen Szenarien des Internationalen Klimarats bisher angenommen wurde: Lag der Anstieg noch in den neunziger Jahren bei etwa einem Prozent pro Jahr, stieg der Zuwachs in den Jahren 2000 bis 2004 jährlich bereits auf drei Prozent. Dieser Anstieg ist vor allem deswegen ein Alarmzeichen, weil das Kohlendioxid, das einer der wesentlichen Verursacher des von Menschen gemachten Klimawandels ist, sehr lange in der Atmosphäre bleibt und sich der Gehalt an CO2 immer weiter aufsummiert.

Rund die Hälfte des von Menschen durch Verbrennung fossiler Brennstoffe jemals erzeugten Kohlendioxids befindet sich noch immer in der Atmosphäre. Mit den entsprechenden Folgen: Vor 1800, dem Beginn der sogenannten industriellen Revolution, fanden sich rund 280 Teile CO2 pro Millionen Moleküle (ppm) in der Atmosphäre – insgesamt entspricht das etwa 586 Gigatonnen Kohlenstoff. Heute belaufen sich die Zahlen auf über 380 ppm oder rund 790 Gigatonnen. Selbst wenn wir die CO2-Emission auf einem Niveau stabilisieren wollten, das doppelt so hoch ist wie vor der industriellen Revolution – dieses Niveau liegt ein Grad über dem Schwellwert für eine gefährliche Erwärmung –, müssen wir alle zukünftigen Emissionen auf rund 600 Gigatonnen begrenzen. Das entspricht rund sechs Gigatonnen pro Jahr – zurzeit sind wir bereits bei etwa acht Gigatonnen mit weiter steigender Tendenz.

Wenig verwunderlich also, dass Wissenschaftler wie Paul Crutzen vor allem nach einer schnellen Lösung suchen. Dass es die durchaus geben könnte, hat der Vulkan Pinatubo auf den Philippinen 1991 gezeigt: Bei seinem Ausbruch schleuderte der Vulkan nicht nur Lava und Felsbrocken auf die Insel, sondern blies auch geschätzte 10 bis 20 Millionen Tonnen Schwefeldioxid bis in die zehn Kilometer hohe Stratosphäre. Es reduzierte die Sonneneinstrahlung um etwa zwei Prozent mit dem Ergebnis, dass sich die Oberfläche der Erde im folgenden Jahr um 0,5 bis 0,8 Grad Celsius abkühlte.

Wie viel Schwefel nötig wäre, um eine Verdopplung des CO2-Gehaltes in der Atmosphäre zu kompensieren, ist umstritten: Tom Wigley vom National Center for Atmospheric Research (NCAR) der USA glaubt, dass man fünf Millionen Tonnen Schwefel brauchen würde. Paul Crutzen und Philip J. Rasch hingegen hatten berechnet, dass 1,5 Millionen Tonnen ausreichen – wenn man kleinere Teilchen nimmt als die, die von Vulkanen ausgestoßen werden.

"Es gibt verschiedene Möglichkeiten, das Zeug da hochzubringen. Das ist nur eine Frage der Kosten – kein technisches Problem", sagt Caldeira. "Der Vorteil von Schwefel ist, dass Schwefeldioxid unter Druck flüssig wird. Man könnte es als Flüssigkeit hochpumpen, sich als Gas ausbreiten, oxidieren und dabei kleine Partikel bilden lassen." Kosten würde dieser Rettungsplan lediglich zwischen 20 und 50 Milliarden Dollar – verglichen mit den zwei bis drei Prozent des weltweiten Bruttoinlandsproduktes (rund 1000 Milliarden Dollar), die laut dem 2006 veröffentlichten Stern-Report für die Emissionsminderung und einen Umbau der Energieversorgung zu zahlen wären, ein echtes Billigangebot. Als gefährlichste mögliche Nebenwirkung einer solchen Kur gilt allerdings die Entstehung eines neues Ozonlochs: Die Ozonschicht, die uns vor dem energiereichen ultravioletten Licht der Sonne schützt, wird von Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW) angegriffen. Zwar werden diese FCKW seit dem Montreal-Protokoll von 1987 international nicht mehr verwendet, aber ein Teil dieser Stoffe ist noch immer in der Atmosphäre – und die Abbaureaktion der Ozonschicht geschieht bevorzugt in Anwesenheit von Schwefelsäure. Das SO2 in der Stratosphäre könnte also erneut zu einem Abbau von Ozon führen. Simone Tilmes, ebenfalls Klimaforscherin am NCAR, warnt deshalb: Bis zu 30 Prozent der Ozonschicht könnte bei einer solchen Aktion abgebaut werden.

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Dazu kommt: Der Schwefel hält sich nur für ein oder zwei Jahre in der Stratosphäre – muss also permanent nachgeliefert werden. Experten nennen das ein "Damokles-Szenario": "Stellen Sie sich vor, wir machen weiter wie bisher, bis wir keine Kohle, kein Öl und kein Gas mehr haben. Dann sind wir bei wenigstens fünf Grad Erwärmung gegenüber vorindustriellen Temperaturen", erklärt Levermann. "Wir kühlen aber mit Aerosolen runter, sodass die Temperaturen vorindustriell bleiben. Und nun gibt es irgendeinen Grund, dass dieser Mechanismus stoppt – Krieg oder so. Dann schießen die Temperaturen innerhalb weniger Jahre um fünf Grad in die Höhe. Das ist wie ein Hammerschlag auf den Amboss. Niemand weiß, was dann passiert."

Statt die Sonneneinstrahlung zu dämpfen, sollte man daher vielmehr das Übel an der Wurzel packen, indem das Kohlendioxid aus der Luft geholt wird, argumentieren andere Wissenschaftler. Dazu empfehlen sie eine Düngung der Weltmeere, damit mehr Algen CO2 aufnehmen. Sterben die Algen ab und sinken auf den Meeresgrund, würde so ein Teil des aufgenommenen CO2 für lange Zeit aus dem Kohlenstoff-Kreislauf entfernt. Das US-Unternehmen Planktos wollte Gewässer vor den Galapagos-Inseln düngen und dafür CO2-Ausgleichszertifikate verkaufen – musste seinen Betrieb allerdings im Februar 2008 aus finanziellen Gründen einstellen. Mit Climos und der australischen Ocean Nourishment Corporation (ONC) existieren aber noch zwei ähnliche Unternehmen: Climos will frühestens 2009 einen Feldversuch starten, ONC hat nach eigenen Angaben sogar die Genehmigung für einen Versuch vor der Küste der Philippinen.

Zurzeit schlucken die Weltmeere rund zwei Gigatonnen Kohlenstoff pro Jahr – ein Teil davon wird im Wasser gelöst, ein Teil von Algen aufgenommen. Wie viel auf das Konto der "biologischen Pumpe" geht, ist allerdings nicht klar. Und damit bleibt auch der Effekt einer Düngung Spekulation: Frühe Modellrechnungen haben ergeben, dass mit Eisendüngung 50 bis 100 ppm CO2 aus der Atmosphäre zu holen wären – neue Simulationen, die mehr biochemische Prozesse berücksichtigen, zeigen eher einen Effekt in der Größenordnung von zehn ppm.

Immerhin: Rund ein Viertel der Ozean-Oberflächengewässer sind reich an Nitraten oder Phosphaten, aber arm an Biomasse, schreibt der britische Meeresforscher John Shepherd, der die Geo-Engineering-Kommission der Royal Society leitet, in einer Sonderausgabe der Fachzeitschrift "Philosophical Transactions". Setzt man diesem Wasser sogenannte Mikro-Nährstoffe wie Eisen zu, entwickelt sich eine intensive Algenblüte: "Seit 1993 sind zwölf Experimente mit Eisendüngung durchgeführt worden. Alle Experimente haben einen signifikanten Effekt auf das Wachstum des Phytoplanktons gezeigt. Der Netto-Export von Kohlenstoff in tiefere Meeresschichten durch abgestorbenes Plankton ist jedoch in keinem dieser Experimente gemessen worden", schreibt Shepherd. Über die Kosten und den Energieaufwand dieser Methode gäbe es zudem "keine seriösen Untersuchungen". Ebenso wenig zu den möglichen Nebenwirkungen: Kritiker dieser Methode befürchten, es könne zur Ausbildung extrem sauerstoffarmer Zonen am Meeresgrund kommen, genauso wie zu einer explosionsartigen Vermehrung giftiger Algen.

Solche Nebenwirkungen völlig vermeiden könnte eine Methode, die auf den Weltraum ausweicht, sagen Jerome Pearson, John Oldson und Eugene Levin vom US-Unternehmen "Star Technology and Research". Sie wollen die Erde ganz ernsthaft mit einem oder mehreren Ringen – ähnlich denen um den Saturn – abschatten, um sie zu kühlen: In einem 2006 in der Fachzeitschrift "Acta Astronautica" veröffentlichen Aufsatz rechnen die drei Wissenschaftler detailliert vor, dass dieser Trick tatsächlich funktionieren könnte. Läge der Ring auf einer Umlaufbahn, die zwischen 1,2 und 1,8 Erdradien groß ist, um den Äquator, und bestünde er aus Teilchen, die im Schnitt einen Durchmesser von einem halben Millimeter haben, würde man damit die wärmsten Teile der Erde am effektivsten kühlen: nach Berechnungen mit einem einfachen, eindimensionalen Klimamodell um zwischen 1,1 und 1,6 Grad Celsius. Zwei "Schäferhund-Asteroiden" auf der äußeren und inneren Umlaufbahn würden das allmähliche "Ausfransen" der Ringe durch gegenseitige Anziehung der Partikel oder zufällige Kollisionen drastisch vermindern – der Ring sollte für rund tausend Jahre halten. Um den Ring zu erzeugen, müsste man allerdings rund 2x1014 Kilogramm Gestein in die Umlaufbahn bringen.

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Pearson, der sich selbst als "Erfinder des Raumaufzuges" bezeichnet, argumentiert aber, die Kosten würden nur "einen Bruchteil" dessen ausmachen, was die vom Weltklimarat (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) veranschlagten Emissionsminderungen an wirtschaftlichen Schäden verursachen würden.

Michael Khan, Missionsanalytiker der europäischen Raumfahrtagentur Esa, hält die Pläne dennoch für unrealistisch: "Diese Schäfermonde, die deutlich über einen Kilometer groß sein müssen. Wollen wir solche Brummer wirklich in nur etwa 1300 Kilometer Höhe in einer Kreisbahn über dem Äquator haben?", fragt Khan. "Was, wenn dabei etwas schiefgeht?" In jedem Fall sei jedoch mit einer erheblichen Störung des Satellitenbetriebes um die Erde zu rechnen, sagt Kahn. "Selbst ohne Ring sind wir schon an dem Punkt, wo sich die Population von Weltraumschrott verselbstständigt."

Vorschläge zur Rettung der Erde gibt es mittlerweile genug – die Aufzählung ließe sich noch um mindestens das Doppelte erweitern. "Wie die Vergangenheit lehrt, bringt steigender Leidensdruck den Ingenieur dazu, technische Lösungen zur Linderung des aktuellen Problems zu finden", sagt Peter Wilderer, "es ist nur eine Frage der Zeit, bis das geballte Wissen der Natur- und Technikwissenschaften Technologien zur Beherrschung des globalen Klimas hervorbringen wird." Gemeinsam mit dem Club of Rome hat der emeritierte Professor der TU München im Herbst eine exklusive internationale Tagung organisiert, um – abseits der Öffentlichkeit – über "Die Kunst, verantwortungsvoll mit unserem Planeten umzugehen" zu diskutieren. Das Fazit der versammelten Experten: Es ist unbedingt nötig, die Folgen einer großtechnischen Klimabeeinflussung mithilfe von Modellrechnungen abzuschätzen. Gleichzeitig müsse so schnell wie möglich auf UN-Ebene ein internationales Schiedsgericht etabliert werden.

Denn mit der Entwicklung technischer Möglichkeiten der Klimakontrolle würden zwangsläufig auch politische Streitigkeiten entstehen. Die schwierigste Frage, bestätigt Caldeira, sei ohnehin die der Rückwirkung der Forschung auf Politik und Gesellschaft. Wie könne man verhindern, dass Geo-Engineering-Konzepte von der Politik als billige Entschuldigung genommen würden, um einfach weiterzuwursteln wie immer? "Aus einer spieltheoretisch-ökonomischen Perspektive ist das nicht mal irrational", klagt Caldeira. Für alle, die Vorstellungen von Sonnenschilden und Schwefelballons ohnedies gruselig finden, hat Caldeira aber auch Trost parat: "Immer mehr Leute denken, dass Geo-Engineering ein wichtiger Forschungszweig ist", sagt er. "Aber einer der Gründe für diese wachsende Zustimmung ist, dass manche Leute damit beweisen wollen, dass Klimakontrolle schlicht nicht funktioniert."


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