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Globale Erwärmung
Nach Abschätzung des IPCC sind 1,07 °C der 1,09 °C Erwärmung der Erdoberfläche zwischen 1850 und 1900 sowie zwischen 2011 und 2020 auf menschliche Aktivitäten …
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Definition und physikalische Grundlagen
Globale Erwärmung bezeichnet den gegenwärtigen Anstieg der Durchschnittstemperatur der erdnahen Atmosphäre und der Meere. Sie ist nach dem wissenschaftlichen Kenntnisstand menschengemacht und wird vor allem durch Netto-Treibhausgasemissionen seit Beginn der Industrialisierung verursacht. Hauptquellen sind die Nutzung fossiler Energieträger sowie nicht nachhaltige Forst- und Landwirtschaft.
Treibhausgase lassen die kurzwellige Sonnenstrahlung weitgehend zur Erdoberfläche durch. Die erwärmte Oberfläche sendet langwellige Infrarotstrahlung aus, die von Treibhausgasen aufgenommen und teilweise als atmosphärische Gegenstrahlung zur Erde zurückgestrahlt wird. Dadurch wird der natürliche Treibhauseffekt verstärkt. Ohne den natürlichen Treibhauseffekt läge die rechnerische globale Durchschnittstemperatur bei etwa −18 °C statt bei etwa +14 °C.
Wichtigstes anthropogenes Treibhausgas ist Kohlenstoffdioxid (CO₂), daneben wirken unter anderem Methan und Distickstoffmonoxid (Lachgas). Die CO₂-Konzentration stieg von etwa 280 ppm vor der Industrialisierung auf über 420 ppm; 2019 betrug sie 409,9 ppm gegenüber 278,3 ppm im Jahr 1750. Zwischen 1850 und 2019 wurden etwa 2390 ± 240 Mrd. Tonnen CO₂ ausgestoßen. Pro Billion Tonnen kumulierter CO₂-Emissionen erwärmt sich die Erdoberfläche um etwa 0,45 °C (Unsicherheitsspanne 0,27 bis 0,63 °C). Daraus folgt, dass für eine Begrenzung auf ein bestimmtes Temperaturniveau Netto-Null-Emissionen erreicht werden müssen.
2019 verursachte die Menschheit Treibhausgasemissionen von 59 ± 6,6 Mrd. Tonnen CO₂-Äquivalent. Methan stieg von etwa 730 ppbV im Jahr 1750 auf 1866,3 ppbV im Jahr 2019. Ein Kilogramm Methan wirkt über 100 Jahre betrachtet 25-mal stärker als ein Kilogramm CO₂; eine neuere Untersuchung nennt unter Einbeziehung von Aerosolwechselwirkungen den Faktor 33. Methan bleibt durchschnittlich zwölf Jahre in der Atmosphäre, CO₂ teilweise Jahrhunderte oder Jahrtausende. Wasserdampf wird nicht in erster Linie direkt vom Menschen erhöht, sondern wirkt als Rückkopplung: Pro Grad Erwärmung kann die Luft nach der Clausius-Clapeyron-Gleichung etwa 7 % mehr Wasserdampf aufnehmen.
Der zusätzliche Strahlungsantrieb betrug 2019 netto 2,72 W/m² gegenüber 1750. Davon entfielen brutto unter anderem 2,16 W/m² auf CO₂, 0,54 W/m² auf Methan, 0,41 W/m² auf Halogenkohlenwasserstoffe und 0,21 W/m² auf Lachgas. Aerosole erzeugten dagegen einen kühlenden Strahlungsantrieb von −1,1 W/m². Ihre Gesamtwirkung ist unsicher, insgesamt aber vermutlich abkühlend. Sonnenaktivität, kosmische Strahlung, Vulkanismus, das Ozonloch, Abwärme und städtische Wärmeinseln können die gegenwärtige globale Erwärmung nicht erklären. Die globale Wirkung von Abwärme beträgt etwa 0,028 W/m², also rund 1 % der globalen Erwärmung.
Beobachtungen, Rückkopplungen und Zukunft
Nach Angaben des IPCC stieg die Erdoberflächentemperatur 2011–2020 gegenüber 1850–1900 um etwa 1,09 °C (wahrscheinliche Spanne 0,95 bis 1,20 °C). Davon entfielen 1,59 °C auf Landflächen und 0,88 °C auf Ozeane. Bis zu den 2010er Jahren wurde ein Anstieg von etwa 1,1 °C angegeben. 2024 war mit etwa 1,6 °C über der vorindustriellen Referenzperiode das heißeste Jahr seit Beginn der Aufzeichnungen; die Jahre 2015 bis 2025 waren die elf heißesten Jahre. Seit den 1980er Jahren war jedes Jahrzehnt wärmer als das vorherige, und seit etwa 2015 ist eine statistisch signifikante Beschleunigung erkennbar.
Die Landflächen erwärmten sich 1970–2014 mit durchschnittlich 0,26 K pro Jahrzehnt, die Meere mit 0,13 K. Die Arktis erwärmte sich seit Mitte der 1980er Jahre mindestens doppelt so schnell wie der globale Durchschnitt. Nacht- und Wintertemperaturen stiegen stärker als Tages- und Sommertemperaturen. Die untere Stratosphäre kühlte sich dagegen in einem untersuchten Zeitraum um 0,314 K pro Jahrzehnt ab. Dieses Muster gilt als charakteristischer menschlicher „Fingerabdruck“ der Erwärmung.
Die Ozeane nahmen über 90 % der zusätzlichen Wärmeenergie auf. Ihr Wärmeinhalt steigt weiter; 2025 erreichte er bis 2000 m Tiefe den höchsten Stand seit Beginn der Aufzeichnungen 1960. Diese Wärmespeicherung verlangsamt die Erwärmung der Luft, führt aber zu großer Klimaträgheit. Auch bei Klimaneutralität würden sich die Folgen daher lange fortsetzen.
Rückkopplungen können Veränderungen verstärken oder abschwächen. Die Eis-Albedo-Rückkopplung beschreibt, dass schmelzendes Eis weniger Sonnenlicht reflektiert und dadurch zusätzliche Erwärmung entsteht. Die Wasserdampf-Rückkopplung verstärkt eine Erwärmung, weil wärmere Luft mehr Wasserdampf enthält. Erwärmte Ozeane nehmen außerdem weniger CO₂ auf. Wolken wirken je nach Höhe unterschiedlich: Niedrige Wolken kühlen meist durch Reflexion von Sonnenlicht, hohe Wolken können durch die Behinderung der Wärmeabstrahlung erwärmend wirken. Auch Vegetation, Boden, Entwaldung und Permafrost beeinflussen Albedo, Verdunstung und Treibhausgasfreisetzung.
Bei einer Verdoppelung der CO₂-Konzentration wird eine Erwärmung um etwa 3 K erwartet; das wahrscheinliche Intervall beträgt 2,5 bis 4 K. Der IPCC prognostiziert bis 2100 je nach Emissionsszenario 1,0 bis 1,8 °C bei sehr niedrigen, 2,1 bis 3,5 °C bei mittleren und 3,3 bis 5,7 °C bei sehr hohen Emissionen. Die bis 2020 umgesetzte Politik führte zu einer Projektion von etwa 3,2 °C. Der Climate Action Tracker erwartete im November 2025 unter gegenwärtigen Maßnahmen 2,6 °C, unter „Pledges & Targets“ 1,8 bis 2,8 °C. Zeitweise Pausen oder Abkühlungen bis etwa 15 Jahre sind durch Sonnenfleckenzyklen, Vulkanausbrüche und natürliche Schwankungen wie ENSO möglich; sie ändern den langfristigen Erwärmungstrend nicht.
Folgen für Natur, Menschen und Gesellschaft
Die Folgen nehmen mit jedem weiteren Grad Erwärmung zu. Beobachtet oder erwartet werden unter anderem Hitzewellen, Dürren, Starkniederschläge, Gletscher- und Meereisschmelze, auftauender Permafrost, Meeresspiegelanstieg, veränderte Niederschläge und zunehmende Risiken für Gesundheit, Ernährung und Ökosysteme. Zwischen 1993 und 2017 stieg der Meeresspiegel um 3,4 mm pro Jahr. Bis 2100 erwartet der IPCC wahrscheinlich 0,29–0,59 m bei strengem Klimaschutz und 0,61–1,10 m bei weiter steigenden Emissionen; bis zu 2 m können nicht ausgeschlossen werden.
Mit jedem Grad Erwärmung steigen die Risiken für die Biosphäre. Bei 1,5 °C könnten die weltweiten Korallenriffe um 70–90 % zurückgehen, bei 2 °C um mehr als 99 %. Oberhalb von 2 °C drohen der Kollaps von Ökosystemen sowie deutliche Auswirkungen auf Wasser- und Nahrungsmittelvorräte. Die landwirtschaftliche Produktivität nimmt global voraussichtlich ab, besonders in tropischen Regionen. Für Indien wird bis 2080 ein Rückgang von etwa 30–40 % erwartet; für die USA und China reichen die Schätzungen je nach CO₂-Düngungsszenario von −7 % bis +6 %. Hitzetote dürften zunehmen, während extreme Kälteereignisse und Kältetote wahrscheinlich abnehmen.
Kippelemente können ab bestimmten Schwellen abrupt in schwer oder nicht umkehrbare Zustände übergehen. Beispiele sind das Abschmelzen der arktischen Eisdecke, ein möglicher Kollaps des Nordatlantikstroms, das Abschmelzen von Grönland oder Veränderungen des Amazonas-Regenwaldes. Bei einem Dominoeffekt könnten langfristig 4 bis 5 °C höhere Temperaturen und ein Meeresspiegelanstieg von 10 bis 60 m entstehen; genaue Zeitpunkt und Ausmaß sind nicht vorhersagbar. Auch Wirtschaft und Finanzsysteme sind betroffen. Schätzungen nennen bis 2050 bis zu 200.000 Mrd. US-Dollar volkswirtschaftliche Kosten ohne schnellen Klimaschutz und bis 2100 Schäden von 5–20 % der globalen Wirtschaftsleistung. Klimawandel gilt zudem als Risiko für Frieden, politische Stabilität und globale Sicherheit.
Klimapolitik und technische Begrenzung
Die globale Erwärmung stabilisiert sich erst bei weltweiten Netto-Null-Emissionen. Emissionsminderungen verlangsamen die Erwärmung, stoppen sie aber nicht, solange netto weitere Treibhausgase in die Atmosphäre gelangen. Ursache des politischen Problems ist das Trittbrettfahrerproblem: Die Klimawirkung verteilt sich weltweit, während die Kosten der Minderung zunächst häufig bei einzelnen Staaten oder Unternehmen anfallen.
Das Zwei-Grad-Ziel wurde 1994 vom WBGU empfohlen, 1996 von der Europäischen Union übernommen, 2009 von der G8 anerkannt und 2015 im Übereinkommen von Paris völkerrechtlich vereinbart. Die Erwärmung soll auf deutlich unter 2 °C, möglichst 1,5 °C, gegenüber der vorindustriellen Zeit begrenzt werden. Das Ziel wird zunehmend schwieriger: Für die Einhaltung der Zwei-Grad-Grenze wären rasch sinkende Emissionen und eine Verschärfung der bisherigen Zusagen nötig. Die Jahre 2023–2025 lagen im Durchschnitt erstmals mehr als 1,5 °C über dem vorindustriellen Niveau.
Der IPCC nennt für einen Pfad zum 1,5-Grad-Ziel Netto-Null-CO₂ bis spätestens 2050, starke Methanminderung, Energieeinsparung, die Dekarbonisierung des Stromsektors, Elektrifizierung des Endverbrauchs, eine Verringerung landwirtschaftlicher Emissionen und Carbon Dioxide Removal. Bis 2030 müssten energiebedingte Netto-CO₂-Emissionen um 35–51 %, bis 2050 um 87–97 % sinken. Dazu gehören ein weitgehend emissionsfreies Stromsystem, weniger fossile Energien, mehr Energieeffizienz, Sektorenkopplung sowie Wasserstoff, Bioenergie und Ammoniak dort, wo Elektrifizierung schwierig ist.
Erneuerbare Energien gelten als zentraler Bestandteil der Energiewende; die vollständige Umstellung wird in der Mehrheit der Studien als technisch und ökonomisch machbar bewertet. Kernenergie erzeugt große Strommengen ohne CO₂-Emissionen, ist wegen Kosten, Bauzeiten, Sicherheits- und Abfallfragen aber umstritten. Carbon Dioxide Removal umfasst unter anderem BECCS, DACCS, Aufforstung, künstliche Verwitterung, Kohlenstoffspeicherung im Boden und Biokohle. Negative Emissionen gelten in vielen Modellen als notwendig, ersetzen aber wegen ihres Flächen-, Energie-, Wasser- und Nährstoffbedarfs keine schnelle Emissionsminderung. Geoengineering wie Stratosphären-Aerosole wird wegen hoher Risiken nur als theoretische Möglichkeit betrachtet.
Anpassung, Verhalten und wirtschaftliche Instrumente
Anpassung soll bereits eingetretene oder erwartete Schäden verringern. Dazu zählen technologischer Küstenschutz, veränderte Landbewirtschaftung, Verhaltensänderungen und politische Planung. Anpassung wirkt vor allem kurz- bis mittelfristig, ist durch gesellschaftliche Verwundbarkeit und wirtschaftliche Leistungsfähigkeit begrenzt und kann vorbeugenden Klimaschutz nicht ersetzen. Besonders wenig entwickelte Länder und Regionen gelten als stark vulnerabel. Der UN-Anpassungsfonds und der Green Climate Fund sollen betroffene Entwicklungsländer unterstützen.
Wirtschaftswissenschaftlich gilt eine Bepreisung von CO₂ als zentrales Instrument. Sie kann durch eine Steuer, einen Emissionsrechtehandel oder eine Kombination erfolgen. Umstritten ist, ob ein globaler Emissionshandel, eine stabile CO₂-Steuer, technische Standards oder zusätzliche Subventionen am wirksamsten sind. Das EEG wird als Beispiel genannt, weil langfristig garantierte Vergütungen Investitionen in erneuerbare Energien ermöglichten. Gegen einen alleinigen Emissionshandel wird eingewandt, dass politischer Widerstand hohe CO₂-Preise verhindern kann.
Individuelle Beiträge sind unter anderem öffentliche Verkehrsmittel, effiziente Geräte, bessere Gebäudedämmung, optimierte Heizungen, Wärmepumpen, Solarthermie, Geothermie, Photovoltaik und Fernwärme. Bei der Ernährung verursachen vor allem Rind- und Lammfleisch sowie Produkte aus beheizten Treibhäusern hohe Emissionen. Studien unterscheiden die Bedeutung regionaler Transporte: Eine Untersuchung schreibt 83 % der Emissionen der Lebensmittelversorgung der Produktion und 11 % dem Transport zu. Eine pflanzenbasierte Ernährung und ein geringerer Fleischkonsum können Emissionen deutlich senken. Wirtschaftliche Strategien umfassen außerdem die Desinvestition aus fossilen Industrien und die Umlenkung von Kapital in nachhaltige Sektoren.
Forschung und wissenschaftlicher Konsens
Der Treibhauseffekt wurde 1824 von Jean Baptiste Joseph Fourier entdeckt. Eunice Newton Foote wies 1856 die Absorption von Wärmestrahlung durch CO₂ und Wasserdampf nach; John Tyndall zeigte 1859 die Absorption langwelliger Infrarotstrahlung durch Treibhausgase. Svante Arrhenius veröffentlichte 1896 die Hypothese einer durch anthropogenes CO₂ verursachten Erwärmung. Ab 1958 maß Charles David Keeling auf Mauna Loa regelmäßig die CO₂-Konzentration. Der IPCC wurde 1988 von UNEP und WMO eingerichtet und fasst etwa alle sechs Jahre den internationalen Forschungsstand zusammen; sein Sechster Sachstandsbericht erschien 2021–2023.
Die wissenschaftliche Beweislage gilt als sehr stark. Etwa 97 % der untersuchten Klimafachleute stützen den Konsens, dass die Erde sich erwärmt und die Erwärmung überwiegend durch menschliche Treibhausgasemissionen verursacht wird. Der IPCC bewertet die menschliche Ursache als eindeutig; von 1,09 °C Erwärmung zwischen 1850–1900 und 2011–2020 entfallen nach seiner Abschätzung 1,07 °C auf menschliche Aktivitäten. Unsicherheiten betreffen vor allem exakte Zeitpunkte, regionale Folgen und Kipppunkte, nicht die grundlegenden Ursachen und den langfristigen Erwärmungstrend.
Die Leugnung der menschengemachten Erwärmung wird im Artikel als pseudowissenschaftliche Zurückweisung gut belegter Forschung beschrieben. Fossile Industrien und konservative Denkfabriken verbreiteten teils Zweifel und später Verzögerungsstrategien, etwa gegen erneuerbare Energien, Wärmepumpen und Elektroautos. Diese öffentliche Kontroverse entspricht nicht dem wissenschaftlichen Konsens.
