Süddeutsche Zeitung

Klimaforschung:Das Wetter von gestern

  • Die Klimamodelle, die Forscher aus ihren Messpunkten konstruieren, sprengen schnell den Vorstellungsrahmen von Normalmenschen. Noch viel verwirrender wird es, wenn Experten versuchen, das Klima der Vorzeit zu rekonstruieren.
  • So wie der klassische Paläontologe alte Knochen ausbuddelt und versucht, daraus etwas über die vergangenheit zu lernen, so will der Paläoklimatologe die erdgeschichtlichen Ereignisse aus den Spuren entschlüsseln, die diese Prozesse hinterlassen haben.
  • Das Dilemma der Klimaforschung: Wenn man abwartet, bis die Modelle genau genug sind, ist es zu spät für Gegenmaßnahmen.

Von David Pfeifer

Es wird heißer auf der Erde, so viel steht fest, der vergangene Sommer ließ es ahnen. Den meisten Menschen wird er natürlich als besonders schön in Erinnerung bleiben. Abende auf dem Balkon, endlose Tage am See. Der etwas weniger sorglose Teil der Erdbevölkerung vermutet, dass es bald vorbei sein wird mit der Menschheit. Und dazwischen stehen die Paläoklimatologen.

Richard Niederreiter gibt im Dienst der historischen Klimaforschung Gas. Sein Motorschlauchboot reckt die Schnauze aus dem Wasser des Mondsees, nahe Salzburg. Niederreiter, ein erklärfreudiger, etwa 60-Jähriger in Arbeitskleidung, hat ein Floß aus Alu-Teilen gebaut, das nun in der Mitte des Mondsees verankert liegt. Vom Ufer aus kann man es kaum erkennen, die bewachsenen Felsen, die dahinter aufragen, schieben sich spektakulär ins Blickfeld.

Es geht allerdings sowieso nicht um das, was man an der Oberfläche sieht: Am Grund des Sees liegt eine Plattform, von der aus Niederreiter und seine Mitarbeiter einen Bohrkopf in den Boden treiben. Etwa eine Millionen Euro Etat hat das Alu-Floß verschlungen, das Niederreiters Firma geplant, konstruiert und gebaut hat. Es ist ein Prototyp, erst wenn das Floß in Serie gehen wird, wenn es, in drei Container zerlegt, relativ einfach an seinen Einsatzort transportiert und dort aufgebaut werden kann, könnte sich der Aufwand rechnen. Aber warum bastelt man einen millionenteuren Alu-Baukasten, der Matsch fördert? Niederreiter erklärt sehr überzeugt: "Das meiste, was wir über Klima wissen, wissen wir aus Unterwasserbohrungen."

Wetter ist nur die Zustandsbeschreibung in kurzfristigen Auswirkungen: Regen, Schnee, Sonnenschein, das, was man auf dem Smartphone prüft, bevor man sich auf's Fahrrad schwingt. Als Klima wird der Zustand des gesamten Systems über einen langen Zeitraum bezeichnet. Das Zusammenspiel von Atmosphäre, Biosphäre, allen Lebewesen und Pflanzen, Wasser, Gestein oder Erde. Und natürlich den Eismassen, die den Planeten teilweise bedecken.

Wetter beschreibt einen momentanen Zustand. Unter Klima versteht man das Zusammenspiel vieler Komponenten über lange Zeit

Alles hängt mit allem zusammen, die Komponenten beeinflussen sich gegenseitig, tauschen sich aus, seit dem Beginn der Zeit. Die Sonne heizt Steine und Erde auf, das Meer bewegt sich, Wasser verdunstet, gelangt in die Atmosphäre, es kommt zu chemischen Umwandlungen von Sonnenstrahlen in Pflanzenwachstum, Laub fällt zu Boden, wo es vermodert, Staub legt sich ab und so weiter. So wie der klassische Paläontologe alte Knochen ausbuddelt und versucht, daraus Leben und Aussterben der Dinosaurier zu begreifen, so will der Paläoklimatologe die erdgeschichtlichen Ereignisse aus den Spuren entschlüsseln, die diese Prozesse hinterlassen haben.

Die Klimamodelle, die daraus entstehen, sprengen schnell den Vorstellungsrahmen von Normalmenschen, so wie man sich die Ausdehnung des Universums kaum vorstellen kann. Die Modelle werden an Computern erstellt und mit jeder Erkenntnis komplexer. Alleine die Tatsache, dass die Menschheit bereits seit etwa 300 000 Jahren existiert, und nicht erst seit 200 000 Jahren, wie man noch vor wenigen Jahren dachte, verändert alle Rechenmodelle, einfach weil der Mensch ein so entscheidender Faktor geworden ist. Eine ganze Gattung von Sachbuch-Bestsellern beschäftigt sich in jüngerer Zeit mit dem sogenannten Anthropozän, also dem Zeitalter, in dem der Mensch entscheidenden Einfluss auf die Geologie, Biologie und Atmosphäre des Planeten genommen hat, der ihn beherbergt.

Richard Niedereiter legt mit dem Motorboot am Floß an und vertäut es mit geübten Handgriffen. Hier sieht es aus wie in einer schwimmenden Werkstatt. Über einem Loch in der Floßmitte wankt zentral der Seilzug, der etwa 50 Meter tief durchs Wasser führt und auf dem Seeboden aufsetzt. Den daran hängenden Bohrkopf haben Niederreiter und Kollegen bislang 34 Meter tief in die Erde getrieben und Proben genommen. Sie ziehen die Bohrproben mit der Winde hoch, beschriften sie und schicken sie nach Braunschweig, an das Institut für Geosysteme und Bioindikation.

Sedimentproben geben Auskunft wie Jahresringe an Bäumen

Die auf diese Weise gewonnenen Erdwürste, je zwei Meter lang und zehn Zentimeter breit, dienen den Forschern dazu, das Klima von früher zu analysieren. In diesen Sedimentproben wechseln sich hellere und dunklere Schichten ab, wie bei Jahresringen von Bäumen, und so ähnlich kann man sie auch betrachten. Breite Ringe zeigen wachstumsfördernde Einflüsse, enge Ringe wachstumsmindernde. In den Sedimenten kann eine dunkle Schicht durch Kohlenstoff oder einen Vulkanausbruch entstanden sein, die sich vor hundert oder tausend Jahren niedergeschlagen haben. Sie markiert dann auch den Zeitpunkt, den die Forscher diesem Abschnitt zuordnen können .

Dass Proben aus Seen besonders aufschlussreich sind, liegt daran, dass sie wenig kontaminiert werden. Auf dem Erdboden wurden die Stoffe verweht, verwischt, umgegraben, zugebaut von einem der Hotels am Mondsee, vor dem heute die Tretboote treiben. Aber was damals auf den Grund des Sees sank, wurde konserviert, komprimiert und von weiteren Schichten zugedeckt. Deswegen sind die Proben von Seeböden so interessant, sie sind alt, rein, sauber abgelagert und werden zu Ton. Es werden auch an Land Proben genommen, in Bergen, an Flüssen, im Meer oder in den Eisregionen der Erde, wo die Bohrerkentnisse bis zu 1,8 Millionen Jahre zurückreichen können. Aber sie sind entweder weniger aussagekräftig oder, etwa im Fall von Meeresbohrungen, sehr teuer. Ein Tag auf einem Forschungsschiff kostet mit allem Drum und Dran etwa so viel wie das Floß: eine Million Euro.

Klima unter Wasser

Laub, Pollen, atmosphärische Teilchen, Lebewesen, industrielle Verschmutzung - alles, was über Jahrzehnte in einem See landet, schwebt zu Boden und wird zu Ton. Von einer Plattform aus kann man einen Bohrkopf auf den Grund schicken, wo er Sedimentproben nimmt (Abbildung unten, aus dem Bodensee), in denen sich die Ablagerungen den Jahren zuordnen lassen, in denen sie sich gesetzt haben.

Populär wurde die historische Klimaforschung erst in den vergangenen drei Jahrzehnten. Seit den 1990er-Jahren haben sich einige nationale Forschungsgruppen etabliert, die international kooperieren, alleine schon der Kosten wegen. Über das Wetter zu sprechen galt mal als letzter Ausweg in einer hoffnungslos verödeten Konversation. Das war freilich, bevor Klimawandel und eine drohende Heißzeit zu drängenden gesellschaftlichen und politischen Themen wurden. Hurrikan Michael vor Florida, Überschwemmungen auf Mallorca, El Niño, das sind schlagzeilenträchtige Ereignisse.

Auch schon vor dem Rekordsommer 2018 in Deutschland, der allerdings, so würde ein Klimaforscher gleich einschränken, nicht der heißeste war, sondern nur der drittheißeste seit Beginn der Wetteraufzeichnung, also seit 1864. Im tatsächlichen Rekordjahr 2003 kamen hierzulande mehr als 20 000 Menschen ums Leben, so hat es die Münchner Rückversicherung errechnet. Bereits Anfang 2000 hatte das Unternehmen gewarnt, dass die Häufigkeit von Naturkatastrophen seit den 1960er-Jahren zunehme. Anlass war der 26. Dezember 1999, als der Orkan Lothar viele Heimreisende nach dem Weihnachtsfest festsetzte.

Allerdings spiegeln solche Warnungen nicht nur den realen Zuwachs an Naturereignissen wider, sondern auch "zunehmende Wertedichten, steigendes Sicherheitsbedürfnis und wahrnehmungspsychologische Effekte", wie Rüdiger Glaser in seinem Buch "Klimageschichte Mitteleuropas" schreibt. Sorgen um den Verlust des eigenen Wohlstands mischen sich mit Zukunftsängsten. Die häufigste Frage, die laut Rüdiger Glaser zunehmend sorgenvoll an die Klimaforschung gestellt wird: Gab es das jemals schon? Max Frisch schrieb dazu: "Katastrophen kennt allein der Mensch, sofern er sie überlebt; die Natur kennt keine Katastrophen."

Die standardisierte Klimamessung begann in Europa erst Mitte des 19. Jahrhunderts, ein Zwinkern, erdgeschichtlich betrachtet. Davor gab es vor allem schriftliche Aufzeichnungen, die sehr von den Lebensumständen des Aufzeichnenden abhingen und die im Grunde nur das Wetter beschrieben. Ziel von Paläoklimatologen ist es nun, eine möglichst lückenlose Klimastatistik zu gewinnen, die so weit zurückreicht wie irgendwie möglich. Lange Zeit hatten Forscher eine unmittelbar drohende neue Eiszeit und eine globale Abkühlung angekündigt, weil die Entdeckungen der Jahre 1950 bis 1960 darauf hindeuteten. Heute ist man schlauer, auch dank der Paläoklimatologen und der Modelle, die sie erstellt haben.

Das Dilemma der Klimaforschung: Wenn man abwartet, bis die Modelle genau genug sind, ist es zu spät für Gegenmaßnahmen. Daher auch die kassandrischen Warnungen des Weltklimarates. Wenn die Erderhitzung so weitergeht, werden wir in Europa Siedlungsbewegungen erwarten können, gegen die sich die Aufnahme von Kriegsflüchtlingen in den vergangenen Jahren wie eine Kennenlern-Runde in der Schule angefühlt haben wird. Und es werden wohl nicht nur die Flüchtlinge aus afrikanischen Ländern kommen, in denen man keine Lebensmittel mehr anbauen kann, sondern auch solche aus Ländern, deren Küsten dann unter Wasser stehen.

Die Klima-Paläontologie bezieht neben chemischen und biologischen Daten auch Erkenntnisse aus der Geschichte ein

Ein Gedanke wäre, dass die Industrieländer, die ihren CO₂-Ausstoß nicht einschränken können oder wollen, die Rechnung dann eben in Form von Zuwanderung zu zahlen haben. Für einen Paläoklimatologen ist das keine politische Frage, sondern schlicht logisch. Menschen haben sich immer bewegt, sich dem Klima angepasst (siehe Beistück).

Das Institut für Geosysteme und Bioindikation in Braunschweig ist in einem etwas abgenutzten Zweckbau der Technischen Universität untergebracht - dafür verbreitet die Leiterin Antje Schwalb ansteckende Frische. Schwalb ist sozusagen die Auftraggeberin von Robert Niederreiter, sie hat den Antrag verfasst, damit die Deutsche Forschungsgemeinschaft Gelder für das Bohrgerät zur Verfügung stellt. Schwalb und ihre Kolleginnen empfangen den Besucher mit Infografiken und Pflaumenkuchen. Am Tisch sitzen Biologinnen, eine Geoökologin, Schwalb selbst ist Geologin. "Natürlich arbeiten wir hier interdisziplinär", erklärt die Professorin. Um die naturwissenschaftlichen Daten mit der Erdgeschichte zu verbinden, werden Archäologen und Historiker hinzugezogen.

Die Sedimentproben aus dem Meer oder den Seen werden in Braunschweig vermessen und verarbeitet. Sie kommen in Plastikröhren an und werden Schicht für Schicht analysiert. Die Forscher schneiden ein Stück ab, kochen es auf, gewinnen mikroskopisch kleine Reste, den Kopf einer Zuckmückenlarve beispielsweise, oder die Schalen eines Muschelkrebs. Kann man die Arten bestimmen, lassen sich auch die Temperaturen zu ihren Lebzeiten im See rekonstruieren. Untersucht man die gläsernen Skelette von Kieselalgen, kann man Rückschlüsse auf den Nährstoffgehalt des Wassers ziehen, in dem sie einst schwebten. So betrachtet sind Paläoklimatologen wie Forensiker, die einen Tathergang aus einem abgebrochenen Fingernagel rekonstruieren sollen.

Neben dem Besprechungszimmer, in dem sich Bücher stapeln und ein paar Fossilien stehen, gibt es einen Raum, in dem vorwiegend Kühlschränke und Mikroskope untergebracht sind. In einem Regal steht ein kleines Aquarium, in dem Muschelkrebse schwimmen, "damit wir hier auch was Lebendiges haben", wie Antje Schwalb erklärt. Wobei man es als ungeübter Beobachter nicht beschwören könnte, so ein Muschelkrebs ist mit bloßem Auge nicht von einem Schwebteilchen zu unterscheiden.

Antje Schwalb und ihre Kolleginnen dürfen häufig raus aus dem Institut, mal auf dem Bodensee arbeiten, oder auch im Regenwald, wenn sie Erdproben nehmen. Aber einen deutlich größeren Teil ihres Berufsalltags verbringen sie damit, in ein Mikroskop zu sehen, um etwas aus den Sedimenten zu lesen.

Das nächste große Projekt von Antje Schwalb und ihren Mitarbeitern ist auf dem Tibet-Plateau, in einem See, der viermal so groß ist wie der Bodensee. In manchen Seen schlägt sich ein Jahr in einer Schicht von etwa einem Millimeter nieder, in anderen Seen aber in einem oder sogar zehn Zentimetern. Diese Abweichungen bedingen, dass man aus einem Meter Erdwurst manchmal hundert, ein anderes Mal aber tausend Jahre Klima- und Umweltgeschichte lesen kann. Der See auf dem Tibet-Plateau soll eine Sedimentschicht von etwa einem Kilometer haben, bei einer sehr geringen Ablagerungsrate von unter einem Millimeter pro Jahr. Man könnte also eine Million Jahre Erdgeschichte aus seinem Grund bohren, wenn man denn so weit in die Tiefe gelangen würde. Am Tibet-Plateau wollen Schwalb und ihre Kolleginnen herausfinden, wie die Geo- und Ökosysteme besonders empfindlicher Regionen auf die globale Erwärmung reagieren. Das Plateau erwärmt sich doppelt so schnell wie der globale Durchschnitt.

Was das alles für einen Nutzen hat? "Oh, alleine die Migrationsfrage ist doch ganz entscheidend, vor allem in der aktuellen Diskussion", sagt Antje Schwalb, denn die Mitteleuropäer mussten auch schon mal auswandern, nach dem sogenannten Jahr ohne Sommer . Dass Menschen heute in der großen Mehrzahl dort leben, wo sie eben leben, hat ja vor allem mit dem Klima zu tun. Sie haben sich in den Teilen Afrikas ausgebreitet, die nicht Wüste sind, später in Europa.

"Um sieben Grad ist die Temperatur auch schon mal runtergegangen, das war zwar vor etwa 12 000 Jahren", erzählt Schwalb. Man weiß nicht viel über die Lebensumstände in dieser Zeit. Klar ist nur: Die Menschen vertragen Eiszeit wie Heißzeit schlecht. Sie müssen sich schützen, sich ernähren, sie sind auf Ernten und Viehbestand angewiesen und werden lächerlich schnell krank.

Was man sicher weiß: Menschen vertragen eine Eiszeit wie eine Heißzeit gleich schlecht. Sie brauchen Schutz und Nahrung

Es gibt einen Film, anhand dessen Antje Schwalb gerne für Ahnungslose demonstriert, warum ihre Arbeit notwendig ist: "The Day After Tomorrow", von Roland Emmerich. Darin friert die Welt ein, Dennis Quaid soll das verhindern, denn er weiß als Einziger, dass eine Katastrophe auf die Menschheit zukommt, dass die Polarkappen abschmelzen und die Meere erkalten, weil er - Trommelwirbel: das Klima von früher studiert hat und deswegen die Anomalien einordnen kann. "Natürlich würde die Welt in Wirklichkeit nicht in Stunden oder Tagen einfrieren", sagt Schwalb.

Es ist ein klassischer Katastrophenfilm, aber immerhin: Ihrem Beruf setzt er ein Denkmal. Denn auch wenn Klima-Paläontologen nicht sicher sagen können, was der Mensch angerichtet hat oder welche Folgen das genau haben wird - gut ist die derzeitige Entwicklung nicht, und das gilt vor allem für die Menschen. Die Erde wird sich sowieso weiter drehen. Paläoklimatologen versuchen lediglich herauszufinden, wie lange die Menschheit sich dabei mitdrehen darf.

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Quelle:
SZ vom 13.10.2018
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