Hallo nereus,
zum Thema"Klima" erschien 1999 eine fundierte Zusammenstellung der bislang bekannten Zusammenhänge von Dipl. Ing. Bruno Richter (Stegaurach), die m.E. auch für Laien gut verständlich ist. Ich stelle diese Zusammenstellung nachfolgend als Fremdtext ohne Kürzung ein.
Gruß Simplici
Klima und Verkehr, zwei feindliche Brüder?
„Das Klima verändert sich katastrophal, Schuld hat das Auto mit seinen Abgasen CO2 und Stickoxiden.“ oder „Die Smoggrenze ist erreicht, die Treibhausgase heizen die Atmosphäre auf...", so tönt es durch die Medien, die eine verwirrende Vielfalt von teilweise sich widersprechenden Darstellungen geben. Ist es so schwer, seriös und ohne Emotionen das Problem „Klima" und den sogenannten „Treibhauseffekt" zu diskutieren? Eine Standortbestimmung tut not.
Unser Klima ist ein sehr komplexes System und daher seien zum besseren Verständnis einige Grundzusammenhänge vorangestellt. Der „Treibhauseffekt“ ist nur eine Komponente des Klimas. Seine Auswirkungen auf die Ã-kologie und die Lebensbedingungen des Menschen sind noch zu wenig erforscht um schon heute definitive Aussagen über ihre Größenordnung machen zu können. Deshalb sind alle Vorhersagen und Prognosen mit einem großen Unsicherheitsfaktor behaftet und werden es noch eine Weile bleiben.
Der Treibhauseffekt entsteht durch die in der Atmosphäre enthaltenen Spurengase, die sogenannten Aerosole. Zu ihnen zählen Methan, die Stickoxide, Schwefeldioxid (SO2), aber auch der Wasserdampf, feine Staub- oder Schwebeteilchen und als größter Bestandteil das Kohlendioxid (CO2). Dabei wirkt die Lufthülle der Erde wie das Glasdach eines Gewächshauses. Sie läßt die auftreffende Sonnenstrahlung nur wenig geschwächt zur Erdoberfläche durch. Von dort wird sie fast vollständig wieder zurückgestrahlt. Die Rückstrahlung der von der Sonne erwärmten Erdoberfläche wird durch die infrarotaktiven Gase (Wasserdampf und Kohlendioxid) der Atmosphäre in Höhen zwischen sechs bis zwölf Kilometer teilweise wieder zur Erdoberfläche zurück reflektiert. Auf diese Weise erhöht sich die mittlere Erdtemperatur. Aerosole entstehen bei der Verbrennung der fossilen Brennstoffe (Erdöl, Erdgas, Kohle, Biomasse). Auf der nördlichen Erdhalbkugel treten sie durch die hohe Industrialisierung vermehrt auf.
Was ist Klima, was ist Wetter?
Wetter und Klima sind zwei grundverschiedene Dinge. Das Klima rechnet mit langen Zeiträumen von Jahrzehnten und Jahrhunderten, während das Wetter mit deutlich kürzeren Zyklen von Stunden, Tagen oder Wochen rechnet. Die Entwicklung einer Wolke ist ein Faktor des Wetters, die Veränderung des Wolkenbedeckungsgrads über Jahre ist ein Faktor des Klimas. Aufgrund empirischer Erfahrungen sollte das kleinste Beobachtungsintervall für das Klima deshalb einen Zeitraum von 30 Jahren umfassen.
Die Elemente des Klimas sind Temperatur, Feuchte, Niederschlag, Luftdruck, Wind und Stürme. Die Klimaänderungen können durch Eigenschaften und Zustände der Atmosphäre, der großen Wassermassen (Ozeane, Seen, Flüsse), des Bodens, der Vegetation entstehen, die sich alle gegenseitig beeinflussen. Ohne nachhaltige Rückwirkung auf das Klima sind kurzfristige Ereignisse wie Vulkanausbrüche und die Aktivität der Sonne (Fackeln, Protuberanzen). Besonders die Protuberanzen, d.h. die Veränderung der Strahlungsintensität der Sonne haben einen intensiven Einfluß auf Temperatur und Wolkenbildung. Sie treten in etwa 11jährigen Zyklen auf. Ihr Einfluß auf das Wetter ist daher erheblich, während die relativ kurzen Zyklen auf das Klima keinen nennenswerten Einfluß ausüben. Durch eine gesteigerte Sonnenaktivität wird auch das Magnetfeld der Heliosphäre beeinflußt. Es entstehen weniger Wolken, was auf der Erde die Temperaturen ansteigen läßt. Die gesteigerte Sonnenaktivität in unserem Jahrhundert vermag jedoch lediglich eine Erwärmung der mittleren Erdtemperatur um 0,1 Grad zu erklären. Für die seit dem Beginn der industriellen Revolution zu beobachtende Temperatursteigerung um 0,5 Grad müssen daher andere Faktoren maßgeblich sein.
Störfaktor Mensch?
Der Einfluß des Menschen kann problematisch sein, als alleiniger Klimaveränderer sollte er aber nicht gesehen werden. Seit 1850 wird sein Einfluß aber ständig größer. Durch den vermehrten Einsatz fossiler Brennstoffe, durch Waldrodungen, eine intensivere Bodenbearbeitung mit Kunstdünger und den FCKW (Flourkohlenwasserstoff) Ausstoß ist eine überproportionale Zunahme von CO2 eingetreten. Das Gleichgewicht zwischen Verbrauch und Erzeugung ist gestört. Seit dem Jahr 1850 hat der CO2 - Anteil in der Atmosphäre um ca. das 1,4-fache zugenommen. Im Mittel hat in den vergangenen 100 Jahren die globale Erderwärmung um ca. 0,5oC zugenommen, in den Tropen weniger als auf der nördlichen Halbkugel. Hier war besonders über den großen Landmassen Sibiriens und Kanadas eine stärkere Temperaturzunahme zu beobachten.
In der Medienwelt werden die mobilen Verkehrsstrukturen (Auto) durch den Ausstoß von CO2 für die unerwünschte, gravierende zukünftige Erderwärmung verantwortlich gemacht und als die Hauptursache einer beginnenden Klimaänderung bezeichnet. Dabei sind sie nur mit einem Bruchteil an der Erzeugung von CO2 beteiligt. Zur Zeit werden von Deutschland 4% der CO2-Weltmenge bei nur 1% der Weltbevölkerung erzeugt. Augenblicklich verbraucht jeder Deutsche eine Energiemenge, die ca. 6 Tonnen Steinkohleneinheiten im Jahr entspricht. Im Jahr 2020 werden mehr als acht Milliarden Menschen auf der Erde leben, für deren Energieversorgung schätzungsweise 20 Milliarden Tonnen Steinkohleneinheiten jährlich notwendig sein werden.
Der Treibhauseffekt - Segen oder Fluch?
Bevor wir Menschen den Treibhauseffekt vorschnell in Grund und Boden verdammen sollten wir einen Moment innehalten und bedenken, daß unsere Erde durch ihn erst bewohnbar geworden ist. Denn ohne die wärmende Wirkung der unseren Planeten umgebenden Wasserdampf- und Spurengas-Atmosphäre läge die mittlere Erdtemperatur nur bei -18oC. Andererseits kann eine zunehmende mittlere Erwärmung zu nicht bekannten vielleicht unangenehmen Lebensumständen führen, z.B. dem Abschmelzen der Gebirgsgletscher und der Polareisschilde, dem Ansteigen der Meere, zunehmender Dürre im mittleren Erdgürtel und anderen Ereignissen.
Die wichtigsten Treibhausgase sind CO2 von dem 30 x 109 Tonnen pro Jahr und Methan von dem 500 x 106 Tonnen pro Jahr in die Atmosphäre geblasen werden. Beide Gase stammen aus fossilen Quellen und werden durch die Tätigkeit des Menschen erzeugt. Als infrarotaktives Gas beeinflußt CO2 das Strahlungsgleichgewicht der Erde am stärksten. Des Menschen liebstes Kind ist die Mobilität, die ihm Auto, Flugzeug, Bahn und Schiff heute verschaffen. Mobilität ist kein Selbstzweck. Sie entstammt elementaren menschlichen Bedürfnissen z.B. der Nahrungssuche, der Partnersuche, dem Wunsch nach Kommunikation, Anerkennung und Selbstverwirklichung. Die durch den mobilen Verkehr erzeugte CO2 Menge entspricht etwa dem CO2 Ausstoß aus Kraftwerken, die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden. Von ihr ist nur ein Bruchteil der Individual-Mobilität zu zurechnen.
Welche Möglichkeiten bestehen, die erzeugten CO2 Mengen - zumindest teilweise - aufzuarbeiten oder zu deponieren? Wegen der geringen Konzentration des atmosphärischen CO2 ist eine Rückgewinnung nicht praktikabel. Aber CO2 aus den Schornsteinen der mit fossilen Brennstoffen arbeitenden Kraftwerke zu eliminieren und in Erdgas- oder Erdölfeldern zu deponieren ist möglich. Es kann dreimal mehr CO2 als Erdgas in den ausgebeuteten Feldern gespeichert werden. Die Aufbereitung mit Wasser und Sonnenenergie (Photosynthese der Pflanze) bringt energiereiche organische Verbindungen (Zucker, Alkohole, Biomasse), ebenso auch Intensivkulturen von einzelligen Algen. Alle diese Verfahren sind jedoch kostspielig und nur durch die Bedeutung einer reduzierten CO2 Emission vertretbar.
Stirbt das Auto einen langsamen Tod?
Wenn die fossilen Ressourcen in einigen Jahrzehnten erschöpft sind, und das kann in drei oder auch zehn Generationen der Fall sein, was dann? Welche Verantwortung haben wir heute für die nachfolgenden Generationen? Die mit fossilen Brennstoffen arbeitenden Kraftwerke können auf Kernenergie umgerüstet werden, Solarenergie und Geothermie, Wind und Wasser können ihren Teil zum Erdenergiebedarf beitragen. Und das Auto? Boshaft könnte es heißen:"In 80 Jahren sind die Erdölvorräte erschöpft und dann steht auch das sparsamste Auto in der Garage. Na also, wer sagt´s denn. Damit wäre dann auch das CO2 Problem vom Tisch. Oder?
Die Ausbeutung der in 12 bis 13 Kilometer Tiefe in unvorstellbaren Mengen unter dem Meeresgrund liegenden Gashydrate (Methanol), die die heute vorhandenen Ressourcen um ein mehrfaches übertreffen, ist vorläufig noch Zukunftsmusik. Um unsere Mobilität dennoch zu erhalten, werden wir versuchen, durch den Einsatz von hochfesten Stählen, Aluminium, Magnesium und Kunststoffen das Eigengewicht der Fahrzeuge zu reduzieren. Der neue 3 Liter VW „Lupo“ und die Entwürfe von Daimler, Autounion und anderen Herstellern weisen die zukünftige Richtung. Auch eine Verbesserungen des Motorwirkungsgrades wird merkbare Einsparungen an Kraftstoff bringen. Die generelle und obligatorische Installation von verbesserten Leitsystemen für den Schienen- und Autoverkehr mit integrierter Geschwindigkeits-, Abstands- und Parksteuerungen, der Überwachung der Kraftübertragung zwischen Rad und Straße und die laufende Kontrolle des Fahrerzustandes wird nicht nur Vermeidung von Kollisionen beitragen, sondern durch den reduzierten CO2 Ausstoß auch die Umwelt entlasten. Als weitere Neuerungen werden Scheinwerfer, die mit sichtbaren und UV-Licht arbeiten und eine größere Sichtweite zulassen, den Straßenverkehr sicherer machen. Der Antrieb wird auf Kraftstoffe mit einem geringeren CO2 Ausstoß umgestellt werden z.B. Methanol. Daneben wird es Fahrzeuge geben, die mit Elektromotoren oder Brennstoffzellen angetrieben werden.
Alternative Elektroauto
Das Elektroauto wird allerdings noch etwas auf sich warten lassen, bis Speicherbatterien geringen Gewichtes entwickelt und einsatzfähig sind und eine globale einheitliche Normung der Batterien für den Verwendungszweck: Nahbereich (ca. 100 Km), Reise- (ca. 500 Km) und Fernverkehr (ca. 1000 Km) erreicht wurde. Soll das Elektroauto mit einem Wasserstoff-Brennzellen-Antrieb ausgerüstet werden, so ist dafür eine billige Wasserstoffproduktion notwendig. Wasserstoff ist kein Element, das auf der Erde vorkommt, er muß durch Elektrolyse energieaufwendig aus Wasser erzeugt werden. Die dazu erforderliche Elektrizität muß aus einem Kraftwerk ohne CO2 Ausstoß stammen und vor allem billig sein, soll die Umweltbilanz nicht an einer anderen Stelle wieder negativ beeinflußt werden und das Elektroauto eine bezahlbare Alternative werden.
Warum also nicht gleich ein spezielles Elektroauto, mit Bremsenergie-Rückgewinnung und anderen Features entwickeln? Ist die Vorstellung wirklich so utopisch? Gewichtmäßig wird kein großer Unterschied zwischen einem mit Methanol und einem mit Wasserstoff betriebenen Auto bestehen. Alle Fahrzeuge werden weltweit für die Aufnahme von genormten Batterien eingerichtet. Ihr Wechsel an den Tankstellen erfolgt in fünf Minuten; zu Hause oder auf öffentlichen Parkplätzen wird aus der Steckdose „getankt“. Es gibt Normvorschriften für Batterietypen, für Meß- und Prüfgeräte, eine bestimmte Ladekapazität und Leistung wird von den Herstellern garantiert. Allerdings wird das Eigengewicht der Autos wieder zunehmen, für den Individualverkehr kann das akzeptabel sein. Der Schwerlastverkehr wird jedoch auf die Wasserstoff-Brennstoffzellen-Technik oder einen anderen Antrieb umgestellt werden müssen.
Das Geschwindigkeitsrasen auf unseren Autobahnen und Landstraßen wird allein durch den dichteren Verkehr, der im Nahbereich bis 300 Km Entfernung noch zu nehmen wird, nicht möglich sein. Wie es auch heute schon der Fall ist: Damit geht auch der Bedarf an Antriebsenergie zurück. Die Zersiedelung der Landschaft wird weiterhin zunehmen. Der Wunsch nach einem eigenen Haus mit kleinen Garten (400 qm) ist ein Bedürfnis. Damit ist eine größere Entfernung zum Arbeits-, Einkaufs- oder Freizeitareal vorprogrammiert. Die Sehnsucht zu der von Menschen belebten Stadt als kompakten Wohn-, Arbeits- und Einkaufsort wird wahrscheinlich eine nostalgische Wunschvorstellung bleiben.
Weiträumige Mobilität
Eine globale Vernetzung der Industriestaaten Nord- und Südamerika, Australien, Neuseeland, Europa mit Rußland ist notwendig. Wahrscheinlich wird es Varianten der technischen Lösungen geben, die Mentalitäts- und landschaftlichen Unterschieden Rechnung tragen. Entfernungen von 2.000 bis 3.000 km werden mit Schienenfahrzeugen oder Magnetschwebebahnen bei Reisegeschwindigkeiten von 300 bis 750 km pro Stunde zurückgelegt, die Antriebsenergie ist Elektrizität. Ihre Stationen liegen 200 bis 300 km auseinander, während die Zwischenentfernungen durch einen Regional- oder den Individualverkehr bedient werden. Die Magnetschwebebahn hat den Vorteil der größeren Sicherheit gegenüber der Eisenbahn. Sie ist nicht auf die Präzision der Fahrflächenebenheit der Schiene und des rollenden Radkranzes angewiesen, die Ursache des ICE Unglücks in Enschede bei dem über 100 Menschen den Tod fanden.
Das Flugzeug wird für Entfernungen von mehr als 2.000 Km eingesetzt. Vorerst kann als Antrieb auf das aus fossilen Quellen hergestellte Kerosin noch nicht verzichtet werden. Durch die Kerosinverbrennung werden CO2, Stickoxide, Schwefeldioxid u.a. Aerosolsubstanzen in Höhen von 7.000 bis 12.000 Meter emittiert. Die Stickoxide beeinflussen durch katalytische Reaktionen die Ozonkonzentration. Sie entstehen durch Oxidation mit dem Stickstoff der Umgebungsluft. Dabei kann es zu einer Erhöhung oder zu einer Abnahme der Ozonwerte kommen. Die emittierten Substanzen regen die Bildung zusätzlicher Wolken an, es erscheinen die bekannten Kondensstreifen. Langfristig verändert der zunehmende Luftverkehr damit auch die natürliche Bewölkung.
Weitere Stickoxide entstehen durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe am Erdboden, in Autos, im Haushalt und in der Industrie; auch Blitze und Vulkanausbrüche tragen das ihre zur Vermehrung der Stickoxide bei. Das am Erdboden erzeugte Stickoxid wird durch die atmosphärische Konvektion sehr schnell in größere Höhen (8 bis 12 Km) befördert, so daß die angeprangerte Zerstörung der schützenden Ozonschicht nicht allein den Flugzeugen angelastet werden kann. Die Ozonabnahme beeinflußt den infraroten Strahlungshaushalt der Erde und bewirkt dadurch eine Erwärmung oder Abkühlung. Ozon absorbiert auch teilweise solare UV-Strahlung, die im Übermaß schädlich ist. Insgesamt wird der Einfluß des Flugzeugs auf den Treibhauseffekt auf 2-3 % der gesamten Einwirkung durch die fossilen Brennstoffe geschätzt. Die technische Ausrüstung der Großflugzeuge mit 800 bis 1.000 Fluggästen kann in 50 bis 100 Jahren mit Wasserstoffzellen oder Atomenergie erfolgen. Außer dem bereits heute gebräuchlichen Aluminiums werden noch leichtere Kunststoffe aus hochfesten Kohlenstoffen, Magnesiumlegierungen und Titan zum Aufbau eingesetzt werden. Die Schiffe für Massengüter werden mit verbesserten, leichteren Atomantrieben ausgerüstet, wie es von der russischen Marine für ihre Kampfschiffe bereits ausgeführt wurde.
Am Ende der Gemütlichkeit - Ausblick und Fazit
Die Zeit drängt, es ist drei Minuten vor zwölf, die fossilen Ressourcen reichen noch 200 bis 400 Jahre. Wasserkraft ist nur beschränkt einsetzbar. Hingegen werden Solarenergie oder Geothermie und andere erneuerbare Energien Insellösungen bleiben, die notwendig aber nicht ausreichend sind um den globalen Energiebedarf zu decken. Deshalb müssen andere Energiequellen zum industriellen Einsatz entwickelt werden.
Klimaänderungen sind jahrzehntelange Vorgänge, denn das Zusammenwirken von Rückstrahlung, Ozonänderung und der Austausch mit den ozeanischen Strömungen braucht Zeit, viel Zeit. Selbst wenn im Jahr 2050 die CO2 Produktion aus den fossilen Ressourcen schlagartig endet, so würde sich das Gleichgewicht der Treibhausgase wahrscheinlich erst mit einem zeitlichen Verzug von 100 Jahren einstellen. Exaktere Angaben als diese auf Computersimulationen basierenden Werte können derzeit nicht gemacht werden. Dazu ist unser Wissen um die Wechselwirkungen von Klimaänderungen auf das ökologosche System und auf das menschliche Verhalten zu gering.
In den letzten 10.000 Jahren hat es mehrere Jahrhundertzyklen gegeben, in denen Temperatursprünge von +/- 1o bis +/- 3o K auftraten. Trotzdem hat sich die Menschheit von den frühesten Anfängen über den steinzeitlichen Jäger und Sammler bis zum intellektuellen"homo sapiens" weiterentwickelt, wie die Geschichte beweist. Das läßt für die Zukunft hoffen.
Bruno Richter
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