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Legende: Mit einer Infrarot-Kamera aufgenommenes Wärmebild aus Basel
Welchen Einfluss haben Umweltveränderungen auf die Pflanzenwelt? Und müssen wir mit dem sich wandelnden Klima auch unser Energieverhalten ändern? Die Aspekte des Klimawandels sind vielfältig, wie die ReferentInnen am 28. Empa-Wissenschaftsapéro in Dübendorf eindrücklich darstellten.
Der Sturm Lothar im Dezember 1999, der trockene Hitzesommer 2003 oder die letztjährigen Überschwemmungen in der Schweiz sind dies Vorboten des Klimawandels? «Nein», erklärt Ulrike Lohmann, Professorin für experimentelle Atmosphärenphysik an der ETH Zürich, «ein einzelnes Wetterextrem ist kein Indiz für den Klimawandel, sondern einfach nur ein extremes Wetterereignis.»
Klimaveränderung was ist das eigentlich?
Klimaänderungen liessen sich nur langfristig erkennen. So sei etwa die Erhöhung der globalen Durchschnittstemperatur um 0.8°C im letzten Jahrhundert davon um immerhin 0.6°C allein in den letzten 30 Jahren ein Anzeichen für den Klimawandel. Diesen Trend konnten KlimaforscherInnen sowohl durch direkte Temperaturmessungen ermitteln, die seit ungefähr 150 Jahren vorgenommen werden, als auch durch Temperaturrekonstruktionen, die auf natürlichen «Archiven» wie Eisbohrkernen basieren.
Doch ist tatsächlich der Mensch für den rasanten Temperaturanstieg der letzten 30 Jahre verantwortlich? Modelle, die lediglich natürliche Ereignisse etwa Vulkanausbrüche einbeziehen, können den gemessenen Anstieg nicht erklären. Erst wenn auch die vom Menschen verursachten Treibhausgase wie Kohlendioxid (CO2) berücksichtigt werden, stimmt das Modell mit dem tatsächlichen Temperaturverlauf überein.
«Es wird rasant wärmer», hält Ulrike Lohmann fest. Je nach Szenario rechnen die Klimaforschenden bis zum Ende des Jahrhunderts mit um 1.5°C bis 6°C höheren Temperaturen. Wie heftig der Anstieg ausfällt, hängt unter anderem davon ab, wie stark die Emissionen an Treibhausgasen, aber auch an Feinstaubpartikeln reduziert werden. Feinstaubpartikel, so genannte Aerosole, wirken nämlich der Erwärmung durch Treibhausgase entgegen, da sie Sonnenlicht reflektieren. Trotz dieses kühlenden Effekts sollte der Aerosolausstoss aufgrund der gesundheitsschädigenden Wirkung der Partikel weiter reduziert werden. «Luftverschmutzung und Klimaschutz müssen zusammen angepackt werden», meint Ulrike Lohmann abschliessend.
Unabhängig davon, welches der Klimaszenarien der Zukunft am nächsten kommt, dürften in der Schweiz die Sommer heisser und die Winter milder werden; Häufigkeit, Intensität und Dauer von extremen Wetterereignissen werden voraussichtlich zunehmen.
«Düngung aus der Luft» Wie reagieren Pflanzen auf CO2?
Die Klimaerwärmung ist nur ein Teil der globalen Umweltveränderungen. Unter dem Begriff «global change» werden die sich ändernde Chemie der Atmosphäre etwa die Anreicherung der Atmosphäre mit dem Treibhausgas CO2 , der damit verbundene Klimawandel und die weltweite Umgestaltung der Ökosysteme zusammengefasst. «Die heutige Konzentration an CO2 von 380 ppm übertrifft alles, was es jemals in der Atmosphäre gegeben hat», erläutert Christian Körner, Botanikprofessor an der Universität Basel. Neueste Daten aus einem Eisbohrkern aus der Antarktis zeigen, dass die CO2-Konzentration in der Atmosphäre während der letzten 650'000 Jahre zwischen 180 und 300 ppm schwankte. Körner untersucht zusammen mit seiner Forschungsgruppe, wie sich die erhöhte CO2-Konzentration in der Luft auf die Pflanzen auswirkt.
Denn CO2 hat neben seinem Treibhauseffekt einen ganz direkten Einfluss auf die Pflanzenwelt; es ist eines der «Hauptnahrungsmittel» für Pflanzen, welches diese in der Photosynthese in Zucker und Pflanzenmasse umwandeln. «Kohlendioxid wird häufig als Gift angesehen», so Körner. «Doch CO2 ist die Basisressource allen Lebens!» Die Photosyntheserate sei bei der aktuellen CO2-Konzentration der Atmosphäre noch längst nicht am Anschlag. Also mehr CO2 gleich mehr Pflanzenwachstum? Ganz so simpel ist es dann doch nicht, erklärt der Basler Botaniker. Feldversuche an Alpenpflanzen hätten gezeigt, dass zusätzliches CO2 die Pflanzen nicht zu mehr Wachstum anregen kann. Andere Pflanzennährstoffe sind unter diesen Umständen Mangelware und verhindern dadurch ein stärkeres Wachstum. Trotzdem geht der CO2-Anstieg nicht spurlos an der Pflanzenwelt vorbei. So konstatierte Körners Team in einem mit CO2 künstlich begasten Modellwald aus Buche und Fichte unter Hoch-CO2 plötzlich veränderte Konkurrenzverhältnisse. Während beide Baumarten auf kalkhaltigem Boden von der CO2-Gabe profitierten, wirkte sich das zusätzliche CO2 für die Buche auf saurem Boden negativ aus. Daneben gibt es Hinweise, dass CO2 das Wachstum von Efeu und Waldrebe im Gegensatz zu den Alpenpflanzen stark fördert, was diese Schlingpflanzen «aggressiver» macht.
Doch auch der Klimawandel beeinflusst die Pflanzen. So wird immer wieder über Pflanzen gehört und gelesen, dass sie infolge des Treibhauseffekts offenbar früher zu blühen beginnen. Es sei indes nicht die Temperatur, sondern das Tag-/Nachtverhältnis, das die einheimischen Pflanzen aus ihrer winterlichen Ruhezeit erweckt, erklärt Körner. Das Austreiben könne durch die Klimaerwärmung nicht beliebig nach vorne verschoben werden. Allerdings gibt es Ausnahmen. «Der Genfer Kastanienbaum, der tatsächlich immer früher blüht, weiss nicht, was sich hier gehört», meint Körner mit Humor. Kastanienbäume stammen ursprünglich aus dem Mittelmeerraum und besitzen einen etwas anders geeichten «inneren Kalender».
Energieverbrauch im Wandel mit dem Klima
Beim Stichwort Klimawandel denken wohl die wenigsten Menschen an Gebäude und den damit verbundenen Energiekonsum. Dabei macht der Gebäudebereich in der Schweiz fast die Hälfte des jährlichen Gesamtenergieverbrauchs aus. Die energetischen Konsequenzen der Klimaerwärmung sind also nicht zu unterschätzen.
Wie sich das wärmere Klima auf den Energiekonsum der Bauten hier zu Lande auswirkt, haben Empa-Forschende vor kurzem unter die Lupe genommen. Fazit: Im Verlauf des 20. Jahrhunderts hat die Zahl der Heizgradtage in der Schweiz an vier untersuchten Standorten um rund 15% abgenommen. Dagegen hat die Zahl der Kühlgradtage um 50 bis 170% zugenommen, berichtet Thomas Frank von der Abteilung Bautechnologie der Empa. Für den Zeitraum von 1975 bis 2085 wird in der Schweiz je nach Klimamodell mit einer weiteren Abnahme der Heizgradtage von 13 bis 87% gerechnet. Allein bei Bürobauten wird von einem bis zu 300% höheren Energiebedarf für kühlende Klimaanlagen ausgegangen. Unterm Strich steigt daher in Zukunft der Stromverbrauch weiter an.
«Die Bedeutung des sommerlichen Wärmeschutzes von Bauten und der Nachtlüftung in Wohnhäusern nimmt stark zu», sagt Frank. Dunkle Gebäudefronten liessen sich beispielsweise durch Bepflanzung oder helle Anstriche vor Überhitzung schützen. In Wohnbauten kann im Sommer durch Nachtlüftung die Innentemperatur ohne Extra-Kühlung im «Komfortbereich» gehalten werden ausser in extrem heissen Jahren wie 2003, in denen die Nachtlüftung an ihre Grenzen stösst.
Auch beim Bau von Gebäuden müssten in Zukunft dem Klimawandel und den damit verbundenen zunehmenden Wetterextremen Rechnung getragen werden, sagt Frank. «Szenarien von Wetterdaten für Extremereignisse sind notwendig, um eine Planung von geeigneten Schutzmassnahmen für Gebäude vorzunehmen.»
Autorin
Daniela Wenger, Abt. Organische Chemie, <email-pii>
Kontakt
Thomas Frank, Abteilung Bautechnologie, Tel. 044 823 41 76, <email-pii>