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Das Klima wird wärmer, und das so schnell wie noch nie zuvor in den vergangenen 66 Millionen Jahren. Der weitaus grösste Teil der Erwärmung seit Beginn des Industriezeitalters ist menschengemacht; er beruht vornehmlich auf der Verbrennung fossiler Energieträger, was Treibhausgase in der Atmosphäre anreichert. Das Problem der Klimaerwärmung verschärft sich weiter, und die Folgen sind zum Teil schon jetzt spürbar, etwa durch die Zunahme von Wetterextremen und der Wasserknappheit in trockenen Gebieten.
Wir müssen also dringend etwas gegen die Klimaerwärmung unternehmen. Grundsätzlich bedeutet das, dass wir viel weniger fossile Energieträger verbrennen – doch die Umstellung auf erneuerbare Energiequellen verläuft harzig. Und sie ist teuer. Dazu kommt, dass der Ausstoss von Treibhausgasen besonders in den grossen Volkswirtschaften Asiens mit ihrem wachsenden Energiebedarf sogar noch zunimmt.
Warum also der Erwärmung nicht mit technischen Mitteln entgegenwirken? Solche technische Verfahren, die den globalen Klimawandel abbremsen oder stoppen sollen, werden unter dem Sammelbegriff «Geoengineering» zusammengefasst. Die Idee, mittels technischer Eingriffe das Klima zu verändern, führte bereits im Zukunftsoptimismus der 1950er- und 1960er-Jahre zu teilweise abenteuerlichen Plänen, etwa dem Bau eines Damms in der Beringstrasse, um das Wetter in der Arktis zu verbessern.
Heute wird Geoengineering wieder vermehrt als mögliche Lösung des Klimaproblems diskutiert, besonders seit der Meteorologe und Nobelpreisträger Paul Crutzen 2006 in einem Essay vorgeschlagen hat, Schwefeldioxid in die Stratosphäre zu bringen, um so die Sonneneinstrahlung zu reduzieren. Diese Idee stiess allerdings nicht nur auf Beifall – die Mehrzahl der Experten hält sie für gefährlich. Vor zwei Jahren forderte etwa eine Gruppe von Wissenschaftlern in der Fachzeitschrift «Wires Climate Change» nicht nur ein internationales Verbot dieses sogenannten Solar Radiation Managements, sondern sogar einen Bann gegen dessen Erforschung.
Das Thema ist damit aber keineswegs vom Tisch. So will die Schweiz an der Ende Februar beginnenden Jahrestagung des UNO-Umweltprogramms Unep darauf dringen, dass die Unep einen Bericht zu den Folgen und Risiken von Solar Geoengineering erstellt. Kürzlich haben amerikanische Wissenschaftler überdies darauf hingewiesen, dass diese Methode nicht Zukunftsmusik ist, sondern in den nächsten Jahren tatsächlich – etwa von einzelnen Staaten – eingesetzt werden könnte. Sie fordern ein Moratorium, bis ein solcher Einsatz wissenschaftlich bewertet wurde. Was also ist Solar Radiation Management genau, und welche Chancen und Risiken sind damit verbunden?
Solar Radiation Management (SRM), auch als «Solar Geoengineering» bezeichnet, ist eine Unterkategorie von Geoengineering. Unter diesen Oberbegriff fallen alle vorsätzlichen und grossräumigen menschlichen Eingriffe in geochemische oder biogeochemische Kreisläufe der Erde, die mit technischen Mitteln vorgenommen werden. Neben SRM steht im Kampf gegen die Klimaerwärmung vor allem die Reduzierung der CO₂-Konzentration in der Atmosphäre – «Carbon Dioxide Removal» (CDR) – im Vordergrund. Die Technik zur CO₂-Entfernung im globalen Massstab ist aber derzeit nicht vorhanden, und zudem ist es unklar, ob die Speicherung des entnommenen CO₂ problemlos ist.
Das Konzept des Solar Radiation Managements hingegen wäre grundsätzlich schon heute realisierbar. Es besteht darin, die Erwärmung von Atmosphäre und Erdoberfläche zu reduzieren, die durch Sonneneinstrahlung verursacht wird. Die global gemittelte Oberflächentemperatur der Erde hängt – vereinfacht gesagt – von zwei Komponenten ab: zum einen eben von der Sonneneinstrahlung, die von Atmosphäre und Erdoberfläche absorbiert wird, zum andern vom Anteil dieser Strahlung, der durch Treibhausgase daran gehindert wird, in den Weltraum abzustrahlen.
Die meisten vorgeschlagenen SRM-Methoden zielen entweder darauf ab, die Menge des auf der Erde ankommenden Sonnenlichts zu reduzieren, oder dessen Rückstrahlung durch Aufhellung der Erdoberfläche zu verstärken – also durch Erhöhung der sogenannten Albedo. Dies könnte etwa durch den Anbau von Nutzpflanzen geschehen, die mehr Licht reflektieren, oder durch die Abdeckung von grossen Wüstenflächen mit reflektierenden Materialien.
Der weitaus meistdiskutierte Vorschlag ist jener von Crutzen: Er besteht darin, grosse Mengen von Schwefeldioxid (SO2) in die Stratosphäre zu bringen. Das Sulfat SO2 ist ein natürlich vorkommendes, stechend riechendes Gas, das Aerosole – das sind in einem Gas schwebende Partikel – bilden kann. Diese wirken wie ein weltumspannender Sonnenschutz, der die Sonneneinstrahlung auf die Erdoberfläche verringert.
Wird die Menge des vorhandenen SO2 erhöht, verstärkt sich dieser Kühlungseffekt. Da Aerosole in der Stratosphäre viel länger verweilen als in der darunterliegenden Troposphäre, in der sich das Wettergeschehen abspielt, würden sie dort eine 100-mal grössere Abkühlungswirkung entfalten. Sulfate wie SO2 kommen zudem in grossen Mengen auf der Erde vor und sie sind kostengünstig.
Die kühlende Wirkung der Sulfate ist bekannt. Dass die Methode, sie in die Stratosphäre zu injizieren, grundsätzlich funktioniert, belegen Vulkanausbrüche – etwa die gut beobachtete Eruption des Pinatubo 1991, bei der insgesamt 17 Millionen Tonnen Schwefeldioxid in die Stratosphäre gelangten. Dieser massive temporäre Anstieg von Aerosolen reduzierte das einfallende Sonnenlicht um 5 Prozent, was in den folgenden anderthalb Jahren zu einem weltweiten Temperaturabfall um etwa 0,4 Grad führte. Ähnliches geschah 1982 beim Ausbruch des El Chichón in Mexiko.
Ein drastisches Beispiel für die Wirkungsweise ist auch der Einschlag des Asteroiden, der vor 66 Millionen Jahren die Ära der Dinosaurier beendete. Dabei verdampften mehr als 325 Milliarden Tonnen Schwefel, mischten sich mit Wasserdampf und gelangten in die Atmosphäre. Die Sulfate verdunkelten zusammen mit Russteilchen die Sonne etwa 15 Jahre lang – die Folge war ein sogenannter Impaktwinter. Dieser ähnelt dem Szenario eines nuklearen Winters nach einem Atomkrieg.
Neben Schwefeldioxid und anderen Schwefelverbindungen wie Schwefelwasserstoff (H2S) oder Schwefelkohlenstoff (CS2) werden auch weitere Materialien diskutiert, etwa Salze, Aluminium, oder Kalzit. Sie alle haben aber – wie übrigens auch das SO2 – unerwünschte Nebenwirkungen. Die Partikel würden auch nicht permanent in der Stratosphäre bleiben, sondern lediglich etwa ein Jahr. Der Abkühlungseffekt wäre damit – genau wie nach einem Vulkanausbruch – temporär; das bedeutet, dass der Transport von SO2 in die Stratosphäre dauerhaft erfolgen müsste.
Das SO2 müsste mit Flugzeugen in die Stratosphäre gebracht werden. Heutige Passagierjets können dies nicht leisten, da sie die notwendige Höhe knapp nicht erreichen. Militärjets hingegen fliegen hoch genug. Um ausreichend SO2 in die Stratosphäre zu transportieren, müsste daher eine Flotte von einigen hundert geeigneten Flugzeugen gebaut werden. Dies wäre innerhalb weniger Jahre zu schaffen, wie die Wissenschaftler David W. Keith und Wake Smith in einem Artikel in «MIT Technology Review» schreiben.
Da die Grenze zur Stratosphäre zu den Polen hin niedriger verläuft, könnten Flugzeuge wie etwa die G650 von Gulfstream sie ab ca. 35 Grad nördlicher oder südlicher Breite erreichen. Sie müssten nur noch für diesen Einsatz umgerüstet werden und könnten dann pro Jahr und Maschine etwa 10 Kilotonnen Schwefel in die Stratosphäre bringen. Keith und Smith veranschlagen in ihrem Artikel die Gesamtkosten für den Kauf einer Flotte von 15 Flugzeugen zuzüglich der Kosten für Umrüstung, Wartung, Ersatzteile, Gehälter, Treibstoff, Material und Versicherung auf rund 500 Millionen US-Dollar pro Jahr. Dies gilt für einen zehnjährigen Einsatz in kleinem Massstab.
Bei einem globalen Einsatz kommt Wake Smith in einem anderen Papier für den Bau einer Flugzeugflotte, Betrieb und Materialbedarf auf rund 30 Milliarden US-Dollar pro Jahr bis 2100. Das entspricht nach seinen Berechnungen etwa dem Betrag, den die Amerikaner jährlich für das Futter ihrer Haustiere ausgeben – im Vergleich zu den Kosten, die schätzungsweise für eine weltweite klimaneutrale Transition anfallen würden, fällt er quasi ins Nichts.
Der Vorteil von Solar Radiation Management liegt darin, dass dieses Verfahren schnell und radikal wirken würde. Im grossen Massstab in die Stratosphäre eingebracht, könnte Schwefeldioxid oder eine vergleichbare geeignete Substanz die Erde innerhalb von nur ein, zwei Jahrzehnten auf vorindustrielles Niveau abkühlen – daran besteht wissenschaftlich kein Zweifel. Um dieses Ziel zu erreichen, würde es laut Modellrechnungen bereits ausreichen, ein bis zwei Prozent der Sonneneinstrahlung abzuschirmen.
Ein Einsatz in kleinerem Massstab würde etwa so viel Abkühlung bringen, wie der internationale Schiffsverkehr durch die Schwefelverschmutzung bewirkte, bevor strengere Regeln für Schiffskraftstoffe eingeführt wurden. Allerdings wäre das Ausmass dieser Abkühlung so gering, dass ihre Auswirkungen auf das Klima auf regionaler Ebene nur schwierig zu erkennen wären.
Der wohl wichtigste Einwand gegen Solar Radiation Management liegt darin, dass die Auswirkungen auf regionale Wetter- und damit Ökosysteme unvorhersehbar sind. Auch der Vergleich mit Daten aus Vulkanausbrüchen kann diese Unvorhersehbarkeit nicht ausräumen. Aber auch davon abgesehen ist die Reihe der möglichen unerwünschten Folgen und Nebenwirkungen beeindruckend:
Die Forschungsgemeinde verteilt sich im Hinblick auf Chancen und Risiken von SRM auf verschiedene Lager. Einige warnen vor dessen unabsehbaren Folgen, während andere die Forschung daran vorantreiben wollen. So hat im vergangenen August ein Forscherteam der Universität Bern in der Fachzeitschrift «Nature Climate Change» eine Studie veröffentlicht, die sich mit der Frage befasst, ob sich durch künstliche Beeinflussung der Sonneneinstrahlung das Abschmelzen des Eises in der Westantarktis verhindern liesse. Auch diese Wissenschaftler warnen aber zugleich vor nicht absehbaren Nebenwirkungen solcher Methoden.
Selbst die Befürworter von Solar Radiation Management gehen durchs Band davon aus, dass gleichzeitig die Ursachen der Klimaerwärmung angepackt und die Treibhausgas-Emissionen massiv reduziert werden müssen. Ihr Argument lautet, dass SRM dazu dienen könnte, Zeit zu gewinnen. Und falls die Erderwärmung zusehends katastrophale Folgen nach sich ziehen würde, könnte SRM als letzte Notfallmassnahme relativ schnell Wirkung zeigen. Ob jedoch Politik und Gesellschaft tatsächlich bereit wären, die aufwendige und unbequeme Ursachenbekämpfung weiterhin beizubehalten, wenn SRM schnelle und bequeme Linderung verspräche, darf bezweifelt werden.
Im Mündungsbereich des Flusses Severn in Grossbritannien sind Überreste eines gewaltigen Meeresreptils gefunden worden. Der Ichthyosaurier war womöglich mehr als 25 Meter, wie ein Forschungsteam im Fachjournal «Plos One» berichtet.