Der Freistaat Thüringen plant ein Maßnahmenprogramm gegen den Klimawandel. Dazu wurde ein umfassendes Dokument mit dem Namen „IMPAKT II“ erstellt, das im Rahmen einer schriftlichen Anhörung von 24 Gruppen kommentiert werden sollte. Das Dokument „IMPAKT II“ können Sie hier als pdf herunterladen (28 MB). Geben Sie dazu unten bei Dokumentennummer die Nummer 7143 ein.

Leider wurden die schriftlichen Stellungnahmen vom Landtag nicht öffentlich gemacht, was angesichts der Bedeutung des Themas bedauerlich ist. Im Sinne der Transparenz drucken wir im folgenden die Stellungnahme des Instituts für Hydrographie, Geoökologie und Klimawissenschaften (IFHGK) ab. Die Beschlussempfehlung vom 4.9.2019 (pdf) lässt offen, ob die Hinweise wahrgenommen wurden.

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Stellungnahme

zum Entwurf (Stand: 30. April 2019): Integriertes
Maßnahmenprogramm zur Anpassung an die Folgen des
Klimawandels im Freistaat Thüringen – IMPAKT II

durch

Institut für Hydrographie, Geoökologie und Klimawissenschaften (IFHGK)

Dr. habil. Sebastian Lüning
Geowissenschaftler

Dr. Hans-Joachim Dammschneider
Hydrograph, Klimatologe und Geowissenschaftler

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Zusammenfassung

Der zu begutachtende Bericht enthält eine Auswertung der thüringischen Klimadaten der letzten Jahrzehnte. Er spart jedoch die vorindustrielle Klimaentwicklung im Freistaat bzw. der weiteren Region aus. Aufgrund dieser eklatanten Lücke ist eine stabile Zuordnung (Attribution) der beobachteten Klimaveränderungen auf natürliche und anthropogene Klimafaktoren nicht möglich. Da die verwendeten Klimamodelle nicht an der vorindustriellen Klimaentwicklung geeicht wurden, sind auch die hiermit generierten Klimaprognosen wenig robust und damit wenig aussagefähig. Es wird dringend empfohlen, die Modelle zunächst auf klassisch wissenschaftliche Weise mit paläoklimatologischen Daten der letzten 2000 Jahre zu kalibrieren. Hierzu ist insbesondere die verlässliche Reproduktion der in Mitteleuropa gut belegten Mittelalterlichen Wärmeperiode (1000-1200 n. Chr.) sowie der Römischen Wärmeperiode (um das Jahr Null) notwendig. Aufgrund der lückenhaften Datenlage sollte der Freistaat Thüringen in diesem Zusammenhang ein Forschungsprogramm zur Klärung der regionalen Klimageschichte der letzten Jahrtausende auflegen. Weitreichende, kostenintensive und möglicherweise irreversible Klimaanpassungsmaßnahmen sollten erst angegangen werden, wenn die Klimasimulationen auf einer soliden Basis operieren. Bei der Erstellung von Klimaprognosen sollten in der Vergangenheit gut belegte empirische Zusammenhänge mit einbezogen werden, etwa die systematischen Einflüsse der atlantischen multidekadischen Ozeanzyklen der AMO und NAO auf Temperaturen und Niederschläge. Bei der Diskussion von Extremwetterdaten sollte es verpflichtend sein, die moderne Entwicklung stets im Kontext der Klimageschichte der letzten Jahrhunderte und Jahrtausende einzuordnen. Nur so kann festgestellt werden, ob ein Prozess bereits den Korridor der natürlichen Schwankungsbreite verlassen hat. Zu kurz gewählte Kontextintervalle, wie die des vorliegenden Berichts, stellen eine wissenschaftlich nicht statthafte Datenselektion dar und besitzen keine Aussagekraft. Auch in politischen Berichten sollten klimarelevante Behauptungen stets mit wissenschaftlichen Quellen belegt werden. Angesichts der großen gesellschaftspolitischen Bedeutung darf es keinen wissenschaftsfreien Raum für subjektiv eingefärbte Spekulationen geben. Klimapolitik erfordert Augenmaß. Politische Entscheider sollten auf der Basis von Tatsachen entscheiden können und sich nicht von dramatischen Katastrophenszenarien bedrängen lassen – Katastrophenszenarien, die sich bei sachlicher Überprüfung als stark überzogen darstellen. Abgeleitete Maßnahmen sollten nicht nur ökologisch nach-haltig sein, sondern auch einer sozialen und wirtschaftlichen Nachhaltigkeit genügen.

Einleitung

Im Zuge der globalen Industrialisierung und Nutzung fossiler Brennstoffe ist die Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosphäre mittlerweile auf den höchsten Stand seit 800.000 Jahren gestiegen. Gleichzeitig hat sich die Temperatur der Erde in den letzten 150 Jahren um knapp ein Grad erhöht. Der genaue quantitative Anteil menschengemachter und natürlicher Klimafaktoren an dieser Erwärmung bleibt jedoch noch immer unklar und ist an die nur ungenau bekannte Klimawirkung des CO₂, die sogenannte CO₂-Klimasensitivität gekoppelt. Pro CO₂-Verdopplung kann die Erwärmung laut IPCC 1,5°C betragen, aber auch bis zu 4,5°C, also dem Dreifachen. Dies entspricht einer sehr großen Unsicherheitsspanne. Um den natürlichen Anteil am aktuellen Klimawandel besser verstehen zu können, ist eine Beschäftigung mit der vorindustriellen Klimageschichte zwingend notwendig. Erst wenn die natürliche Klimadynamik der letzten Jahrtausende korrekt aufgezeichnet und die entsprechenden Antriebe verstanden worden sind, kann das heutige Gesamtklimasystem bestehend aus natürlichen und anthropogenen Antrieben vollständig begreifbar und quantitativ abschätzbar werden.

Der vorliegende Bericht spart diesen sehr wichtigen Bereich der vorindustriellen, natürlichen Klimavariabilität Thüringens bzw. Deutschlands aus unerfindlichen Gründen vollständig aus, was den Bericht stark entwertet. In Kapitel 2 „Klima und Klimawandel in Thüringen“ wird lediglich die industrielle Klimaentwicklung der letzten 140 Jahre diskutiert. Eine graphische Darstellung erfolgt sogar erst ab 1960. Dies muss als überaus bedenklich angesehen werden, ist doch in den Klimawissenschaften allgemein anerkannt, dass eine Differenzierung zwischen natürlichen und menschengemachten Klimaveränderungen nur über den Kontext der vorindustriellen Klimageschichte erfolgen kann.

Im Gegensatz dazu misst ein kürzlich veröffentlichter Klimabericht der Schweiz den natürlichen Klimafaktoren eine signifikante Bedeutung zu. Er geht davon aus, dass natürliche Klimafaktoren bis zur Hälfte der im Land beobachteten Erwärmung der letzten 100 Jahre verursacht haben könnten (CH2018, 2018). In ähnlicher Weise äußerte sich der bekannte Kieler Klimaforscher Prof. Mojib Latif 2012 in einem Zeitungsinterview. Auf die Frage, wie die anthropogenen und natürlichen Anteile an der globalen Erwärmung in industrieller Zeit verteilt waren, gab er an: „Es ist ein Mix aus beidem. Klar ist, dass der Mensch über die Hälfte des Temperaturanstiegs seit Beginn der Industrialisierung zu verantworten hat“ (Neue Osnabrücker Zeitung, 2012). Aussagen wie diese zeigen bereits, dass der vorliegende Bericht, der die Klimaerwärmung ausschließlich auf vom Menschen verursachtes CO₂ zurückführt, möglicherweise bis zu 50% anderer relevanter Einflussfaktoren nicht berücksichtigt. Hierdurch wird der Bericht insgesamt unvollständig und die Ergebnisse angreifbar.

Das vorgelegte Maßnahmenprogramm basiert auf klimatischen Szenarien bis 2085, die auf Basis von Klimamodellierungen erstellt wurden. Die Verlässlichkeit der verwendeten Modelle ist allerdings zweifelhaft, da sie nicht an der vorindustriellen Klimaentwicklung Thüringens der letzten Jahrhunderte und Jahrtausende geeicht wurden. Die Modellierungsergebnisse sollten daher so lange als vorläufig und ungenau behandelt werden, bis eine Kalibrierung an paläoklimatologischen Daten der Region bzw. hilfsweise Mitteleuropas erfolgreich abgeschlossen werden kann. Bis dahin sollten sich Maßnahmen vor allem auf „no regret“ Bereiche konzentrieren, also jene Sektoren, die auch ohne dramatische Klimaszenarien von den Maßnahmen profitieren würden. Im Folgenden nehmen wir zu einzelnen Kapiteln des Dokuments Stellung.

Vorwort (Seiten 2-3)

Bereits im Vorwort des Dokuments finden sich einige Aussagen der Thüringer Ministerin für Umwelt, Energie und Naturschutz, die einer näheren fachlichen Überprüfung nicht standhalten. Die Ministerin schreibt (offenbar unter Bezug auf Deutschland):

„Extremwetter wie Hitze, Dürre, Starkregen und Stürme haben in Häufigkeit und Intensität massiv zugenommen. Deutschland gehört zu den 25 Ländern, die bis heute am stärksten von den Folgen des Klimawandels betroffen sind.“

Hier legt der Ministerin inkorrekte Daten vor, denn statistisch signifikante Langzeittrends hat es in Deutschland weder bei Dürren, noch bei Starkregen, noch bei Stürmen gegeben. Es ist bedauerlich, dass bei einem politisch hochsensiblen Thema wie dem Klimawandel solche Fehlinformationen weitergegeben werden. Hier die realitätsbasierten Fakten:

Dürren

Laut des vom Umweltbundesamt (UBA) herausgegebenen „Monitoringbericht 2015 zur Deutschen Anpassungsstrategie an den Klimawandel“ gibt es keinen statistisch gesicherten Trend in der Entwicklung der Häufigkeit von Trockenperioden in Deutschland (Umweltbundesamt, 2015). Dort heißt es im Einzelnen:

„Neben der Frage nach der Veränderung der Starkniederschläge ist insbesondere im Sommer auch von großer Wichtigkeit, inwieweit die Erwärmung mit einer zusätzlichen Austrocknung einhergeht. Dementsprechend soll noch die Veränderung der Häufigkeit von Trockenperioden betrachtet werden. Hierzu wird die Anzahl der Episoden mit mindestens zehn aufeinanderfolgenden Tagen ohne Niederschlag ausgewertet. Wie Abbildung (11) zeigt, ist die Anzahl solcher Trockenperioden im Flächenmittel von Deutschland seit 1951 um ca. 0,3 Ereignisse pro Jahr geringfügig angestiegen. Bereits aufgrund der Seltenheit solcher Ereignisse mit einem Mittelwert von nur 1,3 Fällen pro Jahr im klimatologischen Referenzzeitraum 1961-1990 sowie der extrem hohen Variabilität von Jahr zu Jahr ist aber auch diese Zunahme bislang statistisch keineswegs gesichert. Hinzu kommen ausgeprägte natürliche Schwankungen mit abwechselnden Phasen stärker und geringer ausgeprägter Trockenheit, die sich deutlich in der räumlichen Entwicklung der mittleren Anzahl dieser Trockenperioden abzeichnen.“

Starkregen

Seit 1951 hat sich die Häufigkeit von Starkniederschlag von mehr als 30 mm nur geringfügig erhöht (DWD, 2014). Die Veränderung ist aus statistischer Sicht jedoch insignifikant, so dass kein belastbarer Langzeittrend ausgemacht werden kann. Die Zeitreihe moderner Radar-daten zum Starkregen ist leider noch zu kurz, um aussagekräftige Trends interpretieren zu können (DWD, 2016). Auch die im vorliegenden Dokument in Kapitel 2 getätigte Trend-Aussage zum Starkregen in Thüringen bezieht sich lediglich auf Daten seit 1961, was viel zu kurz ist, um natürliche Schwankungen seriös ausschließen zu können. Selbst das Umweltbundesamt konnte in seinem Monitoringbericht 2015 zum Klimawandel keine belastbaren Trends zu Starkniederschlägen in Deutschland finden (Umweltbundesamt, 2015). Die Zahl der Tage mit einer Niederschlagssumme von 20 mm und mehr im Sommer ist seit 1951 nahezu unverändert geblieben. Im Winter ist der entsprechende Index (Flächenmittel der maximalen 5-Tagessumme der Niederschläge) zwar leicht angestiegen, wobei der Anstieg aufgrund der starken Variabilität von Jahr zu Jahr statistisch nicht signifikant ist.

Stürme

Das Potsdam Institut für Klimafolgenforschung (PIK) wertete Satellitendaten aus und stellte für die vergangenen 35 Jahre eine signifikante Abnahme der Sturmaktivität während des Sommers in den mittleren Breiten der nördlichen Hemisphäre fest, darunter auch in Deutschland (Lehmann and Coumou, 2015). Winterstürme über dem Nordatlantik und Nordwesteuropa zeigen jedoch starke, jahrzehntelange Schwankungen, wobei derzeit kein Langzeittrend sichtbar ist, wie ein Team um Frauke Feser vom Helmholtz-Zentrum Geesthacht dokumentierte (Herring et al., 2014). Erkennbar sind eine Verringerung der Sturmaktivität seit den 1880ern bis Mitte der 1960er Jahre und ein darauf folgender Anstieg bis Mitte der 1990er Jahre. Ab Mitte der 1990er Jahre verringert sich dann wiederum die Sturmaktivität.

Klimawandel in Thüringen: Prolog (S. 14)

Ähnlich wie im Vorwort des Berichts, werden auch im „Prolog“ des Kapitels 2 die Leser inkorrekt informiert. Konkret heißt es dort:

„Extreme Wetter- und Witterungsereignisse nehmen mit dem sich vollziehenden globalen Klimawandel zu und das auch in Thüringen.“

Es folgt eine selektive Auflistung von dramatisch wirkenden einzelnen Extremwetter-ereignissen. Dies erzeugt einen effektheischenden und alarmistischen Eindruck, der in einem wissenschaftlichen Bericht zu vermeiden ist. Eine seriöse Einordnung der Ereignisse in den langfristigen klimahistorischen Kontext unterbleibt. In Wirklichkeit lassen sich für Deutschland keine statistisch signifikanten Langfristtrends bei Dürren, Starkregen und Stürmen nachweisen (siehe Zitate in den Hinweisen zum Vorwort). Die angeführte Dauerfrostperiode hat keinen Bezug zur Klimaerwärmung. In Bezug auf das Frühjahrshochwasser 2013 stellt der Bericht auf Seite 46 eindeutig fest, dass bislang kein statistisch signifikanter Entwicklungstrend beim Hochwasser in Thüringen nachweisbar ist. Außerdem ist auf Seite 106 des Berichts zu lesen, dass bislang keine statistisch signifikante Zunahme von Schadensfällen an Wohngebäuden festzustellen sei. Insofern entspricht die Aussage, Extremwetter in Thüringen würde generell zunehmen, nicht dem aktuellen wissenschaftlichen Kenntnisstand.

Eine Ausnahme bilden die Hitzewellen, die in den letzten 140 Jahren häufiger geworden sind. Unerwähnt bleibt jedoch auch hier, dass sich der wohl wärmste Sommer des letzten Jahrtausends in Westeuropa im Jahr 1540 ereignete (Možný et al., 2016; Wetter and Pfister, 2013). Zudem fehlen Daten zu Hitzewellen während der Mittelalterlichen Wärmeperiode (MWP) in Deutschland von vor 1000 Jahren. Aus Gründen der Vergleichbarkeit sollte die heutige Entwicklung mit früheren natürlichen Wärmephasen (wie etwa der MWP) und weniger mit außergewöhnlichen Kältephasen wie der Kleinen Eiszeit (14.-19 Jh.) in Relation gesetzt werden. Generell ist davon auszugehen, dass extreme Hitze in Wärmeperioden häufiger auftreten als während Kältephasen.

Klimamodellierung (Seiten 14-17)

Zunächst einmal ist positiv anzumerken, dass die Modellierungsergebnisse aufgegliedert werden in maximal, minimal und Median. Allerdings sollte deutlicher gemacht werden, ob auch Simulationen mit den Extremwerten der vom IPCC genannten CO₂-Klimasensitivität berechnet wurden, also 1,5°C und 4,5°C Erwärmung pro CO₂-Verdopplung. Es deutet einiges darauf hin, dass die dargestellten Minimalfälle weit über dem unteren Ende der IPCC-Spannweite der Klimasensitivität liegen, also kein echter Minimumfall dargestellt wird. Etliche Publikationen der jüngeren Zeit schlagen für die CO₂-Klimasensitivität Werte am unteren Rand des Möglichkeitsspektrums vor, so dass dieser Bereich nicht außer Acht gelassen werden darf. Die Modellierungsergebnisse und ihre Grundannahmen sollten im Sinne der Transparenz detaillierter erklärt werden

Klimamodelle mit starken Defiziten

Eine Vielzahl von Arbeiten konnte in den letzten Jahren zeigen, dass Klimamodelle noch enorme Defizite besitzen. Dementsprechend unterliegt das hieraus geschätzte Klimaschadensniveau grundsätzlich größten Unsicherheiten. Dies wurde erst kürzlich wieder deutlich: Nachdem die „CO₂-Uhr“ laut früheren Angaben im 5. Klimazustandsbericht bereits abgelaufen war und auf Null stehen sollte (MCC, 2018), hat der IPCC im Rahmen seines Sonderberichts zum 1,5-Grad-Ziel das verbleibende CO₂-Budget einfach schlagartig um 420 Gigatonnen CO₂ angehoben. Auf diese Weise wurden der Weltbevölkerung quasi „über Nacht“ weitere 10 Jahre an CO₂-Emissionen zugestanden, bevor die 1,5-Grad-Erwärmungsmarke überschritten wäre. Laut Berechnungen von Millar et al. (2017) könnte das verbleibende CO₂-Budget sogar noch höher sein und 20 Jahre umfassen (Klimaretter.info, 2017). Derartige Prognoseschwächen tragen nicht gerade dazu bei, das Vertrauen in die IPCC-Modelle zu stärken.

Prognoseschwächen offenbarten die Klimamodelle auch während der letzten 20 Jahre, wobei keines der Modelle die starke Abbremsung der Erwärmung ab der Jahrtausendwende prognostiziert hatte. Santer et al. (2017) verorteten einen Teil der fehlenden Erwärmung in natürlichen Ozeanzyklen, die offenbar in den Modellen unterschätzt wurde. Auch nach Abzug dieser Komponente bleibt immer noch ein Rest unrealisierter Wärme, deren Ursache den Autoren weiterhin unklar ist. Santer et al. (2017) nehmen an, dass die Klimaantriebe in den Modellgleichungen systematische Schwächen aufweisen. Große Defizite in den Klimamodellen offenbaren sich nun auch bei den Aerosolen. Eine 35-köpfige Forschergruppe zum Thema Schwebstoff um Florent Malavelle konnte zeigen, dass die Kühlwirkung von Schwefeldioxid-Aerosolen viel geringer ist, als in den gängigen Klimamodellen angenommen (Malavelle et al., 2017). Da das Schwefeldioxid in früheren Modellen eine wichtige Kühlfunktion für überschüssige Wärme des CO₂ innehatte, muss nun wohl auch die Erwärmungswirkung des CO₂ nach unten korrigiert werden.

Deutschlands wohl bekanntester Klimamodellierer, Prof. Jochem Marotzke vom Max-Planck-Institut für Meteorologie in Hamburg, warnte in einem kürzlich erschienenen Paper, dass selbst kostspielige und gesellschaftlich schmerzhafte Anstrengungen zur CO₂-Reduktion in den kommenden zwei Jahrzehnten möglicherweise kaum einen Einfluss auf das Klima haben werden (Marotzke, 2019). Anhand von Klimamodellen simulierte Marotzke den globalen Temperaturverlauf bis 2035 und verwendete einmal einen konventionellen Emissionsverlauf (Szenario RCP 4.5), und einmal ein politisch reduziertes Emissionsszenario. Sein Fazit: Mit hoher Wahrscheinlichkeit wird wohl kein Unterschied zu bemerken sein, da die natürliche Klimavariabilität in diesen Zeitmaßstäben die Oberhand behält. Marotzke sieht eine große Kommunikations-Herausforderung auf die Wissenschaftler zukommen, auf sie sich selbstredend auch die Politik vorbereiten sollte.

Große Probleme zeigen sich in den Klimamodellen auch bei der Beurteilung von Niederschlägen. Laut DeAngelis et al. (2015) überschätzen die gängigen Modelle die Zunahme des globalen Niederschlags systematisch um 40%. Auch andere Autoren bemängeln enorme Diskrepanzen zwischen simulierten und real beobachteten Regentrends (z. B. Bartlein et al., 2017; Bothe et al., 2019; Coats et al., 2016; Jin and Wang, 2017; Prasanna, 2016; Saha et al., 2014; Yuan and Zhu, 2018), so dass folglich auch Klimaschadensberechnungen auf Modellbasis nicht robust sein können.

Unvollständige Validierung der Klimamodelle

Die Klimaprognosen bis zum Jahr 2100 basieren auf theoretischen Klimasimulationen. Um die Verlässlichkeit der Simulationen zu gewährleisten, müssen die entsprechenden Klimamodelle zunächst an der bekannten Klimaentwicklung geeicht werden. Die Modelle müssen in einer sogenannten Rückwärtsmodellierung (englisch: Hindcast, History Match) zeigen, dass sie die gemessene bzw. paläoklimatologisch rekonstruierte Temperaturgeschichte reproduzieren können. Während die Erwärmung der letzten 150 Jahre von den Modellen in der Regel ohne größere Probleme dargestellt werden kann, konnten die vorindustriellen Wärmephasen bisher nicht zufriedenstellend reproduziert werden. Dies räumt auch der Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) unumwunden in seinem letzten Klimabericht in Bezug auf die Mittelalterliche Klimaanomalie (MCA) ein (Kapitel 5.3.5 in IPCC, 2013). Die schlechte Reproduktionsleistung der Klimamodelle für die Zeit vor der Kleinen Eiszeit wurde in zahlreichen Fachpublikationen festgestellt und bemängelt (z.B. Büntgen et al., 2017; Marcott et al., 2013; Zhang et al., 2017).

Bei näherer Betrachtung verwundert es jedoch kaum, dass die Modelle die vorindustriellen natürlichen Klimaschwankungen nicht reproduzieren können. In den Simulationen geht der Einfluss natürlicher Klimafaktoren bereits vom Ansatz her gegen Null (Abb. 1). Allenfalls wird den vorindustriellen Simulationen ein gewisses Maß an unsystematischem Rauschen zugebilligt. Angesichts der bedeutenden systematischen Temperaturschwankungen in vorindustrieller Zeit deutet vieles auf einen klassischen Ansatzfehler in den Modellierungen hin. Aufgrund der mangelhaften Kalibrierung der Klimamodelle an den vorindustriellen Wärmephasen sollten Ergebnisse aus den Klimasimulationen bis zur endgültigen Klärung der enormen Diskrepanzen mit äußerster Vorsicht behandelt werden.

Abb. 1: Vom IPCC angenommene Bedeutung anthropogener und natürlicher Klimafaktoren, ausgedrückt als Strahlungsantrieb während der industriellen Ära (1750–2011). WMGHG=gut durchmischte Treibhausgase (well mixed greenhouse gases). Abbildung aus IPCC (2014).

Geringere Klimasensitivität

Das Treibhausgas CO₂ wirkt erwärmend. Der genaue Erwärmungsbetrag ist jedoch noch immer schlecht bekannt und wird vom IPCC seit seinem ersten Klimabericht 1990 im Bereich von 1,5-4,5°C pro CO₂-Verdopplung vermutet. Mittlerweile deutet vieles darauf hin, dass der reale Erwärmungswert des CO₂ wohl im unteren Teil des Spektrums zu verorten ist. Insbesondere der Bereich von 1,6-2,2°C findet viele Unterstützer in der Fachwelt (Lewis and Curry, 2015; Mauritsen and Pincus, 2017; Mauritsen and Stevens, 2015; Otto et al., 2013). Angesehene Klimawissenschaftler wie Reto Knutti und Gabriele Hegerl scheinen die Öffentlichkeit bereits auf die bevorstehende Abwärts-Revision des Wertes der CO₂-Klimasensitivität vorzubereiten und erklären, dass die Klimaschutzbemühungen auch bei niedrigeren Werten auf jeden Fall fortzusetzen seien (Knutti et al., 2017). Dies ist nur im Prinzip richtig, denn es sollte dabei nicht außer Acht gelassen werden, dass niedrigere Werte das Schadensniveau drastisch herabsetzen und es mehr Zeit für eine nachhaltigere Planung der vorzunehmenden Maßnahmen gibt.

Klimawandel in Thüringen: Temperatur (Seiten 20-29)

Letzte 140 Jahre

In Kapitel 2 wird die Temperaturentwicklung der letzten 140 Jahre behandelt. Allerdings geht das vorliegende Dokument nicht auf den Einfluss atlantischer Ozeanzyklen auf das Klima in Thüringen ein, welcher für Mitteleuropa mittlerweile recht gut bekannt ist, insbesondere für die Sommermonate (z.B. Knight et al., 2006; O’Reilly et al., 2017). Durch das gewählte Startjahr 1960 wird in den Klimagraphiken in Kapitel 2 die relativ warme Phase der 1940er und 50er Jahre den Lesern offenbar bewusst vorenthalten (Abb. 2 und 3). Fakt ist, dass sich Thüringen zwischen 1940-1980 ein halbes Jahrhundert lang nicht erwärmt hat. Diese Periode fiel in eine Phase als der Ozeanzyklus der Atlantischen Multidekaden Oszillation (AMO) seinen positiven Scheitelpunkt erreichte und dann in die negative Phase eintauchte (Abb. 3). Die seit 1980 in Thüringen registrierte starke Erwärmung ereignete sich zur Zeit der ansteigenden Flanke der AMO. Mittlerweile ist die AMO jedoch wieder auf einem neuerlichen Scheitelpunkt angelangt, so dass die AMO in den kommenden Jahrzehnten eher wieder bremsend auf die Erwärmung wirken wird, wie bereits in der Vergangenheit.

Abb. 2: Temperaturentwicklung Thüringens seit 1880. Daten: Deutscher Wetterdienst (DWD).

Abb. 3: Verlauf der Atlantischen Multidekadenoszillation (AMO) seit 1860. Daten des NOAA Earth System Research Laboratory’s Physical Sciences Division.

Es verwundert, dass empirisch gut belegte Zusammenhänge zwischen Klimaentwicklung und quasiperiodischen natürlichen Ozeanzyklen keine Berücksichtigung in den Klimaprognosen für den Freistaat Thüringen finden. Fast alle im Maßnahmenprogramm genannten Bereiche (z.B. Landwirtschaft, Wasserwirtschaft, Wald- und Forstwirtschaft) würden von einer präziseren Klimaprognose unter Berücksichtigung der multidekadischen Klimaoszillation profitieren. Eine lineare Klimaentwicklung wie sie in den Prognosen des Kapitels 2 vorgeschlagen wird, hat es weder in den letzten 140 Jahren gegeben, noch ist sie für die Zukunft wahrscheinlich.

Desweiteren wäre eine kurze Diskussion im Bericht darüber wünschenswert gewesen, welchen Anteil die Zunahme der Sonnenscheindauer in Thüringen während der letzten Jahrzehnte an der Klimaerwärmung gehabt haben könnte (Abb. 4). Was hat zur Verringerung der Bewölkung geführt, der anthropogene Treibhausgasausstoß oder gibt es auch andere Erklärmöglichkeiten?

Abb. 4: Entwicklung der Sonnenscheindauer in Thüringen seit 1951. Abbildungsquelle: DWD.

Vorindustrielle Klimaentwicklung in Thüringen, Deutschland und Mitteleuropa

Es ist sicher ein großes Versäumnis, dass im Rahmen von IMPAKT I, das 2013 verabschiedet wurde, kein Programm zur Erforschung der vorindustriellen Klimageschichte Thüringens initiiert wurde. Informationen zur Temperaturgeschichte Thüringens aus den letzten 1000 oder 10.000 Jahren gibt es nahezu keine. Angesichts der großen Bedeutung des Themas für den Freistaat wäre es dringend angeraten, entsprechende Forschungsprojekte gezielt anzustoßen. Geeignet wären beispielsweise natürliche Klimaarchive in Seen, Sümpfen und Höhlen. Als erste Anlaufstellen bieten sich die Universität Mainz (Prof. Frank Sirocko), Universität des Saarlandes (Prof. Wolfgang Behringer), sowie die Universität Freiburg (Prof. Rüdiger Glaser) an. In der Zwischenzeit müssen Paläoklimadaten aus den deutschen und europäischen Nachbarregionen verwendet werden, die einen guten Rahmen der klimageschichtlichen Entwicklung der Region vorgeben.

Letzte 1000 Jahre

Die Moderne Wärmephase ist nicht die einzige Erwärmungsperiode in der nacheiszeitlichen Klimageschichte. Bereits im Mittelalter vor 1000 Jahren ereignete sich eine Warmphase, die besonders gut aus dem nordatlantischen Raum bekannt ist, aber auch in vielen Regionen der restlichen Welt ausgeprägt war, z.B. in Afrika (Lüning et al., 2017) und Südamerika (Lüning et al., 2019). So wurde die Mittelalterliche Wärmeperiode (MWP) bzw. Mittelalterliche Klimaanomalie (MCA) auch aus Rheinland-Pfalz beschrieben. Moschen et al. (2011) rekonstruierten die Temperaturgeschichte anhand von Kohlenstoffisotopen in einem Torfkern aus dem Dürren Maar. Dabei fanden sie eine Erwärmung von mehr als 5°C im Übergang der Kälteperiode der Völkerwanderungszeit (500-700 n. Chr.) zur MWP (Abb. 5). In diesem Zusammenhang traten offenbar starke Erwärmungsschübe auf, bei denen die Temperaturen auf natürliche Weise innerhalb weniger Jahrzehnte um mehrere Grad nach oben schnellten. Insofern scheint weder das heutige Temperaturniveau, noch die heutige Erwärmungsrate in Thüringen und Deutschland im historischen Kontext beispiellos zu sein.

Ein warme Mittelalterliche Klimaanomalie ist auch aus den Alpen (z.B.Larocque-Tobler et al., 2012; Mangini et al., 2005; Wurth et al., 2004), dem Nordseebereich (z.B. Harff et al., 2011; Kotthoff et al., 2017), der Slowakei und (Dabkowski et al., 2019) und den Niederlanden (van Engelen et al., 2001) bekannt.

Abb. 5: Temperaturentwicklung des Dürren Maar (Eifel) während der letzten 2000 Jahre basierend auf einer Temperaturrekonstruktion anhand von Zellulose-Kohlenstoffisotopen eines Torfkerns. Nullpunkt der Temperatur-Anomalieskala liegt etwas über dem Temperaturdurschnitt der letzten 2000 Jahre (Kleine Eiszeit fehlt). Linke Kurve: Ungeglättete Daten. Rechte Kurve: Gleitender Mittelwert über 60 Jahre. Daten digitalisiert von Moschen et al. (2011).

Letzte 10.000 Jahre

Erweitert man den Referenzzeitraum auf die letzten 10.000 Jahre, so wird klar, dass es eine ganze Reihe von Warm- und Kältephasen in vorindustrieller Zeit gegeben hat. In der Wissenschaft wird hier von klimatischen Millenniumszyklen gesprochen, da sich die Änderungen im Takt von 1000-2000 Jahren ereigneten. Die Zyklen sind aus allen Erdteilen beschrieben worden (Lüning and Vahrenholt, 2016) und könnten zumindest einen Teil ihres Antrieb aus der schwankenden Sonnenaktivität beziehen (Bond et al., 2001). Andere Forscher nehmen einen klimasysteminternen Puls an.

Eine derartige Millenniumszyklik wurde auch in der sauerländischen Bunkerhöhle von Fohlmeister et al. (2012) nachgewiesen. Rhythmische Änderungen in den Sauerstoffisotopen- in Tropfsteinen zeigen über die vergangenen 11.000 Jahre einen fortlaufenden natürlichen Klimawandel, bei dem das System zwischen warm/feucht und kalt/trocken schwankte (Abb. 6). Der Wechsel zwischen der Kältephase der Völkerwanderungszeit, MWP und Moderner Wärmeperiode ist in der Höhlenrekonstruktion gut erkennbar.

Abb. 6: Natürliche Klimaschwankungen im Sauerland während der vergangenen 11.000 Jahre, rekonstruiert auf Basis von Sauerstoffisotopenschwankungen (δ¹⁸O) von Tropfsteinen der Bunkerhöhle. Einheit in Promille der Sauerstoffisotope. CWP=Moderne Wärmeperiode (Current Warm Period), MWP=Mittelalterliche Wärmeperiode, DACP=Kälteperiode der Völkerwanderungszeit (Dark Ages Cold Period), RWP=Römische Wärmeperiode. Alterskala zeigt Jahre vor 1950 (Years BP, before ‚present‘=1950). Daten von Fohlmeister et al. (2012), heruntergeladen von https://www.ncdc.noaa.gov/paleo/study/20589

Eine besonders warme Phase stellte das sogenannte Holozäne Thermische Maximum (HTM) dar, das sich in der Zeit 8000-5500 Jahre vor heute ereignete. Kühl and Moschen (2012) rekonstruierten die Temperaturen dieser Klimaepisode für das Dürre Maar anhand von Pollen. Es zeigte sich, dass die Temperaturen in der Eifel damals um mehr als ein Grad über dem heutigen Wärmeniveau lagen (1990-2017, Abb. 6), bzw. fast zwei Grad, wenn man das kühlere Referenzintervall 1961-1990 zum Maßstab nimmt. Die Juli-Temperaturen der Eifel lagen während des HTM bei 18,0-18,5°C, wohingegen an der nächstgelegenen Wetterstation Manderscheid im DWD-Referenzintervall 1961-1990 ein Juli-Durchschnittswert von 16,3°C gemessen wurde (Kühl and Moschen, 2012).

Klimawandel in Thüringen: Niederschlag (Seiten 30-33)

Der vorliegende Bericht hebt hervor, dass die Frühlingsmonate in Thüringen in den letzten Jahrzehnten trockener geworden sind. Auch hier fehlt wieder der längerfristige Kontext. Ein Blick auf die offizielle Niederschlagsstatistik des DWD für Thüringen zeigt, dass es auch in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts bereits längere niederschlagsärmere Phasen im Frühling gegeben hat (Abb. 7). Wiederum wurde im Bericht der Kontextzeitraum bewusst oder unbewusst zu kurz gewählt.

Abb. 7: Entwicklung der Niederschläge in Thüringen seit 1881. Abbildung: DWD.

Stellt man die Dürregeschichte der letzten Jahrzehnte in den Kontext der vergangenen Jahrhunderte, so ist auch hier kein Langzeittrend zu erkennen. So zählen zu den drei trockensten Sommern der letzten 500 Jahre in den Alpen neben 2003 auch die Jahre 1921 und 1540 (Casty et al., 2005). Ähnlich sieht es in Frankreich aus. Eine Forschergruppe um Inga Labuhn legte 2016 eine Analyse der französischen Sommerdürren für die letzten 700 Jahre vor, die keinen Langzeittrend, dafür aber stark ausgeprägte natürliche Schwankungen fand (Labuhn et al., 2016). Das gleiche Bild zeigt sich in der Tschechischen Republik, für die Dobrovolný et al. (2015) eine Dürrerekonstruktion für die letzten 1250 Jahre publizierten. Wiederum fallen starke Schwankungen auf, wogegen ein Langzeittrend fehlt. Es ist davon auszugehen, dass die mitteleuropäische und deutsche Dürreentwicklung der letzten Jahrzehnte noch voll und ganz in den Bereich der natürlichen Schwankungsbreite fällt.

Empfehlungen

Die von aus Computersimulationen stammenden Klimaprognosen für Thüringen können erst dann als politische Planungsgrundlage herangezogen werden, wenn sie erfolgreich mit den vorindustriellen Klimaschwankungen der zwei Jahrtausende kalibriert wurden.
Insbesondere sollten die Modelle zunächst die natürlichen vorindustriellen europäischen Wärmephasen des Mittelalters und der Römerzeit reproduzieren können, bevor sie für robuste Zukunftsprognosen einsatzbereit werden. Eine Rückwärtsmodellierung beginnend am Ende der Kleinen Eiszeit um 1850 greift zu kurz, da das Intervall keine natürlichen Wärmephasen enthält.
Behörden, Politiker und Forscher müssen die enorme natürliche Klimavariabilität der vorindustriellen Zeit aktiv kommunizieren. Ein fortgesetztes Verschweigen setzt sie dem Vorwurf mangelnder Transparenz aus. Die Klimageschichte beginnt nicht erst am Ende der Kleinen Eiszeit um 1880. Auch die Klimadiskussion kann aus der Geschichte lernen, muß klimahistorische Fakten anerkennen und einbeziehen.
Es wird empfohlen, ein gezieltes paläoklimatologisches Forschungsprogramm für Thüringen aufzulegen, um dringend benötigte Kalibrierungsdaten für die Klimasimulationen zu erhalten. Die entsprechenden Methoden hierzu sind bereits entwickelt, so dass das Programm zügig starten und schnell Ergebnisse liefern könnte.
Bei der Erstellung von Klimaprognosen sollten in der Vergangenheit gut belegte empirische Zusammenhänge mit einbezogen werden, etwa die systematischen Einflüsse der atlantischen multidekadischen Ozeanzyklen der AMO und NAO.
Bei der Diskussion von Extremwetterdaten sollte es verpflichtend sein, die moderne Entwicklung stets im Kontext der Klimageschichte der letzten Jahrhunderte und Jahrtausende einzuordnen. Nur so kann festgestellt werden, ob ein Prozess bereits die natürliche Schwankungsbreite verlassen hat. Zu kurz gewählte Kontextintervalle stellen eine nicht statthafte ´Rosinenpickerei dar und besitzen keine Aussagekraft für zukünftige Entwicklungen.
Auch in politischen Berichten – wie dem vorliegenden – sollten klimarelevante Behauptungen stets mit Quellen belegt werden (siehe z.B. Vorwort und Prolog). Angesichts der großen gesellschaftspolitischen Bedeutung darf es hier keinen Platz für subjektiv eingefärbte Spekulationen geben.
Politische Maßnahmen sollten angesichts der großen Unsicherheiten im Bereich der Klimasimulationen dem Prinzip der Verhältnismäßigkeit folgen. Alarmismus ist hier fehl am Platz, stattdessen sollten alle gesellschaftlichen Herausforderungen gleichberechtigt behandelt werden und einer nüchternen Betrachtung von Aufwand und Nutzen genügen.

Zu den Autoren

Dr. habil. Sebastian Lüning studierte Geologie/Paläontologie an der Universität Göttingen. Seine Promotion und Habilitation in diesem Fach erlangte er an der Universität Bremen. Für Vordiplom, Doktorarbeit und Habilitation erhielt Lüning jeweils Studienpreise. Während seiner Postdoc-Zeit arbeitete er zu ökologischen Sauerstoffmangelsituationen während der Erdgeschichte. Seit 2007 ist Lüning hauptberuflich in der konventionellen Energiebranche tätig. Die Beschäftigung mit dem Thema Klimawandel erfolgt ausschließlich in privater Funktion, in Fortsetzung seiner langjährigen Vollzeit-Forschertätigkeit. Diese Forschung ist vollständig unabhängig und wurde weder von der Industrie beauftragt, noch von ihr gefördert. Im Jahr 2012 veröffentlichte Lüning zusammen mit Fritz Vahrenholt das Buch „Die kalte Sonne“, in dem die Autoren für eine stärkere Berücksichtigung der natürlichen Klimaantriebe plädierten. Viele der damals vorgeschlagenen Kritikpunkte wurden mittlerweile von den Klimawissenschaften anerkannt, z.B. die systematische Rolle der 60-jährigen Ozeanzyklen, die ursprünglich überhöht angesetzte Kühlwirkung der Aerosole sowie das Auseinanderklaffen von realer und simulierter Klimaentwicklung. Eines der im Buch vorgestellten Szenarien beschreibt eine CO₂-Klimasensitivität von 1,5°C, was dem unteren Rand der IPCC-Spanne von 1,5-4,5°C entspricht. Die Fachdiskussion der letzten Jahre deutet an, dass dieses Niedrig-Szenario durchaus bald konsensfähig werden könnte. Sebastian Lüning ist mit dem Institut für Hydrographie, Geoökologie und Klimawissenschaften (IFHGK) in der Schweiz assoziiert und wirkte als offizieller Gutachter an den IPCC-Sonderberichten zum 1,5 Grad-Ziel sowie zu den Ozeanen und Kryosphäre mit. Weitere Informationen auf www.luening.info.

Dr. Hans-Joachim Dammschneider hat in Hamburg Geographie, Geologie, Klimatologie und Ozeanographie studiert. Nach wissenschaftlicher Assistenz an der TU Berlin im Bereich Luftbild- und Satellitenerkundung (Prof. F.Voss) und Promotion im Fach Klimatologie (Prof. G. Borchert) hat Dammschneider viele Jahre angewandte Forschung in Tideflüssen betrieben und war Leiter der gewässerkundlichen Abteilung beim WSA Hamburg. Anschließend erarbeitete er als freier Gutachter für zahlreiche staatliche und private Auftraggeber Lösungsgrundlagen für wasserbauliche Vorhaben im Küsten- und Meeresbereich. Als geschäftsführender Gesellschafter einer Beratungsfirma für Hydrographie und Geoökologie war Dammschneider u.a. gutachterlich eingebunden in unterschiedlichste umweltrelevante Maßnahmen bzw. Gross-Projekte im Küsten- und Binnenbereich. Seit 2016 ist Dammschneider Vorstand des IFHGK und koordiniert u.a. Forschungsprojekte zum Klimawandel.

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gezeichnet, 21.6.2019

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Dr. habil. Sebastian Lüning Dr. Hans-Joachim Dammschneider

Institut für Hydrographie, Geoökologie und Klimawissenschaften (IFHGK)