Umweltbundesamt
Geoengineering, Climate Engineering, Climate Intervention oder Climate Altering Technologies – Auch wenn immer wieder neue Begriffe gefunden werden, ändern sie nichts an der seit Jahrzehnten bekannten Tatsache: Die Ansätze zur Klima-Modifikation bergen große Risiken für Umwelt und Gesellschaft.
Geoengineering umfasst bewusste und zielgerichtete – meist in großem Maßstab durchzuführende – Eingriffe in das Klimasystem mit dem Ziel, die vom Menschen gemachte (anthropogene) Klimaerwärmung zu mildern (Royal Society 2009).
Die zahlreichen Ideen lassen sich in zwei Hauptkategorien unterteilen:
Ansätze zur Solar Radiation Modification (SRM) zielen darauf ab, die auf die Erde eintreffende Sonnenstrahlung zu verringern und damit die globale Durchschnittstemperatur zu reduzieren.
Durch SRM würde nicht die Ursache des Klimawandels behoben, sondern lediglich die Erderwärmung als ein Symptom adressiert. Die Ozeanversauerung beispielsweise würde bestehen bleiben, da die Konzentration an CO2 in der Atmosphäre gleichbleiben oder weiter steigen würde. Das erklärt auch die größte Gefahr, die von SRM ausgeht. Der sogenannte „Termination Shock“ (Abbruchs-Schock). Würde ein Einsatz von SRM bei hoher CO2-Konzentration beendet, käme es zu einem sprunghaften Anstieg der Erderwärmung, der eine Anpassung von Menschen, Tieren und Pflanzen schwer bis unmöglich machen könnte. Deswegen müsste SRM entweder auf Dauer oder für viele Jahrzehnte oder vielmehr Jahrhunderte aufrechterhalten werden, bis die Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre abgenommen hat.
Da durch SRM die Sonnenstrahlung modifiziert werden würde, wirkt es nur auf der Seite der Erde, auf der gerade Tag ist. Im Gegensatz dazu verteilen sich die Treibhausgase zu jeder Tageszeit über den gesamten Planeten und halten so die Wärmestrahlung davon ab, ins Weltall zu gelangen. SRM hätte demnach immer nur einen begrenzten Wirkungsraum. Diese einseitige Manipulation des Strahlungshauhalts der Erde hätte starken Einfluss auf globale Niederschlagsmuster, insbesondere den Monsun und damit auch auf die Ernährungssicherheit. Wichtig zu bedenken ist darüber hinaus, dass das Kühlungspotenzial sich nur auf die Durchschnittstemperatur bezieht. Der Kühlungseffekt würde aber aufgrund des komplexen Klimasystems nicht gleichmäßig eintreten: In einer Region würde die Erwärmung weitergehen, während es andernorts zur Überkühlung käme.
Wie genau sich diese Veränderungen über die Erde verteilen könnten, wird aktuell mit Computermodellen erforscht. Allerdings beinhalten diese immer eine gewisse Ungenauigkeit, sodass nie ganz klar sein wird, wie genau sich das Klima auf regionaler und kurzzeitiger Ebene ändern würde. Mit Daten aus Freilandexperimenten könnten die Computermodelle zwar verbessert werden, allerdings bringen Freilandexperimente auch keine abschließende Sicherheit. Aus kleinen Freilandexperimenten lassen sich keine ausreichenden Rückschlüsse auf die Folgen eines weltweiten Einsatzes von SRM ziehen. Und große Freilandexperimente könnten bereits ähnliche Risiken wie ein tatsächlicher Einsatz haben. Aufgrund der komplexen Wechselwirkungen innerhalb des Klimasystems sowie mit den Ökosystemen bestehen viele Unsicherheiten, wobei die meisten auch weiterhin im Ungewissen bleiben werden. Die Auswirkungen von SRM ließen sich wohl nur in Gänze verstehen, wenn man es ausprobieren würde. Nur eines ist schon jetzt sicher: Das ursprüngliche Klima ließe sich nicht wiederherstellen. Es würde ein völlig neues und unvorhersehbares Klima entstehen.
Die Ansätze zur Beeinflussung des Strahlungshaushaltes lassen sich in fünf Kategorien unterteilen:
Weltraum-Spiegel, die die Erde vor der Sonne schützen – Was erstmal nach „Science-Fiction“ klingt, wird zumindest von einigen Forschenden ernsthaft diskutiert. Dabei soll ein riesiges Sonnensegel an einem bestimmten Punkt zwischen Erde und Sonne platziert werden. Da man dazu hunderttausende Raketenstarts über mehrere Jahrzehnte bräuchte, wird überlegt, wie die Ressourcen für so einen Sonnenschild aus dem Weltall selbst entnommen werden könnten.
Die wohl am meisten diskutierte Methode ist das Einbringen von Stoffen in die Stratosphäre mittels speziell konstruierter Flugzeuge*. In Anlehnung an einen großen Vulkanausbruch sollen die ausgebrachten Aerosole das einfallende Sonnenlicht zurück ins Weltall reflektieren und damit eine kühlende Wirkung erzielen. Auf Grund der groben Ähnlichkeit zu Vulkanausbrüchen sind die Auswirkungen von SAI bisher noch am besten erforscht. Es ist beispielsweise klar, dass die chemischen Reaktionen zu einer Erwärmung der Stratosphäre führen und der Ozonschicht schaden würden (siehe Studie „Geo-Engineering). Insbesondere bei Sulfataerosolen ist das der Fall. Daher werden auch die Auswirkungen von beispielsweise Calcit oder Diamantenstaub in Computermodellen berechnet. Größere Freilandexperimente mit Ballonen wurden in der Vergangenheit von der Bevölkerung verhindert. Es gibt jedoch ein amerikanisches Unternehmen, das regelmäßig kleine Ballone mit Schwefeldioxid aufsteigen lässt und für diesen angeblichen Kühlungseffekt Zertifikate verkauft.
Durch das Ausdünnen von hohen Zirrus-Wolken soll mehr Wärmestrahlung ins All entweichen können, statt die einfallende Sonnenstrahlung zu verringern. Trotzdem wird dieser Ansatz unter dem Begriff SRM diskutiert. Durch das Einbringen von Partikeln als zusätzliche Kristallisationskerne sollen mehrere große Eiskristalle statt vieler kleiner entstehen, sodass mehr Wärmestrahlung durch die optisch dünneren Wolken entweichen könnte. Es besteht allerdings die Gefahr, dass es auch den gegenteiligen Effekt haben könnte. Insgesamt bestehen erhebliche Unsicherheiten bei der Entstehung und Wirkung von Zirrus-Wolken. In ein paar Computermodellen wurde diese Beeinflussung des Strahlungshaushalts mit ihrer potenziellen Wirkung dennoch berücksichtigt.
Das Aufhellen oder Erzeugen von Stratocumulus-Wolken über dem Meer soll geschehen, indem Salzpartikel in die untere Atmosphäre eingebracht werden, beispielswiese, indem von einem Schiff aus Meerwasser mit speziellen Zerstäubern versprüht wird. An den Salzpartikeln aus dem Meerwasser oder auch anderen Salzen soll dann Wasser aus der Luft kondensieren und es käme zur Wolkenbildung. Die Sonnenstrahlung würde dann auf der hellen Oberseite der Wolken reflektiert. MCB wird bereits in kleinen Freilandexperimenten ausprobiert, beispielswiese über australischen Korallenriffen, um lokale Kühlungseffekte zu erzielen.
Albedo meint das Verhältnis von reflektierter zu einfallender Sonnenstrahlung. Helle Oberflächen (z. B. Schnee) reflektieren mehr Strahlung und erwärmen sich folglich nicht so sehr wie dunkle Oberflächen (z. B. Ozeane, Asphalt). Diese Eigenschaft kann zur Kühlung genutzt werden, indem Dächer weiß angestrichen, Glaskügelchen auf Eisflächen ausgebracht oder Reflektoren in der Wüste aufgestellt werden. Durch sogenannte „Microbubbles“ könnte der weiße Schaum von Schiffen stabiler gemacht werden. Auch genmanipulierte Ackerpflanzen mit helleren Blättern werden diskutiert. So spezifisch die Ideen sind, so unterschiedlich sind auch der Entwicklungsstand und die Umweltrisiken.
Aufgrund der enormen Risiken und nur temporären Wirkung lehnt das UBA den Einsatz von SRM ab und betrachtet SRM nach derzeitigen Erkenntnissen auch nicht als zukünftige Notfalloption. Der Eingriff in den Strahlungshaushalt der Erde ersetzt keinen Klimaschutz!
(Siehe auch: Geoengineering Governance)
Ein gigantisches Sonnensegel soll einen Halbschatten über die ganze Erde werfen.
Das kontinuierliche Versprühen von Chemikalien durch tausende Flüge soll das Sonnenlicht dimmen.
Versprühte Chemikalien sollen Zirruswolken auflösen, damit mehr Wärmestrahlung entweichen kann.
Das Versprühen von Meersalz soll die Bildung von neuen Wolken mit höherer Albedo anregen.
Das Aufhellen ganzer Städte, des Ozeans oder der Ackerpflanzen soll mehr Sonnenlicht reflektieren.
Ziel der unter „Carbon Dioxide Removal (CDR)“ zusammengefassten Ansätze ist es, die Konzentration des Treibhausgases Kohlenstoffdioxid (CO2) in der Atmosphäre zu verringern. Dies soll dadurch erreicht werden, dass das ausgestoßene CO2 „zurückgeholt“ und dem Kohlenstoffkreislauf bestenfalls dauerhaft entnommen wird.
Pflanzen entziehen der Atmosphäre CO2 während der Photosynthese und binden Kohlenstoff in Biomasse. Jedoch wird CO2 wieder freigesetzt, wenn die Biomasse zersetzt oder verbrannt wird. Einige CDR-Ansätze zielen darauf ab, den natürlichen Prozess der Kohlenstoffbindung zu nutzen. Andere Ansätze versuchen mit Hilfe von Chemikalien und unter hohem Energieeinsatz, diese natürlichen Prozesse technisch nachzuahmen.
Die Übergänge zwischen natürlichem und technischem CDR sind fließend und je nach Kontext werden sie anders zugeordnet. Eine andere Unterteilung richtet sich danach, ob die CDR-Methode an Land oder im Meer stattfindet:
Siehe hierzu die UBA-Themenseite Klimawandel der Meere - Marines Geoengineering
Siehe hierzu die UBA-Themenseite Technische Kohlenstoffsenken sowie die Studie zu naturbasierten Lösungen im globalen Klimaschutz.
Das UBA hält es für riskant, auf zum Teil unerforschte und unerprobte CO2-Entnahmetechnologien und anschließender Speicherung zu setzen. Das Potenzial von Maßnahmen zur CO2-Entnahme ist begrenzt und nicht nur rein technisch zu bestimmen; die Sozial-, Wirtschafts- und Umweltverträglichkeit müssen berücksichtigt werden. Durch natürliche Senken ist eine nachhaltige CO2-Entnahme aus der Atmosphäre in begrenzter, aber signifikanter Menge möglich. CDR ist dennoch kein Ersatz für umfassende Treibhausgas-Minderungsmaßnahmen. (Siehe UBA-Position zu CCS und technischen Senken und UBA-Kurzposition zu CDR)
Wie angesichts der oben genannten Probleme und Risiken eine vorsorgeorientierte europäische und internationale Regulierung ausgestaltet werden sollte, wird hier thematisiert: UBA-Themenseite Geoengineering Governance
*Zum Verständnis der Abgrenzung zu sogenannten "Chemtrails" siehe Hintergrundpapier
„Für Mensch und Umwelt“ ist der Leitspruch des UBA und bringt auf den Punkt, wofür wir da sind. In diesem Video geben wir Einblick in unsere Arbeit.
