Eine Frau fängt Fische an der Küste von Bikeman Island. Die Insel gehört zu Kiribati. Der Pazifikstaat könnte in 60 Jahren unbewohnbar sein. Grund ist der steigende Meeresspiegel. © David Gray / Reuters

Die Erderwärmung auf zwei Grad Celsius zu begrenzen, ist ein großes Ziel. Aber ist das noch zu schaffen? Ab Montag, den 23. September, stellt der Weltklimarat IPCC in Stockholm seinen neuen Bericht zum Treibhauseffekt vor. Vieles wird auch danach unklar bleiben. Aber die Zeit zum Handeln drängt. Wir zeigen anhand acht offener Fragen, wie die Unsicherheiten in Naturwissenschaft und Klimapolitik zusammenhängen.

Wie empfindlich reagiert das Klima?

Die Empfindlichkeit oder Sensitivität ist die elementare Kennzahl für alle Klimaszenarien: Sie gibt an, wie stark die globale Oberflächentemperatur steigt, wenn sich die CO₂-Menge in der Luft im Vergleich zu vorindustriellen Zeiten verdoppelt – was Mitte dieses Jahrhunderts so weit sein dürfte.

Der Wert steht also dafür, wie viel Treibhausgase die Erde wie gut verkraftet. Leider kennt niemand ihn genau. Deshalb ist er die erste Quelle großer Unsicherheit, wenn es darum geht, ob die globale Erwärmung sich überhaupt noch auf zwei Grad Celsius beschränken lässt ("Zwei-Grad-Ziel").

Bislang ging der IPCC davon aus, dass eine Klimagasverdoppelung zu einem Temperaturanstieg zwischen zwei und 4,5 Grad führen wird – mit drei Grad als wahrscheinlichstem Wert.

Klicken Sie auf das Bild, um die Grafik als PDF herunterzuladen. © N. Coenenberg/D. Asendorpf/F. Drieschner/A. Meyer/St. Schmitt

Warum lässt sich die Klimasensitivität nicht genauer bestimmen? Noch immer ist ungewiss, wie viel Wärme die Ozeane aufnehmen können – es fehlen die Daten. Auch darüber, wie viel Sonnenlicht Schwebeteilchen in der Atmosphäre reflektieren und wie sie die Bildung von Wolken beeinflussen, weiß man immer noch zu wenig, ebenso über die natürlichen Klimaschwankungen der Erde. Weil in letzter Zeit vermehrt genauere Messungen veröffentlicht wurden, die auf eine niedrigere Empfindlichkeit hindeuten, wird der Weltklimarat seine Schätzungen wohl leicht absenken.

An der Klimaempfindlichkeit der Erde hängen die Hoffnungen der Optimisten: Sollte uns die Natur mit einem niedrigen Wert überraschen, hätte die Menschheit mehr Zeit, den Klimawandel zu bremsen. Andererseits bleibt bei der aktuell als am wahrscheinlichsten gehandelten Sensitivität kaum noch Zeit, das Zwei-Grad-Ziel zu erreichen. Die Forscherin Céline Guivarch, auf deren Arbeit "2C or not 2C?" unsere Grafik beruht, hat es für die ZEIT ausgerechnet: Um allein durch CO₂-Einsparungen die globale Erwärmung aufzuhalten, müsste bei einer Sensitivität von drei Grad das Wachstum der weltweiten Emissionen ab sofort drastisch vermindert werden – und schon von 2016 an müssten diese jährlich um vier Prozent sinken.

Adrian Meyer

Wie schnell kann man CO2 einsparen?

Vier Prozent weniger CO₂-Ausstoß, jahrzehntelang, weltweit, praktisch von heute an – ist das denkbar? Nein. Denn wie reduziert ein Land seinen CO₂-Ausstoß? Durch die Verlagerung seiner Industrieproduktion in andere Länder und durch Modernisierung: bessere Kraftwerke, Autos, Wärmedämmung, mehr Strom aus erneuerbaren Quellen. Was bringt das? Ungefähr ein Prozent Einsparung im Jahr. Bestes Beispiel: Deutschland.

Wie steigert ein Land seinen CO₂-Ausstoß? Durch Industrialisierung und Modernisierung. Aus Bauern werden Arbeiter, Autofahrer und Flugtouristen. Vegetarier steigen um auf Fleisch. Zugleich wächst die Bevölkerung. Was bewirkt das? Bis zu zehn Prozent Wachstum im Jahr. Bestes Beispiel: China.

Das ist die Lage: So rasant wächst der Ausstoß an Treibhausgasen in den Schwellen- und Entwicklungsländern, dass der Zuwachs derzeit binnen eines einzigen Jahres alle Einsparungen der Industrieländer seit 1990 zunichtemacht. Derzeit spart Europa, Weltspitze im Klimaschutz, nicht einmal so viel ein, wie gleichzeitig allein in Südkorea hinzukommt.

Kann die Politik das ändern? Allenfalls in ferner Zukunft.

Angenommen, Deutschland ergriffe jede halbwegs Erfolg versprechende Klimaschutzmaßnahme. Energie, Bau, Industrie, Landwirtschaft, Verkehr und Emissionshandel – überall würden neue Technologien gefördert, Auflagen verschärft, Steuern und Abgaben erhoben oder erhöht. Was würde das bringen?

Negative Emissionen

Nicht viel. Bis 2020 würden die Emissionen kaum mehr als doppelt so schnell sinken wie bislang: um gut zwei statt ein Prozent im Jahr – so haben es die wichtigsten deutschen Experten ausgerechnet, unter anderem vom Deutschen Institut für Wirtschaftsforschung und dem Ökoinstitut. Später, im Lauf der zwanziger Jahre, könnte sich das Tempo noch einmal erhöhen, auf dann vier Prozent jährlich, sofern die Radikalkur konsequent durchgehalten würde.

Wenn selbst im reichen, grünen Deutschland kurzfristig so wenig zu machen ist, dann ist die Idee abwegig, die rasante Zunahme des weltweiten CO₂-Ausstoßes rasch zu stoppen und umzudrehen.

Und wenn die Klimasensitivität geringer wäre? Ab einer Sensitivität von zwei Grad änderte sich die Lage: Bis in die vierziger Jahre dürfte der Ausstoß noch steigen, dann müsste er um zwei bis drei Prozent im Jahr sinken. Wie die Rechnung von Céline Guivarch zeigt, müsste er das umso stärker tun, je später der Gipfel erreicht würde.

Bei den Klimaverhandlungen in Durban Ende 2011 hat China erstmals angedeutet, wann das Land sein Maximum erreichen könnte: in den dreißiger Jahren. Frühestens dann ist halbwegs vorstellbar, dass die Hälfte aller Menschen in Ländern mit sinkenden Emissionen leben wird. Denkbar ist aber auch, dass all diese Länder wiederum die Industrialisierung anderer Regionen vorantreiben. Niemand weiß, ob der CO₂-Ausstoß im Lauf dieses Jahrhunderts überhaupt sinken wird.

Frank Drieschner

Was ist mit den übrigen Klimagasen?

Kohlendioxid trägt am stärksten zum Treibhauseffekt bei. Aber auch Methan, Lachgas und in geringerem Ausmaß die Gruppe der halogenierten organischen Substanzen tragen zum Treibhauseffekt bei. Sie sind die sogenannten Sekundärgase, deren Ausstoß mindestens zur Hälfte vom Menschen verursacht wird.

Da liegt der Gedanke an einen Plan B natürlich nahe. Weil es so schwerfällt, den CO₂-Ausstoß zu beschränken: Ließe sich vielleicht mit mehr Strenge bei den Sekundärgasen Zeit gewinnen? Schließlich wirkt jedes Molekül Methan beeindruckende 25-mal stärker, jedes Molekül Lachgas sogar 300-mal stärker in der Atmosphäre als ein CO₂-Teilchen ...

Andererseits entfällt ein Anteil von rund zwei Dritteln des sogenannten Strahlungsantriebs in der Atmosphäre (radiative forcing) allein auf CO₂. Die Zunahme dieses Effekts im Lauf der vergangenen 20 Jahre ging sogar zu fast vier Fünfteln auf das Konto von CO₂. Alle anderen Gase sind also auch bezogen auf ihre Auswirkungen sekundär.

Außerdem stammt viel davon aus heiklen Quellen: Eine erhebliche Menge Methan wird in der Landwirtschaft freigesetzt, viel Lachgas entsteht bei der Produktion und dem Einsatz von Kunstdünger. Würde man ausgerechnet hier einschränken wollen und damit Nahrungsengpässe riskieren, angesichts einer Weltbevölkerung, die bis 2050 wohl um zwei Milliarden Köpfe wachsen wird?

Modellrechnungen zeigen: Verdoppelte man die Anstrengungen bei den Sekundärgasen, würde das die CO₂-Reduktion zwar unterstützen. Aber der Zeitpunkt, bis zu dem der globale Ausstoß sein Maximum erreichen muss, damit das 2-Grad-Ziel noch erreichbar bleibt, ließe sich auch damit nur um wenige Jahre hinauszögern.

Stefan Schmitt

Lässt sich die Atmosphäre wieder reinigen?

Sie spielen eine entscheidende Rolle in vielen Szenarien zur Entwicklung des Treibhausgasausstoßes im Verlauf dieses Jahrhunderts: "negative Emissionen".

Der Begriff mag unsinnig klingen, steht aber für die eine wichtige technische Hoffnung, ja für einen Joker. Es geht darum Treibhausgase einzufangen.

Zwei Schritte sind dafür nötig. Treibhausgas muss aus der Luft abgetrennt und der enthaltene Kohlenstoff sicher verwahrt werden. Pilotversuche zeigen, dass beides möglich ist. Um es aber in global wirksamem Ausmaß tun zu können, sind noch Durchbrüche in Forschung und Entwicklung nötig. Und ob es die geben wird, ist völlig offen.

Nach dem heutigen Stand der Technik ist es am einfachsten, CO₂ dort einzufangen, wo es am höchsten konzentriert ist: im Abgas von Kraftwerken. Damit es nicht in die Atmosphäre gelangt, müsste abgeschiedenes CO₂ dauerhaft unterirdisch gespeichert werden. In ausgedienten Gasfeldern vor der norwegischen Küste wird dieses sogenannte CCS-Verfahren (für carbon capture and storage) bereits eingesetzt.

Bei fossilen Kraftwerken verhindert CCS nur den Ausstoß neuer Treibhausgase, führt aber nicht zu Minus-Emissionen. Eine andere Methode, CO₂ aus der Luft herauszuholen: Bäume anpflanzen. Aufforstungen binden allerdings nur dann dauerhaft Kohlenstoff, wenn ihr Holz regelmäßig geerntet und über Jahrhunderte vor Verrottung geschützt wird. Dritte Möglichkeit: im Ozean das Wachstum von Algen und Mikroben künstlich anheizen, damit sie Kohlenstoff speichern und in die Tiefsee absinken. Das ist allerdings aus Furcht vor unüberschaubaren Nebenwirkungen verpönt. Enorme Konflikte birgt auch die Variante, Biomasse in Kraftwerken zu verbrennen und das anfallende CO₂ abzuscheiden: Sobald das in nennenswerter Größenordnung geschieht, droht eine Flächenkonkurrenz zwischen Nahrungs- und Energieproduktion.

Diesen Einschränkungen zum Trotz tauchen in vielen Klimaschutz-Szenarien gewaltige Minus-Emissionen auf. Das rote Ende der Kurve im Diagramm zeigt eine typische Größenordnung: Um am Zwei-Grad-Ziel festhalten zu können, müsste man demnach in der zweiten Jahrhunderthälfte enorme Mengen Kohlenstoff wieder einfangen. Zusammengenommen könnten die genannten Techniken einen kleinen Beitrag zum Erreichen des Zwei-Grad-Ziels leisten. Groß würde er nur, wenn es den Forschern gelänge, die Photosynthese nachzuahmen, mit deren Hilfe die Natur große Mengen an CO₂ bindet. Und zudem müsste eine solche künstliche Photosynthese im großen Maßstab viel effektiver sein als ihr natürliches Vorbild.

Dirk Asendorpf

Künstliche Eingriffe

Ist Geo-Engineering ein Ausweg?

Wenn wir die Emissionen nicht in den Griff bekommen – können wir dann die Erderwärmung selbst zurückdrehen? Theoretisch ja. Ob dies aber auch praktisch möglich ist, lässt sich nur mit gefährlichen Experimenten beantworten, deren Durchführung das Risiko schwerer internationaler Konflikte birgt.

Die Natur macht es vor: Heftige Vulkanausbrüche und Einschläge großer Meteoriten haben in der Erdgeschichte oft zu globalen Kälteperioden geführt. Solche Effekte könnten auch mit künstlichen Eingriffen ("Geo-Engineering") erzeugt werden, etwa wenn Millionen Tonnen Schwefelpartikel in der Stratosphäre oder Milliarden von Minispiegeln im Orbit einen Teil der Sonnenstrahlung reflektierten. Der Aufwand wäre allerdings gigantisch.

Die Reflexion der Sonnenstrahlung ("Albedo") auf oder direkt über der Erdoberfläche zu erhöhen klingt da schon pragmatischer. Weiße Dachflächen, wie vom Physiknobelpreisträger Steven Chu vorgeschlagen, können zwar das Klima einzelner Städte kühlen, nicht aber die globale Durchschnittstemperatur senken. Dazu bedürfte es weit größerer heller Flächen, etwa künstlicher Wolken über den Ozeanen, erzeugt von unzähligen Sprühschiffen.

Doch all das ist bisher Theorie. Zwar wird, vor allem in den USA, ernsthaft in diese Richtung geforscht. Der Nachweis aber, ob so tatsächlich die Globaltemperatur gesenkt werden kann, wäre hoch riskant. Das Erdsystem ist komplex, Nebenwirkungen sind kaum vorhersehbar – womöglich wären sie aber unumkehrbar. Nicht zuletzt völkerrechtlich eröffnet das Geo-Engineering ganze neue Dilemmata.

Selbst wenn eine solche Manipulation des Erdklimasystems dennoch unternommen werden und fruchten sollte, müsste sie über Jahrhunderte aufrechterhalten werden. Stellte man die Maßnahmen ein, drohte sonst ein plötzlicher Temperatursprung, den die Menschheit noch viel schwerer verkraften könnte als einen kontinuierlichen Anstieg.

Dirk Asendorpf

Schadet das Zwei-Grad-Ziel den Klimaverhandlungen?

Damit ein Klimavertrag zustande kommt, müssen wenigstens die mächtigsten Akteure sich einig sein, also die USA, die großen Schwellenländer und Europa.

Dummerweise würde jeder Vertrag, der die weltweiten Emissionen auf ein Ausmaß begrenzt, das sich mit dem Zwei-Grad-Ziel verträgt, viele Staaten überfordern. Weder wissen Europäer und Amerikaner, wie sie bei den Treibhausgasen Reduktionsraten von fünf Prozent jährlich erreichen sollen, noch liegt es in der Hand der Chinesen, das Wachstum ihrer eigenen Emissionen Mitte der 2020er Jahre abzubrechen. Schon gar nicht können die Inder in ihrem armen, sich aber schnell entwickelnden Land den Pro-Kopf-Ausstoß einfrieren. Ein 2-Grad-Vertrag ist daher kaum vorstellbar.

Blockiert der Widerspruch zwischen Klimaziel und Wirklichkeit die Verhandlungen? Wahrscheinlich. Denn die Beschlusslage der UN verhindert auch einen weniger anspruchsvollen Vertrag. Schon das Zwei-Grad-Ziel selbst, erst vor drei Jahren beschlossen, war ein Kompromiss zwischen den Realisten und dem großen Lager der armen Länder, die für ein 1,5-Grad-Ziel gestritten hatten. Ein Klimavertrag, der eine Erderwärmung um mehr als zwei Grad Celsius zuließe, wäre gegen dieses Lager nicht durchsetzbar.

Es scheint, als bleibe den UN in dieser Lage nur eines übrig: ergebnislos weiterzuverhandeln. Bis die Klimagaskonzentration in der Atmosphäre so weit angestiegen ist, dass auch die letzte Delegation vom Glauben an das Zwei-Grad-Ziel abfällt.

Frank Drieschner

Wozu eigentlich ein Klimaziel?

Braucht die Welt überhaupt ein Temperaturziel? Effektiver Klimaschutz ist auch ohne einen Klimavertrag denkbar, und ein solcher Vertrag muss auch nicht unbedingt eine fixes Ziel enthalten.

Seit den Verhandlungen in Kopenhagen vor vier Jahren sammeln die UN die mehr oder weniger unverbindlichen Zusagen der einzelnen Länder und Staatengruppen und versuchen, diese in die Form eines beschlussfähigen Vertrags zu bringen. Viel ist dabei nicht zustande gekommen – doch hat auch die Einigung auf das Zwei-Grad-Ziel im mexikanischen Cancún im Jahr 2010 die Bereitschaft einzelner Staaten, ihre Klimagasemissionen zu begrenzen, bislang kaum befördert.

Klimadiplomatie dauert

Womöglich schadet das Ziel sogar. Hätten die Europäer sich nur rechtzeitig geeinigt, es wäre ihnen leichtgefallen, ihre Emissionen bis zum Jahr 2020 um 30 Prozent (gemessen am Ausstoß von 1990) zu verringern. Etliche Länder streben das seit vielen Jahren an. Aber ein solcher Beschluss kam nicht zustande: zuerst, weil eine solche Zusage Verhandlungsmasse für die UN-Verhandlungen bleiben sollte. Nach dem Motto: "Wir reduzieren die Emissionen, wenn ihr es auch tut." Später dann, weil ein UN-Vertrag angesichts des anspruchsvollen Zwei-Grad-Ziels in weite Ferne gerückt war und eine 30-Prozent-Einsparung in Europa plötzlich als einseitige und damit wirtschaftsschädliche Vorleistung aufgefasst wurde.

Natürlich wäre ein einvernehmlich beschlossenes und gemeinsam verfolgtes Klimaziel ein Gewinn – man könnte dann abschätzen, wie schnell der Treibhausgasausstoß weltweit reduziert werden muss, und die damit verbundenen Lasten verteilen.

Ein unrealistisches Ziel dagegen ist wahrscheinlich schlechter als gar keines.

Frank Drieschner

Welche anderen Möglichkeiten gibt es?

Klimadiplomatie dauert. Sollten die UN je über eine Alternative für das Zwei-Grad-Ziel verhandeln, dann wohl erst zu einem späteren Zeitpunkt. Bis dahin ist vermutlich über die Erderwärmung und ihre Folgen erheblich mehr bekannt als heute. Insbesondere dürfte dann klarer sein, welche Länder besonders betroffen sind und welche womöglich eher profitieren. Angesichts so unterschiedlicher Interessen erfordert eine Verständigung auf ein neues gemeinsames Ziel Fantasie. Warum sollte ein Land, das durch die Folgen der Treibhausgasproduktion besonders bedroht wird, einem höheren Ziel von drei oder vier Grad zustimmen?

Einfacher wäre es, Variante zwei, das Zwei-Grad-Ziel, aufzuweichen, statt es aufzugeben. Schon heute setzen ja entsprechende Emissionspläne gewaltige "negative Emissionen" in der zweiten Hälfte dieses Jahrhunderts voraus. Wer das plausibel findet, kann auch noch einen Schritt weiter gehen. Wird das 2-Grad-Ziel verfehlt ("overshoot"), kann man immer noch beschließen, dass die Welt später mittels "negativer Emissionen" zu dieser Temperatur zurückkehren müsse. Ein höheres Temperaturziel bekäme auf diese Weise einen Anschein von Vorläufigkeit.

Schließlich könnten die Vereinten Nationen sich aber auch ohne formell beschlossene Abkehr vom Zwei-Grad-Ziel andersartigen Zielen zuwenden: Politische Festlegungen auf Klimaschutzmaßnahmen in 20 oder 30 Jahren sind ohnehin wenig glaubwürdig. Man könnte sich – das wäre Variante drei – auf näherliegende Ziele konzentrieren. Etwa auf einen Anteil von Strom aus nicht fossilen Quellen für Mitte der zwanziger Jahre. Oder auf die Einführung eines weltweiten Emissionshandels.

Währenddessen könnte dann das Zwei-Grad-Ziel ganz allmählich in Vergessenheit geraten.

Frank Drieschner

Weitere Infografiken der Serie "Wissen in Bildern" finden Sie hier.