German: einige Ereignisse und Gedanken zu meinen Speziellen Themen aus dem Bereicht Klimaphysik, Astrophysik, Politik und Erlebnisse.
English: some events and thoughts regarding my special topics from climate physice, astrophysics, politics and "adventures"
Environmental
change requires substantial adaptation efforts across scales and
sectors — from infrastructure development and technological upgrades to
emergency responses and individual behaviour change. Institutions that
shape decision-making, resource allocation and collective action during
the adaptation process play a vital role in moving efforts forward. For
example, during extreme weather events, meteorological departments
provide early warnings, health services assist the injured, and power,
water and transport sectors work to restore essential services. As
climate-related hazards are becoming more complex and frequent,
institutional coordination and workload challenges are also intensifying1
and existing institutions are unable to meet the demands of effective
climate adaptation. This indicates that institutions themselves need to
adapt in order to respond appropriately to environmental change.
However, institutional adaptation remains an underexplored frontier in
climate science and faces challenges in practice. In an Article in this issue of Nature Climate Change,
Branda Nowell and colleagues highlight an increasingly complex task
environment (such as increasing competing jurisdictional priorities and
interests) for institutions that are responsible for managing wildfire
incidents in the USA.
Credit: Jan Schliebitz / Alamy Stock Photo
The
increasing frequency, duration and scale of hazards under climate
change is putting strain on institutional capacities. However, the
challenges of institutional adaptation are rooted in the complexity of
the physical and ecological processes impacted by climate change. These
processes are interconnected and often unpredictable, making it
difficult for institutions to anticipate, plan for and respond to
emerging risks. For example, the impacts of wildfires on forests depend
on local conditions, with cool, wet forests more vulnerable to the
changes in microclimate caused by fire compared with warm, dry settings2.
It is thus difficult to manage the associated risks and damages
effectively through traditional institutional frameworks that are often
plagued by inertia and weak coordination. A practical scientific
understanding of these complex biophysical processes is a necessary
first step towards informing effective institutional adjustments and
policy responses.
In
addition, biophysical processes are often intertwined with
socioeconomic processes, further complicating the management of
adaptation efforts. For example, deltas face multiple natural hazards
under climate change, and are additionally impacted by anthropogenic
activities such as dam construction. This confluence of environmental
and anthropogenic factors makes anticipating the full impacts of a
decision difficult for the responsible institutions and stakeholders. In
a Comment,
Sepehr Eslami and colleagues underscore the need for integrated systems
understanding, coordinated efforts and holistic decision-making in
adaptation, with particular focus on the smaller scales at which
implementation is more likely.
Constraints
also emerge from the institutional landscape itself. Governance systems
responsible for either a particular event or adaptation initiatives
more broadly are rarely streamlined. Instead, they are often fragmented,
characterized by overlapping jurisdictions, misaligned priorities and
institutional inertia. For example, authority for managing wildfires is
fragmented across a mosaic of local, state, federal and tribal
jurisdictions3,
and evidence from Nowell and colleagues’ work indicates the overall
increased jurisdictional complexity of US wildfires. Emergency
management frameworks, forest service protocols and inter-agency
coordination mechanisms often struggle to cope with multi-jurisdictional
fires, simultaneous outbreaks across regions, and the long-term health
and ecological consequences. Also, trade-offs between short-term
political gains and long-term resilience, and between centralized
control and local agency, may hinder adaptive decision-making among the
departments. Social hierarchies and resource disparities further
complicate efforts, by creating unequal capacities, priorities and
access to decision-making processes4.
The
challenges of institutional adaptation could be particularly acute in
marginalized regions that face heightened environmental stress — through
deforestation, biodiversity loss, water scarcity and extreme events —
yet often lack the cohesive institutional architecture needed to respond
effectively5,6.
The critical limitations include the lack of regulatory enforcement,
political resistance in implementation, lack of processes for sharing
resources among institutions, lack of equity consideration and
inadequate financial resources7.
Here, institutional adaptation is also constrained by a lack of
awareness that institutions themselves must evolve along with climate
change. Climate change adaptation in these regions should be closely
aligned with socioeconomic development and capacity-building efforts. A
coordinated policy framework is necessary to navigate trade-offs among
competing priorities.
Adaptation
is often framed as a technical or behavioural challenge, rather than
one of governance. Institutional adaptation will not be easy and there
will not be a one-size-fits-all solution, but it is necessary. It needs
to evolve in line with the changing climate and be grounded in the local
environmental and governance contexts.
Ein Patient mit Gehproblemen, kontaktiert seine Ärztin, um Rezepte und Überweisungen zu erhalten, ohne die Praxis persönlich besuchen zu müssen. In seiner ersten E-Mail beschreibt er seine Situation und bittet höflich um digitale Abwicklung seiner Angelegenheiten, um seine Mobilitätseinschränkungen zu berücksichtigen.
Die Ärztin antwortet daraufhin, dass der persönliche Arzt-Patienten-Kontakt weiterhin erforderlich ist und weist darauf hin, dass der Patient auch andere Arztpraxen persönlich aufsuchen muss. Sie erklärt, dass der Besuch in ihrer Praxis notwendig ist, um die gewünschten Überweisungen und Verordnungen zu erhalten.
Der Patient reagiert enttäuscht auf die Antwort und erklärt seine Situation erneut. Er betont, dass der digitale Weg ihm hilft, seine Gehprobleme zu minimieren und bittet nochmals herzlich um Verständnis und Unterstützung. Er bietet an, eventuelle Kosten für den Versand der Dokumente zu übernehmen.
Die Ärztin hält an ihrer Position fest und verweist auf die Standardprozesse in ihrer Praxis, während der Patient weiterhin versucht, eine flexible Lösung zu finden, die seine gesundheitlichen Bedürfnisse berücksichtigt.
Am Ende bleibt die Frage offen, wie sich der Dialog weiterentwickeln wird und ob eine Lösung gefunden wird, die sowohl die Bedürfnisse des Patienten als auch die Anforderungen der Praxis erfüllt.
Diese kleine Episode ereignete sich dieser tage in unserem Dorf. Die Lage blieb offen, und ich denke, der Patient wird sich weiterhin um seine Belange bei dieser Ärztin kümmern.
Review Enzyme Catalysis for Sustainable Value Creation Using Renewable Biobased Resources Roland Wohlgemuth 1,2,3 1 MITR, Institute of Applied Radiation Chemistry, Faculty of Chemistry, Lodz University of Technology, Zeromskiego Street 116, 90-924 Lodz, Poland 2 Swiss Coordination Committee Biotechnology (SKB), 8021 Zurich, Switzerland 3 European Society of Applied Biocatalysis (ESAB), 1000 Brussels, Belgium
Abstract:
Enzyme catalysis has traditionally been used by various human cultures for creating value, longbefore its basic concepts have been uncovered, by preparing useful products through the transformation ofraw materials available from natural resources. Tremendous scientific and technological progress has beenaccumulated globally in understanding what constitutes an enzyme, what reactions enzymes can catalyze, andhow to search, develop, apply and improve enzymes to make desired products. The exquisite properties ofenzymes as nature's preferred catalysts, such as high selectivity, diversity and adaptability, enable theiroptimal work, whether in single reactions or in multiple reactions. Excellent opportunities for resource efficientmanufacturing of compounds needed are provided by the actions of enzymes working in reaction cascadesand pathways within the same reaction space, like molecular robots along a production line. Enzyme catalysisplays an increasing role for industrial innovation and responsible production in various areas, such as greenand sustainable chemistry, industrial or white biotechnology. Sources of inspiration can be currentmanufacturing or supply chain challenges, the treasure of natural enzymes or the opportunities of engineeringtailor-made enzymes. Making best use of the power of enzyme catalysis is essential for changing the way howcurrent products are manufactured, how renewable biobased resources can replace fossil-based resources, andhow the safety, health environment aspects of manufacturing processes can be improved towards cleaner andmore sustainable production.
Keywords: biomanufacturing; biocatalysis; enzymes; industrial biotechnology; sustainable chemistry; white biotechnology; green chemistry
EXCLUSIVE | The cost of producing green hydrogen in India could soon fall to $2/kg, says ministry boss
South Korea chooses controversial coal plant as sole winner of first clean hydrogen power auction
ArcelorMittal delays final investment decisions on green hydrogen-based steelmaking due to high costs
EXCLUSIVE | The cost of producing green hydrogen in India could soon fall to $2/kg, says ministry boss
Local
developers in India are promising to reduce the cost of green hydrogen
to as low as $2/kg in the near future, when including subsidies,
according to the top civil servant at the country’s Ministry of New and
Renewable Energy.
In an exclusive interview, Secretary Prashant Kumar Singh told Hydrogen Insight
that such low costs were possible due to a variety of local factors,
including extremely cheap renewable energy, a strong national grid and
business-friendly policies.
Der Videobeitrag von Martin Burckhardt mit dem Energie-Experten Haferburg machte mich sehr, sehr nachdenklich. Allerdings habe ich auch meine Bedenken bzgl. einiger Äußerungen von Herrn Haferburg.
Ich denke die deutsche Politik hat da in der Vergangenheit riesige Fehler gemacht. Mir fiel im Beitrag die Erwähnung der Tatsache auf, dass die Amerikaner (USA), bevor sie ein komplexes Projekt, z.B. Atomkraftwerke, aufgeben, das Aufzugebende etwa 30 Jahre lang in dem Zustand lassen, wie es ist. Nur für den Fall, dass das neue scheitern könnte. Und zum anderen, dass es ein Fehler der deutschen Politik war, die Kernenergie, die ja weitgehend CO₂-frei ist, abzuschalten, bevor die Kohle abgeschaltet wurde. Und letztlich erscheint es mir auch waghalsig, was wir mit unserer Energiewende machen. Ich habe zwar noch die Hoffnung, dass es gut ausgeht, aber wehe, wenn es nicht gut geht.
Es ist sicher richtig, dass die Entwicklung der derzeitigen Elektro-Technologie mit ihrer komplexen Struktur - sogar europaweit - ca. 120 Jahre gedauert hat. Heute haben wir allerdings mehr effiziente technische Möglichkeiten (allein durch Software), solche Dinge zu realisieren; insofern könnte es etwas schneller als 120 Jahre gehen. Aber 10 oder 20 Jahre oder gar 30 Jahre für die Realisierung der Energiewende - das ist schon waghalsig.
Jetzt aber ist dieser Weg beschritten, und es gibt wahrscheinlich kein Zurück mehr. Ich bin eigentlich immer sehr positiv gestimmt gegenüber neuen Technologien. Aber ich sehe auch die Waghalsigkeit der ganzen Geschichte. Es gibt also kein Zurück mehr - mit der Gefahr des technischen Rückschritts in der Energiepolitik.
Eine weitere Bemerkung von Herrn Haferburg betrifft die Tatsache, dass die Konzentration von CO₂ in der Luft minimal sei, und somit nicht die befürchtete (behauptete) Wirkung zeige. Das ist eine falsche Einschätzung. Es ist richtig, dass es prozentual nur eine kleine Menge innerhalb der Lufthülle ist, jedoch bedenke man den Effekt, den eine winzig kleine Menge von Medizin nach der Gabe in dem menschlichen Körper haben kann. Oder, wenn ein Körnchen Kaliumpermanganat (KMnO4)von 0,4 ml in einen Liter (1000 ml) Wasser (also genau die ~400 Promille) geworfen wird: Es färbt sich stark lila und absorbiert also alle Lichtwellen von Rot (und Infrarot) bis blau, was letztlich zu einer Erwärmung des Wassers führt (zwar nur minimal, aber man sollte es messen können).
Es geht immer um Schuld,
vielleicht Verantwortung, auf jeden Fall um Schuld.
Es betrifft den
Klimawandel. Ein Klimawandel, der vom Menschen weitgehend verursacht
wurde. Die „Ursache Mensch“ kann man sehr eindeutig
nachweisen …
Aber darum geht es
im Moment nicht. Wer auch immer Schuld hat, wir – die Menschen, und
nur wir Menschen – müssen den Klimawandel
rückgängig machen. Eine Möglichkeit könnte sein Verzicht.
Verzicht aufs Autofahren, Verzicht auf "Fleisch essen", und auf vieles
mehr. Aber es sieht nicht so aus, als ob der Energiehunger der
Menschen einzuschränken ist. Verzicht zu üben, ist ehrenhaft, aber
ich fürchte, wir müssen auf diese Ehre auch verzichten. Wenigstens
weitgehend. Ich will damit nicht sagen, dass wir nicht üben sollten,
Energie zu sparen.
Es reicht aber
nicht, Verzicht zu üben. Wir brauchen neue Technologien –
Technologien, die frei von fossilen Energieträger sind: Photovoltaik
zur Stromerzeugung, „Maschinen“, die „grünes“ Benzin
erzeugen, Windenergie für den Stromhunger und vieles mehr. Wir
brauchen aber auch ganz dringend Technologien, wie wir jetzt das CO2
aus der Luft entfernen können. Nichtsdestoweniger: wir müssen auch
weniger CO2 und weniger andere Klimagase erzeugen. Wir können zwar
„kompensieren“, also das ausgestoßene CO2 wieder „einfangen“.
Aber so einfach ist das nicht!
Bäume pflanzen,
trockene Moore zu renaturieren, alles das ist eine Methode des
Kompensierens – im Moment stark favorisierte Methoden, aber was die
Bäume betrifft, sie können brennen und damit haben wir wenig, also
vielleicht gar nichts gewonnen. Die verheerenden Waldbrände weltweit
und diesem Jahrhundert in den verschiedensten Teilen der Welt zeigen,
dass es fast zu spät zu sein scheint. Ein gepflanzter Baum speichert
CO2 aufgrund der Photosynthese. Eine Tonne Holz speichert (ungefähr)
eine Tonne
CO2. Aber nur solange, bis das Holz verbrannt wurde oder
vermodert. Ein Nullsummenspiel auf lange Sicht. Und es gibt womöglich
nicht genug Moore, um das Klima wesentlich beeinflussen zu können.
Wir müssen also
schneller das CO2 aus der Luft herausholen, als es rein kommt.
Und wir sollten das allerdings nur bis zu einer bestimmten Grenze
machen. Denn wenn kein CO2 mehr in der Luft ist und auch keine
anderen Treibhausgase, dann wird die Erde zu einem Eisklumpen, so wie
es schon mehrmals in der Erdgeschichte geschah, als es eine
sogenannte Snowball-Earth gab. Ganz abgesehen davon brauchen
unsere Pflanzen das CO2 zum Wachstum! Die Grenze der CO2-Reduktion
sollte bei ca. 280 ppm CO2 bzw. CO2e (das ist der eigentliche
Klimagaswert, der die anderen Klimagase wie z.B. Methan, mit
einbezieht, sog. CO2-Äquivalente) liegen.
Hier liegt auch ein
grundsätzliches Problem: Sollte es dereinst eine biologisch wirksame
Methode geben, das CO2 relativ schnell aus der Luft zu bekommen, etwa
eine verbesserte Photosynthese, wie am Max-Planck-Institut in Marburg
(CETCH-Zyklus) im Labormaßstab
entdeckt, dann haben wir eine Chance. In einer internen
Veröffentlichung sprach man von einer 20-fachen Effektivität bestimmter Zyklen gegenüber der natürlichen Photosynthese, dies im Zusammenhang mit einer Entdeckung von Umsetzzyklen in Alphaproteobakterien.
Wenn das gelingt,
dann muss daran gearbeitet werden, dass zum einen der Prozess ziemlich
zügig implementiert wird und zum anderen aber auch unter Beachtung der Tatsache, dass dieser Prozess streng kontrolliert werden kann, so dass
ein Unterschreiten der 280 bis 300 ppm Grenze nicht stattfindet.
Die Autoren dieser
Studie (u.a. Prof. Tobias Erb vom MPI für terrestrische
Mikrobiologie in Marburg) meinen auch, dass es auf diese Weise gelingen könnte,
mehr Nahrungsmittel für eine wachsende Weltbevölkerung zu schaffen:
Erb sagt, dass er und seine Kollegen hoffen, ihre Einrichtung
weiter zu modifizieren, um andere organische Verbindungen
herzustellen, die noch wertvoller als Glykolat sind, wie
beispielsweise Arzneimittelmoleküle. Sie hoffen auch, eingefangenes
CO2 effizienter in organische Verbindungen umzuwandeln, die Pflanzen
zum Wachsen benötigen. Das würde die Tür öffnen, um die Gene für
diesen neuartigen Photosyntheseweg in Nutzpflanzen zu manipulieren,
um neue Sorten zu schaffen, die viel schneller wachsen als aktuelle
Sorten – ein Segen für die Landwirtschaft in einer Welt mit einer
boomenden Bevölkerung.
In einer im Jahre 2016 veröffentlichen Schrift (Current Opinion in Chemical Biology2016, 34:72–79) wird allerdings auch darauf hingewiesen, dass es noch eine Menge von Herausforderungen gibt, bis es möglich ist, diese Art der Photosynthese in großer Breite anzuwenden (Hervorhebung durch den Autor):
Engineering synthetic CO 2 -fixation
The most ambitious approach to improve photosynthetic yield is to completely rewire CO 2 -fixation in plants, algae and cyanobacteria. This research is inspired by the discovery that during the course of evolution nature itself has invented five alternative CO2-fixation pathways to the Calvin cycle, which operate in different bacteria and archaea [49–54]. These ‘alternative’ microbial CO2-fixation pathways are not based on RubisCO [55] and several of them show advantages in respect to energy requirement and efficiency compared to the Calvin cycle [56]. The reconstitution of natural existing CO2-fixation pathways in model organisms, however, has not proven successful so far [57], probably due to the complex interplay and interference with the host’s native carbon and energy metabolism.
Even more progressive are synthetic biology approaches that are based on the principle of metabolic retrosynthesis as currently pursued in several labs, including ours [63]. Here, completely novel CO 2 -fixation pathways of high efficiency are supposed to be designed through the free recombination of known enzyme reactions [55,58 ]. These efforts are further fueled by the discovery [59,60] and rational engineering [61 ] of highly efficient carboxylases, and the general progress in computational https://ibk-bildung.blogspot.com/2019/02/allgemeines-zum-blog-ibk-bildung-als.html design [62]. The degree of freedom in these synthetic pathways allows tailoring the conversion of CO 2 into virtually any desired product, and their synthetic nature could be advantageous for in vivo transplantations due to a limited interference with natural metabolism. The realization of such synthetic CO 2 -fixation pathways and their integration into living organisms still poses several challenges, but will be indispensable for freeing natural photosynthetic CO 2 -fixation from its inherent disadvantages, and transforming biology from a tinkering science into a truly synthetic discipline. Compared to all other strategies discussed here, this approach holds the most promise to substantially improve photosynthetic productivity on a long-term perspective.
und zum weiteren: die Politik - weltweite Politik
Dies scheint die schwierigste Aufgabe zu sein, der Autor hat naturgemäß keine Lösung parat. Im Moment - obwohl ziemlich verpönt - scheint es nur einenAusweg zu geben: Die Angst ... der WBGU hat das offentsichtlich auch erkannt: es gibt ein neues Video über dieses Thema, indem die Gesundheit angesprochen wird (https://www.wbgu.de/de/veranstaltungen/veranstaltung/2022-02-02-ip-webinar). Ob das hilft, ich weiß es nicht, aber vielleicht ja, wenn es starke Argumente gibt.
Insgesamt kann man hier von einem Dreiklang an Maßnahmen sprechen:
indivituelles Verhalten, z.B. Verzicht
neue Technologien
Politische Unternehmungen
Man wird sehen, ob das klappt. Die Zeit ist knapp!
Es
ist das 17. Jahrhundert. Ein Fischer vor der Küste des heutigen Perus
holt sein Netz ein. Kaum ein Fisch hat sich darin verfangen. Das ist der
fünfte Tag in Folge. Das Wasser fühlt sich ungewöhnlich warm an. Auch
die Fischfallen bleiben leer. Heizt sich die See auf, verschwinden die
Fische. Es ist nicht das erste Mal, dass der Fischer so etwas erlebt.
Schon seine Mutter, sein Großvater und sein Urgroßvater haben ihm davon
erzählt. Es geschieht alle paar Jahre; immer um die Weihnachtszeit
verlassen die Meeresbewohner die sonst so artenreiche Küstenregion und
leiten eine harte Zeit für die Menschen ein, die vom Meer leben.
Wegen
der zeitlichen Nähe zum christlichen Feiertag der Geburt Jesu, in der
die Fische verschwinden, nennen die Fischer das Phänomen El Niño de Navidad, übersetzt »das Christkind«. Heute tritt es immer noch auf und ist unter der Namenkürzung El Niño geläufig, »der Junge«.
Die
wirklichen Ausmaße El Niños waren den Fischern damals nicht bekannt und
sie sind es bis heute nicht im Detail. Doch zumindest den Grund für das
Verschwinden der Fische kennen wir nun: Normalerweise steigt kaltes,
nährstoffreiches Wasser aus den Tiefen des Pazifiks vor der Küste Perus
und Ecuadors auf. Das Phytoplankton braucht die Nährstoffe zum Überleben
und die Fische brauchen das Phytoplankton. Darum fühlen sich Fische
dort so wohl und bescheren Fischern einen reichen Fang. Während El Niño
bleibt der Auftrieb jedoch aus. Das Wasser erwärmt sich, woraufhin das
Plankton abstirbt und die Fischbestände abwandern.
Andernorts
hat das Christkind ganz andere Auswirkungen: Während die Naturkraft
extreme Winterstürme in den USA und heftige Regenfälle und
Überschwemmungen in Südamerika auslösen kann, ist sie in Indonesien und
Australien für schwere Dürreperioden verantwortlich.
In der Vergangenheit soll El Niño sogar zur Auslöschung von Zivilisationen wie der der peruanischen Inkas beigetragen haben. Auch für die Französische Revolution und zahlreiche Hungersnöte wird das Christkind mitverantwortlich gemacht.
Was
uns das angeht? Bis heute spüren Hunderte Millionen Menschen die
Auswirkungen von El Niño – und durch die Erderhitzung könnten sich die
ohnehin schon extremen Wetterereignisse noch verstärken. Es wird Zeit,
das Klimaphänomen besser zu verstehen.
2016 waren 1,2 Millionen Menschen im Sudan von den Auswirkungen El
Niños betroffen – sowohl von extremer Dürre wie von Überschwemmungen. –
Quelle: Anouk Delafortrie / EU/ECHO
El Niño: Was hat es mit dem Phänomen auf sich?
Hitze
und Dürre, Monsun, Starkregen und Erdrutsche, schlechte Fangquoten:
Menschen verbinden die unterschiedlichsten Dinge mit El Niño – und sie
alle sind darauf zurückzuführen. Denn El Niño ist Teil einer natürlichen
Klimaschwankung aus einem komplexen Zusammenspiel zwischen Meer und
Atmosphäre, die regional sehr verschiedene Auswirkungen hat. Die
Schwankung gab es schon vor Millionen von Jahren. Forschende haben
Spuren ihrer Auswirkungen in Eisbohrkernen, Tiefseeschlamm, Korallen und
Baumringen gefunden.
Reisen wir
gedanklich zurück an die Westküste Südamerikas. Dort im Pazifischen
Ozean hat El Niño seinen Ursprung und kündigt sich zuerst an, indem sich
das Meer erwärmt. Genau das, was die Fischer bereits vor Jahrhunderten
bemerkt haben. Um die Weihnachtszeit hat das Phänomen bisher oft seinen
Höhepunkt erreicht.
Stark vereinfacht funktioniert das Phänomen so:
Das ganze Jahr lang weht in Äquatornähe ein beständiger Passatwind von
Osten über den Pazifischen Ozean nach Westen, also von Südamerika in
Richtung Australien und Indonesien. Der Wind ist so stark, dass er
warmes Oberflächenwasser weg von Südamerika in Richtung Australien und
Indonesien drückt. Wegen des stetigen Drucks ist der Meeresspiegel vor
Südostasien auch bis zu 60 Zentimeter höher als vor der Westküste
Südamerikas.
Indem der Passatwind Wasser
von der südamerikanischen Küste wegschiebt, ermöglicht er es, dass
kälteres nährstoffreiches Wasser aus tieferen Meeresschichten vor Peru
und Ecuador aufsteigt. Etwas kühler und nährstoffreich – die perfekte
Lebensgrundlage für Plankton und Fische. Das Oberflächenwasser, das von
den Winden nach Südostasien gedrückt wird, sammelt auf seiner Reise noch
mehr Sonnenwärme ein. Kommt es in Südostasien an, ist es rund 10 Grad
Celsius wärmer als noch vor der Küste Südamerikas.
Die linke Grafik zeigt den »Normalzustand« im Pazifischen Ozean
zwischen Südostasien und Südamerika. Die rechte Grafik verbildlicht, was
während eines El-Niño-Ereignisses passiert, wenn also der Passatwind
das warme Oberflächenwasser Richtung Westen drückt. – Quelle: maribus | Bearbeitung Perspective Daily
Bei
Indonesien und Nordaustralien verdunstet das Wasser, bildet Wolken und
regnet sich ab. So entsteht das typische tropisch-warme Regenwaldklima
der Region. Kühlen die Luftmassen wieder ab, strömen sie in höheren
Lagen wieder Richtung Osten nach Südamerika, wo sie dann absinken. Dort
an der Westküste Südamerikas kommt kaum Regen an, weshalb sich dort
Wüsten gebildet haben. Der Luftkreislauf wird Walker-Zirkulation
genannt.
Dieser Kreislauf ist der
»Normalzustand«. Bei einem El-Niño-Ereignis verändern sich die
Luftdruckverhältnisse in Südostasien und im zentralen Pazifik, was dazu
führt, dass sich der Passatwind abschwächt. Das warme Oberflächenwasser
bleibt also vor Südamerika, kein nährstoffreiches und kaltes
Tiefenwasser steigt auf.
Bei starken
El-Niño-Ereignissen kann sich die Windrichtung sogar komplett umkehren.
Dann transportieren die Winde Oberflächenwasser in entgegengesetzter
Richtung, von Südostasien Richtung Südamerika. Das stellt wortwörtlich
das Wetter auf den Kopf. Die sonst eher trockenen Küstenregionen Perus
und Ecuadors erleben dann ungewöhnlich starken Regen, der eigentlich in
Südostasien erwartet wird.
Geschichtsforschende
vermuten, dass ein solches starkes El-Niño-Ereignis im 16. Jahrhundert
den Spanier:innen geholfen haben kann, Peru zu überfallen und die dort
heimischen Inkas auszulöschen. Der Regen habe die
Sechura-Wüste in Nordperu von einem gefährlichen Ort zu einem blühenden
Nahrungslieferanten gemacht und die vollen Flüsse ermöglichten es den
Spanier:innen, die Siedlungen der Inkas zu umgehen, um im Land Fuß zu
fassen.
Doch der El-Niño-Regen erreicht
nicht ganz Südamerika. Während die Westküste überschwemmt wird, kommt
kaum etwas vom Niederschlag in den höheren Regionen Perus an. Ebenso
wenig in Brasilien und Mexiko. Während des El-Niño-Ereignisses im vergangenen Jahr hatten die Menschen dort mit Hitze und extremer Wasserknappheit zu kämpfen.
Auch in Teilen Australiens und Indonesiens bleibt oft der Regen aus,
wenn »der Junge« kommt, was Dürren, Brände und verstärkte Hitzewellen
begünstigen kann.
Doch auch diese für El Niño typischen regionaleren Wettermuster müssen nicht immer auftreten. Du merkst: Es ist kompliziert. Warum
es überhaupt zu dieser Umkehr des Luftdrucks kommt, zu Veränderungen
der Meeresströmungen und der weltweiten Luftzirkulation, konnten
Forschende noch immer nicht klären.
Lust auf mehr Detailwissen zu den gegensätzlichen Geschwisterphänomenen? Dann beantworte die im Text verteilten Fragen!
Quiz:
Wie lange dauert ein El-Niño-Ereignis im Durchschnitt?
8–12 Wochen
4–6 Monate
9–12 Monate
Mehrere Jahre
Dieses Jahr wird alles anders: La Niña kündigt sich an
Das
vergangene El-Niño-Ereignis, das im Sommer 2023 begann, hat sich nun
verabschiedet. Es wird von seiner Gegenspielerin abgelöst: La Niña, »das Mädchen«. Im Gegensatz zu seinem hitzigen Bruder wird La Niña mit einer globalen Abkühlung in Verbindung gebracht.
»Das
Mädchen« schwächt den Passatwind zwischen Südamerika und Australien
nicht ab, sondern verstärkt ihn. So kühlt sich der Pazifik vor Peru
weiter ab und ohnehin trockene Küstenbereiche bleiben noch trockener. In
Südostasien hingegen häufen sich die Unwetterereignisse und das
Taifunrisiko steigt.
Meterolog:innen erwarten die kühlere La-Niña-Phase in diesem Jahr für Spätsommer oder Frühherbst.
Dazwischen befindet sich eine neutrale Phase mit »normalen«
Wetterbedingungen über dem Pazifik in Äquatornähe, in der wir uns gerade
befinden. Alle Phasen – El Niño, La Niña und neutral – wechseln sich
stets ab. Sie können dabei unterschiedlich lang dauern, Monate, sogar
Jahre. Im Schnitt wechseln sich die wärmenden und kühlenden Ereignisse
alle 2–7 Jahre ab, wie ein Blick auf Zeitreihen zeigt. Die Ereignisse
werden mithilfe der Oberflächenwassertemperatur im Pazifik seit den
50er-Jahren aufgezeichnet.
Die Grafik zeigt die saisonale Erwärmung (rot) und Abkühlung (blau) der
Meeresoberfläche im Pazifik in Äquatornähe in den Jahren 1986–2024.
Indonesien befindet sich auf der linken (wärmeren Seite) und Südamerika
auf der rechten (kälteren) Seite. Wenn der rote Hitzebalken stark
ausschlägt, handelt es sich um ein El-Niño-Ereignis. Schlägt der blaue
Kältebalken aus, ist es ein La-Niña-Ereignis. – Quelle: TAO Project Office / PMEL / NOAA | Bearbeitung Perspective Daily
Wann
sich die Luftdruckgebiete, Winde und Meeresströmungen im Pazifik
verändern und wie lange die einzelnen Phasen dauern, kann im Voraus nur
schwer geschätzt werden. Sie folgen keinem wiederkehrenden Muster.
Zusammen gehören die 3 Phasen zur sogenannten »El Niño Southern Oscillation«, kurz ENSO. Warum La Niña im Namen nicht vorkommt? Das ist Zufall der Geschichte.
Zuerst bemerkten Menschen El Niño durch das Verschwinden der Fische. Doch
erst Jahrhunderte danach in den späten 60er-Jahren erkannten der
Meteorologe Jacob Bjerknes und andere Forschende, dass die Veränderungen
im Ozean und die Veränderungen in der Atmosphäre zusammenhingen. Nochmals 20
Jahre später wurde die Meeresabkühlung durch La Niña als Teil der
gleichen Klimaschwankung verstanden und erhielt so ihren Namen.
Quiz:
Wer besucht uns häufiger?
El Niño
La Niña
Genug Geschichte, was haben El Niño und La Niña mit dem Klimawandel zu tun?
Auch
wenn es sich in Deutschland vor allem im Frühling nicht so angefühlt
hat: Im Mai 2024 hat die Welt einen neuen Rekord gebrochen. Seit einem
Jahr – seit Mai 2023 – war bis dahin jeder Monatweltweit gesehen der heißeste seit Beginn der Wetteraufzeichnung im Jahr 1881.
Die gemittelte globale Temperatur in den Monaten Juni 2023 bis inklusive Mai 2024 erreichte ebenfalls einen Höchstwert: 1,63 Grad Celsius über dem vorindustriellen Niveau.
Sind die natürlichen Klimaschwankungen dafür verantwortlich? Oder der menschengemachte Klimawandel?
Beides.
Zu welchen Teilen, lässt sich jedoch nicht genau beantworten. Ebenso
schwer lässt sich abschätzen, inwiefern sich einzelne
Extremwetterereignisse oder Naturkatastrophen auf das Konto der
Erderhitzung oder von El Niño und La Niña verbuchen lassen. Zu komplex
ist das Klimasystem, und ENSO ist nicht der einzige Zyklus, der es
beeinflusst.
Fest steht jedoch:
Die
weltweiten Temperaturen erhitzen sich stetig und der übermäßige
Treibhausgasausstoß des Menschen ist der Treiber. So ist ein »kühles«
La-Niña-Jahr heute wärmer als ein El-Niño-Jahr im vergangenen
Jahrhundert – obwohl das Christkind ja eigentlich das wärmere
Klimaphänomen ist.
Beides (Klimawandel und ENSO) existiert
unabhängig voneinander, doch beeinflusst sich gegenseitig. So können El
Niño und La Niña die Auswirkungen des Klimawandels abschwächen und
verstärken – und umgekehrt. Der Trend scheint jedoch dahin zu gehen,
dass sich beide gegenseitig ins Extreme treiben.
Quiz:
Auf welches Ereignis hat El Niño keinerlei Einfluss?
Schwächerer Indischer Monsun
Mehr Sommergewitter in Deutschland
Besonders nasser und windiger chilenischer Winter
Weniger starke Tornados in den mittleren Südstaaten der USA
Ein
starker El Niño kann ein Jahr etwa um bis zu 0,2 Grad Celsius wärmer
und ein starkes La-Niña-Ereignis um ebenso viel kälter machen, erklärt
Klimaforscher Zeke Hausfather gegenüber Zeit Online. Das
klingt wenig, ist aber viel. So hat auch das hitzige Christkind die
globalen Rekordtemperaturen der letzten Monate begünstigt. Forschende
gehen davon aus, dass die anstehende La-Niña-Phase die globalen
Durchschnittstemperaturen wieder etwas abkühlen kann, vor allem im Jahr
2025. Was nicht bedeutet, dass es die globale Erderhitzung ausbremst. Im
Gegenteil: Wir wiegen uns eventuell in falscher Sicherheit.
»Was
El Niño oder La Niña anbelangt, stellt die globale Erwärmung ein
Experiment planetarischen Ausmaßes dar, dessen Ausgang wir nicht
kennen«, sagt Meteorologe Mojib Latif vom Helmholtz-Zentrum für
Ozeanforschung Kiel.Er und seine Kollegen haben 2015 gewarnt, dass der Klimawandel El Niños intensiveren und verlängern könne. Das hat ein Forscherteam aus Australien bestätigt: El-Niño-Ereignisse im Zentralpazifik sind seit dem späten 20. Jahrhundert häufiger geworden.
Landwirte in Indien sind auf Monsunregen angewiesen, die durch El
Niño abgeschwächt, durch La Niña aber verstärkt werden. Heftige
Regenfälle ließen beispielsweise den Juteanbau im Westen Indiens 2021
florieren. – Quelle: DIPAYAN BOSE / Climate Visuals Countdown
Hat das anstehende La-Niña-Ereignis Auswirkungen auf Europa?
Die
Weltorganisation für Meteorologie (WMO) rechnet mit einer 60%igen
Wahrscheinlichkeit, dass La Niña uns zwischen Juli und September begrüßt
– vielleicht auch etwas später.
Meteorolog:innen
wissen, dass das kühlende Mädchen angekommen ist, wenn die Temperatur
der Wasseroberfläche im östlichen Pazifik entlang des Äquators (etwa vor
der Küste Nordperus) für 3 Monate um mindestens 0,5 Grad Celsius unter dem Normalwert liegt.
Gerade
zu Beginn von La Niña müssen Südamerika, Mittelamerika, die Karibik und
USA sowie Teile Ostafrikas laut der WMO mit starken Regenfällen
rechnen. Außerdem soll die Hurrikangefahr im Atlantischen Ozean für die
im Juni begonnene Hurrikansaison zunehmen, wovon besonders die Ostküste
Nordamerikas betroffen ist. Forschende der Colorado State University erwarten 23 Stürme, 11 davon könnten zu Hurrikans heranwachsen.
Und
was ist mit Europa? Der Kontinent ist der wohl einzige, für den die
klimatischen Auswirkungen von La Niña nahezu vernachlässigbar sind.
Anders ist es bei starken El-Niño-Ereignissen. Diese können hohe
Luftschichten erwärmen und Polarwirbel stören, was zu frostigen Winden
in Europa führen kann. Das ist im 18. Jahrhundert passiert und hat
wahrscheinlich den Beginn der Französischen Revolution unterstützt.
Ende
1780 waren die französischen Winter besonders kalt, der Frühling nass
und verhagelt. Ernten fielen aus, Nahrungspreise stiegen, Bäuche blieben
leer, der Unmut gegen den absolutistischen Monarchen wuchs. Der Mangel
an Lebensmitteln zählt als einer der Hauptauslöser für die Französische
Revolution im Jahr 1789 – und
als Verursacher für die Wetteranomalien in Europa, die zu Missernten
und Hungersnöten führten, haben Forschende heute ein oder mehrere starke
El-Niño-Ereignisse im Verdacht. (Mit dem gefühlt verregneten Sommer in Deutschland haben die Klimageschwister momentan jedoch nichts zu tun.)
Auch
wenn der anstehende Besuch von La Niña und die meisten
El-Niño-Schwankungen keine oder kaum Wetterveränderungen für Deutschland
und Europa haben, bleiben wir nicht von ihnen verschont. Länder nahe
dem Äquator treffen die Klimaschwankungen besonders schwer. In unserer
globalisierten Welt, in der sich Lieferketten über Kontinente
erstrecken, können
Extremwetterereignisse und Ernteausfälle durch Dürren und
Überschwemmungen hierzulande zu steigenden Preisen und
Versorgungsengpässen bei importierten Lebensmitteln führen.
Quiz:
Welche der 3 ausgewählten Regionen ist am stärksten von El Niño und La Niña betroffen?
USA
Europa
Südöstliches Afrika
Wie frühe Vorhersagen Menschenleben retten
ENSO
sind natürliche Klimaschwankungen. Gegen sie lässt sich nichts
unternehmen, doch wir können uns auf sie vorbereiten. Zwar verläuft
jedes El-Niño- und La-Niña-Ereignis etwas anders, doch sobald sie sich
durch eine Veränderung der Passatwinde oder veränderte
Wassertemperaturen im Pazifik nahe dem Äquator ankündigen, können sich
Regionen, die stark von den Klimaschwankungen betroffen sind, für
möglichst viele Eventualitäten wappnen. Die Inkas und ihre Vorgänger in
Peru taten das etwa, indem sie ihre Felder nicht an der Küste, sondern
zum Schutz vor El-Niño-Hochwasser in trockenere Höhenlagen bauten und
sich ausgeklügelte Wassersysteme ausdachten.
Auch
heute versuchen peruanische Landwirt:innen ihre Aussaaten an die von El
Niño und La Niña vorgegebenen Klima- und Wettermuster anzupassen. In Indien werden die regelmäßigen Vorhersagen zur ENSO-Entwicklung ebenfalls genaustens verfolgt. Denn
während El Niño die für Indien und die indischen Bäuer:innen
überlebenswichtigen Monsunregenfälle eher unterdrückt, verstärkt La Niña
sie.
Damit die Vorhersagen
so genau wie möglich werden, sammeln Wissenschaftler:innen, Regierungen
und Nichtregierungsorganisationen ständig Daten über die
Klimaschwankungen und monitoren sie genau. Die
US-amerikanische National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA)
zum Beispiel betreibt ein Netz von wissenschaftlichen Bojen im
südlichen Pazifik, von den Galapagosinseln bis nach Australien.
Diese
messen Meeres- und Lufttemperaturen, Strömungen, Winde und
Feuchtigkeit, um das Ankommen eines der Klimageschwister frühestmöglich
zu bemerken. Die Daten werden täglich an Forschende und Meteorolog:innen
aus aller Welt übermittelt. Dank der Forschung werden das Verständnis
von ENSO und die Datenlage dazu immer besser.
So
können die Regierungen stark betroffener Länder wie etwa Peru,
Australien, Indien, Indonesien, Botswana und Simbabwe vorsorgen. Sie
können sich darauf vorbereiten, mögliche Ernteausfälle abfedern zu
müssen, können Evakuierungsrouten planen oder vorbeugende Maßnahmen
gegen Überschwemmungen und Buschfeuer treffen. Und weniger
betroffene Industrieländer können darüber nachdenken, wie sie
betroffene Länder im Falle einer humanitären Krise unterstützen können,
die während dieser Zeiten wahrscheinlicher wird.
Der Klimawandel hat bereits viele Kipppunkte erreicht. Die gute und die
schlechte Nachricht zugleich: Er ist menschengemacht. Wir können also
etwas dagegen tun. Als Umweltjournalistin geht Désiree folgenden Fragen
nach: Wie können wir unseren Konsum nachhaltiger gestalten? Was müssen
Firmen tun? Und wo muss sich das System ändern? Denn jeder Mensch und
jedes Unternehmen kann Teil des Problems sein – oder der Lösung.
Während der Erdgeschichte hat sich das Klima erheblich geändert, von
Eiszeiten bis hin zu warmen Perioden, in denen es selbst an den Polen
kein Eis gegeben hat. Diese Klimaschwankungen hatten mehrere Auslöser,
wie beispielsweise eine Veränderung der Sonnenaktivität,
Milanković-Zyklen, vulkanische Aktivität und Änderungen der
atmosphärischen Zusammensetzung. Mit Daten aus Eisbohrkernen, konnten
Wissenschaftler die atmosphärischen Daten der letzten 400.000 Jahren
rekonstruieren. Die Daten dieser Bohrkerne umfasst die jährliche
atmosphärische Zusammensetzung über den Zeitraum der letzten 400.000
Jahre mit den jeweilig unterschiedlichen Konzentrationen der einzelnen
Gase. Anhand der Daten konnte eine Korrelation zwischen den CO2– und Temperaturwerten hergestellt werden (siehe Abbildung unten). Allerdings gingen einem Temperaturanstieg keine höheren CO2-Werte voran, sondern das Gegenteil war der Fall. Die CO2-Werte
hinkten der Temperaturkurve um 200 bis 1000 Jahre hinterher. Daher hat
es zunächst den Anschein, dass die Temperatur die treibende Kraft hinter
der höheren CO2-Konzentration ist, was der heutigen Ansicht, dass CO2 die treibende Kraft hinter der Erderwärmung ist, widerspricht.
Abbildung 1: Kohlenstoffdioxid- und Temperaturdaten der Vostok Eisbohrkerne. Abbildung übernommen von skepticalscience.com.
Die Studie zeigt, dass die Anfangsphase der steigenden Temperaturen
nach der letzten Eiszeit durch die Milanković-Zyklen ausgelöst wird.
Dies initiierte eine Reaktionskette, welche die Erwärmung der Ozeane zur
Folge hatte, welche wiederum CO2 freisetzten. Mit dem stärker werdenden Treibhauseffekt stiegen die Temperaturen und die Freisetzung von CO2 aus den Ozeanen nahm zu. Die Zeitverzögerung zwischen dem CO2
und der Temperatur wird durch die zeitliche Verzögerung zwischen der
Erwärmung der Ozeane und der konstanten Freisetzung von ozeanischem CO2 verursacht. Durch diesen ansteigenden Effekt, wurde CO2
zu der Hauptantriebskraft der Temperaturveränderungen während den
glazial-interglazialen Erwärmungen. Die steigende CO2-Konzentration
wurde zur Ursache und Treiber des weiteren Temperaturanstiegs. Der
positive Rückkopplungseffekt ist notwendig um den Wechsel zwischen
glazialen und interglazialen Perioden auszulösen, da die astronomischen
Veränderungen alleine zu schwach sind um solch eine Erderwärmung zu
verursachen.
Zusammenfassung
Die Hauptaussage von Shakun et. al. (2012) ist, dass CO2 der Erderwärmung vorausgeht, und nicht folgt. Das tatsächliche Zusammenspiel zwischen Temperatur und CO2
ist komplexer als in dieser Studie beschrieben. Die herangezogenen
Daten für diese Studie basieren auf den Werten der atmosphärischen CO2-Konzentration,
die in den antarktischen Eisbohrkernen gemessen wurden, sowie weltweit
entnommene Sedimentkerne, welche Aufzeichnungen bis zum letzten Übergang
einer Glazialperiode
zu einer Interglazialperiode vor 18.000 Jahren aufweisen. Von diesen
Klimaproxys wurden Daten zu den Wasseroberflächentemperaturen und den
Bodenlufttemperaturen gesammelt.
Anhand eines Vergleiches zwischen dem CO2-Anstieg und den Temperaturwerten lässt sich ableiten, ob die CO2-Konzentration
dem Temperaturanstieg in unterschiedlichen geographischen Gebieten
vorangegangen oder nachgezogen ist. Das Ergebnis zeigte, dass CO2 den Temperaturveränderungen sowohl voranging als auch folgte. Die südliche Hemisphäre weist Temperaturerhöhungen vor CO2-Konzentrationserhöhungen
auf, während auf der Nordhalbkugel das Gegenteil der Fall ist (siehe
Abbildung unten). Dieses Ergebnis kann durch mehrere Faktoren erklärt
werden.
Abbildung 2: Verhältnis von CO₂ Konzentration und Temperatur. Die globalen Proxy-Temperaturdaten (blau) als Abweichung von den mittleren Werten des
frühen Holozäns (11,5 – 6,5 ka), und die atmosphärischen CO₂-Konzentrationen (gelb-orange)
Die anfängliche Erwärmung, welche durch die Milanković-Zyklen
ausgelöst wurde, ist in den höchsten Breitengraden sichtbar und begann
ungefähr vor 19.000
Jahren. Durch die arktischen Erwärmungen schmolzen große Mengen an Eis,
wodurch ein großes Volumen an Süßwasser in die Meere gelang. Dieser
Zufluss von Süßwasser störte die sogenannte
„Atlantic meridional overturning circulation“ (AMOC), was wiederum zu
einem Schwanken der Wärme zwischen nördlicher und südlicher Hemisphäre
führte. Die AMOC ist ein zonal eingebundener
Bestandteil der Oberflächen- und Tiefenströme im Atlantischen Ozean. Es
ist durch einen nordwärts gerichteten Oberflächenstrom von warmem,
salzhaltigem Wasser und einem Richtung-Süden fließenden,
kalten Tiefenstrom gekennzeichnet. Beide Strömungen sind Teil der
Thermohalinen Zirkulation. Diese Hypothese der Bipolaren Wippe
beschreibt, zusammen mit den Dansgaard-Oeschger Klimazyklen und
Heinrich-Ereignissen, die
Gegenphasen der grönländischen und antarktischen Temperaturveränderung
während der letzten Eiszeit. Plötzliche Veränderungen in der
Thermohalinen Zirkulation beeinflussen das Klima an beiden Polen
durch einen veränderten Süd-Nord Wärmetransport. Mit einem
Süßwasserzufluss im Nordatlantik wird die thermohaline Zirkulation
(AMOC) gestoppt, wodurch sich die nördliche Hemisphäre abkühlt,
während sich die südliche Hemisphäre und die Tropen aufheizen, wie vor
18.000 Jahren. Sobald sich die Tiefenströmung wieder in Bewegung setzt,
wird der meridionale Wärmetransport fortgesetzt und die
nördliche Halbkugel erwärmt sich, während die Südhalbkugel abkühlt.
Durch die Erwärmung der südlichen Meere vor 18.000 Jahren, wurde die Löslichkeit von CO2 in Wasser reduziert. Infolgedessen stieg die atmosphärische CO2-Konzentration
vor 17.500 Jahren, was aufgrund des Treibhauseffektes für eine globale
Erderwärmung sorgte. Die Verzögerung von 500 Jahren ist die Erklärung
für die verzögerte CO2-Erhöhung in den Eisbohrkernen. Mit einer zunehmenden CO2-Konzentration, die durch die wärmer werdenden Ozeane herbeigeführt wird, verstärkt sich auch der Treibhauseffekt. Daher ist CO2 der Treiber hinter weiteren Temperaturveränderungen.
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