Globale Erwärmung | Mensch-Erde-Universum

Die globale Erwärmung ist eine der am besten messbaren und auch für fast alle Menschen bereits sehr direkt spürbaren Folgen des Klimawandels. In diesem Artikel gehen wir auf die wichtigsten Daten, Informationen und Hintergründe zum Thema globale Erwärmung ein.

Dabei geben wir zunächst einen Überblick der aktuellen Daten und Informationen für die Jahre 2024 und 2023.
Dann fassen wir die Entwicklung der Temperaturen seit der Industrialisierung (ca. 1850) zusammen. Wir beginnen mit dem wichtigsten Indikator zur globalen Erwärmung, der globalen mittleren Temperatur und werfen dann einen genaueren Blick auf die verschiedenen Regionen der Erde (Land, Wasser, Europa, Arktis).
Auch gehen wir auf die Methoden zur Temperaturmessung, die Erstellung von Langzeitreihen und die verschiedenen Datensätze ein.

Dann erklären wir genau, wie die Nutzung fossiler Brennstoffe einen zusätzlichen, anthropogenen (von Menschen verursachten) Treibhauseffekt bewirkt hat und wie dies weltweit zu einem Anstieg der Temperaturen geführt hat. Und wir diskutieren, warum es im Prinzip auch andere mögliche Ursachen für den Klimawandel gibt, diese den beobachteten Temperaturanstieg aber nicht erklären können.

Im Folgenden besprechen wir die wahrscheinlichsten Szenarien, wie sich die Temperaturen in den nächsten Jahren weiterentwickeln werden. Dabei gehen wir insbesondere auch auf die verschiedenen Klimaziele ein (1,5 Grad, 2 Grad und Netto Null). Können diese erreicht werden, und welche Schritte und Maßnahmen sind dafür erforderlich?

Auch fassen wir zusammen, welche Folgen die globale Erwärmung für die Menschen, das Wetter, die Natur und die Erde insgesamt hat. Wir wissen bereits, dass es in den letzten Jahren zu einer deutlichen Zunahme von Hitzewellen, Überschwemmungen, Dürrekatastrophen und anderen Extremwetter kam. Doch wie wird dies in den nächsten Jahren weitergehen, wenn die Temperaturen noch mehr ansteigen? Und welche Möglichkeiten gibt es, eine Klimakatastrophe zu verhindern?

Inhaltsübersicht (mit Links zu den Kapiteln)

Globale Erwärmung: Vergangenheit, Gegenwart, Zukunft

Dieser Artikel soll einen umfassenden Überblick zum Thema globale Erwärmung geben. Wir wollen im Folgenden unter anderem diese Fragen beantworten:

Um wie viel Grad sind weltweit die Temperaturen als Folge des Klimawandels bereits angestiegen?
Wie schnell schreitet die globale Erwärmung in den nächsten Jahren und Jahrzehnten weiter voran?
Lässt sich eine Klimakrise und eine Klimakatastrophe noch verhindern?

Hierzu gehen wir auf den aktuellen Stand, die Entwicklungen in der Zukunft, und auch auf die Geschichte der Klimaforschung ein. Auch besprechen wir im Detail die Ursachen und Folgen der globalen Erwärmung. Der Artikel wird also sehr umfassend, die einzelnen Kapitel sind über die folgende Übersicht leichter zu finden und auch über Links direkt aufrufbar:

Globale Erwärmung in 5 verschiedenen weltweiten Datensätzen der Oberflächentemperatur, 1850 bis 2020 — Warming Stripes: Entwicklung der global und jährlich gemittelten Temperatur-Messungen für 5 Datensätze, siehe Kapitel: **Zeitreihen**

Aktuelle Daten, Informationen und Grafiken

Globale Erwärmung 2024

März 2024: Bereits mit den ersten drei Monaten hat das Jahr 2024 mehrere bisherige Höchstwerte zur globalen Erwärmung überschritten:

die letzten 10 Monate in Folge haben jeweils einen neuen Klimarekord für die monatlich und global gemittelte Temperatur aufgestellt (siehe Abbildung 1). Juni und Juli 2023 waren der bisher wärmste Juni und Juli, August 2023 der wärmste August, usw., und Januar, Februar und März 2024 waren der wärmste Januar, Februar und März in den über 170 Jahre zurückreichenden Temperaturaufzeichnungen.
die 12 Monate von Februar 2023 bis Januar 2024 waren im Mittel über der 1,5-Grad-Grenze. Zum ersten Mal war damit der Mittelwert für ein ganzes Jahr um mehr als 1,5 Grad wärmer als der vorindustrielle Referenzzeitraum.
Januar, Februar und März 2024 waren alle mehr als 1,6 Grad wärmer als der jeweilige Monat im Zeitraum vor der Nutzung von fossilen Brennstoffen. März 2024 war 1,68 Grad wärmer als der Monat März im Referenzzeitraum (1850 bis 1900).

März 2024: Temperaturanstieg gegenüber 1850 bis 1900 — **Abbildung 1**: Jahresgang der bodennahen Lufttemperatur für die Jahre von 1940 bis 2024. Gezeigt ist die Abweichung der monatlich und global gemittelten Lufttemperatur zum jeweiligen Monatsmittel für den Referenzzeitraum (1850 bis 1900). **Credit**: C3S/ECMWF

Globale Erwärmung 2023

Einer der wichtigsten Klimaindikatoren ist die weltweit gemittelte Temperatur in Bodennähe. Diese globale mittlere Temperatur kann ab ca.1850 aus verschiedenen Datensätzen bestimmt werden, siehe hierzu das Kapitel: Temperaturanstieg seit 1850.

Die folgende Abbildung zeigt die monatlich und global gemittelte Temperatur für alle Jahre von 1850 bis einschließlich 2023.

Jahresverlauf der globalen mittleren Temperatur von 1850 bis 2023 — **Abbildung 2**: Jahresverlauf der globalen mittleren Temperatur für alle Jahre von 1850 bis 2023. **Credit**: Berkeley Earth

Die Grafik enthält mehrere interessante und wichtige Informationen:

Man sieht einen deutlichen Jahresgang, mit einem Maximum in den Monaten Juni, Juli und August, also für den Sommer der Nordhalbkugel.
Ebenfalls sehr deutlich ist ein ansteigender Trend: Die Temperaturen für die Jahre ab 2020 sind für alle Monate um über 1 Grad höher als in den Jahren vor 1900.
Für das Jahr 2023 ist ein weiterer Anstieg der Temperaturen auffällig, vor allem für die Monate von Juni bis Dezember, also die zweite Jahreshälfte.

Temperaturanstieg seit 1850

Die kontinuierliche Messung von bodennahen Lufttemperaturen erfolgt durch zahlreiche Wetterstationen seit mehr als 170 Jahren. Nicht nur an Land, auch auf dem Wasser werden die Temperaturen schon über 150 Jahre gemessen und protokolliert.

Die Lufttemperatur nahe der Erdoberfläche (Surface Air Temperature) wird in einer Höhe von 1,5 bis 2 Meter gemessen. Diese einheitlichen Messungen über einen langen Zeitraum sind sehr wichtig, denn so kann der Temperaturanstieg über die Jahrzehnte weltweit durch Tausende von Zeitreihen belegt werden.

Durch die Mittelung aller Zeitreihen an den verschiedenen Orten auf der Erde kann eine globale Temperatur bestimmt werden. Diese jährlich und weltweit gemittelte Temperatur ist einer der wichtigsten Indikatoren für den Klimawandel und die globale Erwärmung und gehört damit auch zu den Essenziellen Klima-Variablen (ECV).

Die folgende Abbildung zeigt den Verlauf der globalen und jährlichen Durchschnittstemperatur seit 1850.

Globale Erwärmung: Lufttemperaturen von 1850 bis 2022 — **Abbildung 3**: Entwicklung der jährlich und global gemittelten bodennahen Lufttemperatur von 1850 bis 2022. Die Daten stammen von Met Office Hadley Center (Morice et al., 2021) und beinhalten globale Messungen der Lufttemperatur über dem Land und über dem Wasser. Gezeigt ist die Abweichung (Anomalie) der jährlichen globalen Temperatur vom Durchschnittswert für die Jahre 1850 bis 1900. Dieser Zeitraum gilt als Referenz für die Temperatur vor der Industrialisierung.

Man sieht, dass die Temperaturen von 1850 bis 1900 relativ gleichmäßig um den Mittelwert für diesen Zeitraum (Referenzwert) schwanken. Ungefähr ab 1920 beginnt ein Temperaturanstieg und die Temperaturen von 1920 bis 1960 liegen im Mittel etwa 0,2 Grad Celsius über dem Referenzwert.

Etwa um 1970 beginnt ein kontinuierlicher Anstieg der Temperaturen mit einem nahezu konstanten Trend. In den Jahren ab 2000 nehmen die Temperaturen weiter zu und weichen nun um mehr als 0,6 Grad vom Referenzwert ab.

Die bisherigen Maxima für die globale mittlere Temperatur wurden dabei in den Jahren 2016 und 2020 erreicht: 1,29 bzw. 1,28 Grad über dem Durchschnittswert für die Jahre 1850 bis 1900. Im Jahr 2022 war die globale Temperatur etwa 1,16 Grad Celsius höher als im Vergleichszeitraum. Damit ist 2022 in der Met Office HadCRUT5 Zeitreihe das sechstwärmste Jahr seit 1850 (in anderen Langzeit Datensätzen ist es das fünftwaermste Jahr). Für Europa war 2022 allerdings das zweitwärmste Jahr seit 1850.

Zeitreihen und Datensätze

Es gibt eine Reihe von Datensätzen, welche die globale Temperatur aus Beobachtungen (Messungen) über einen langen Zeitraum bestimmen. Die folgende Abbildung zeigt den Verlauf der globalen mittleren Temperatur für 6 verschiedene Datensätze.

Globale Erwärmung: Zeitreihen der globalen Temperatur von 1950 bis 2022 — **Abbildung 4**: Globale mittlere Temperatur von 1950 bis 2022 für 6 verschiedene Datensätze: 1) ERA5 (ECMWF, Europäischer Wetterdienst), 2) JRA-55 (Japanischer Wetterdienst), 3) GISTEMPv4 (NASA), 4) NOAAGlobalTempv5 (NOAA), 5) Berkeley Earth, 6) HadCRUT5 (Met Office Hadley Center, vgl. Abbildung 1). **Credit**: C3S, ECMWF

Mann sieht für alle 6 Datensätze den fast linearen Anstieg der Temperaturen seit etwa 1970 (vergleiche auch Abbildung 2). Es gibt eine Variabilität der globalen mittleren Temperatur von Jahr zu Jahr, die in den Datensätzen etwas unterschiedlich ausfällt. Der Trend des kontinuierlichen Anstiegs über die letzten mehr als 50 Jahre ist jedoch für alle Datensätze nahezu gleich.

So ist ab dem Jahr 2000 für alle folgenden Jahre die Temperatur um mindestens 0,6 Grad über dem Referenzwert für die vorindustrielle Zeit (1850 bis 1900, siehe Beschriftung an der Achse rechts). Und seit 2015 sind alle folgenden Jahre um mehr als 1 Grad wärmer als der Mittelwert für die Jahre 1850 bis 1900.

Referenzzeitraum

Die obigen Abbildungen 1 bis 4 zeigen die Abweichung der jährlichen Temperaturen im Vergleich zum Mittel der Jahre 1850 bis1900. In Zeitungen, auf Webseiten und auch in wissenschaftlichen Publikationen findet man nicht selten Daten und Grafiken, bei denen die Abweichung gegenüber einem anderen Zeitraum berechnet wurde.

So wird zum Beispiel der Zeitraum von 1950 bis 1980 oder auch das Mittel von 1900 bis 2000 als Referenzwert genommen. Dies ist zwar generell möglich und prinzipiell auch korrekt, aber alles andere als sinnvoll.
Wenn man den Anstieg der globalen Temperaturen gegenüber dem vorindustriellen Zeitraum, also seit Beginn der Treibhausgasemissionen wissen mochte, muss man natürlich auch genau diesen Zeitraum als Bezugspunkt nehmen. Sonst kann dies zu einer starken Unterschätzung des tatsächlichen Temperaturanstiegs führen.

So sieht man in Abbildung 3 auf den beiden Achsen links und rechts den deutlichen Unterschied, wenn man einmal den Zeitraum 1990 bis 2020 (Achse links) oder den Zeitraum 1850 bis 1900 (Achse rechts) als Referenz nimmt.

Die Differenz beträgt ca. 0,9 also fast 1 Grad Celsius. Der Referenzzeitraum von 1990 bis 2020 gibt also den falschen Endruck, die Temperatur wäre um nur 0,6 Grad angestiegen. Das ist zwar für diesen Zeitraum auch der richtige Wert. Aber wer möchte schon wissen, um wie viel die Temperatur im Vergleich zu vor 30 oder 10 Jahren angestiegen ist? Interessant ist eigentlich immer der Anstieg gegenüber dem vorindustriellen Zeitraum.

Der richtige Referenzzeitraum ist also für eine korrekte Quantifizierung der globalen Erwärmung sehr wichtig. Auch sind die Klimaziele (1,5 Grad und 2 Grad) gegenüber den Temperaturen im vorindustriellen Zeitraum definiert. Ein anderer Zeitraum vermittelt auch hier den falschen Eindruck, dass die globalen Temperaturanstiege noch weit von so kritischen Werte wie 1,5 Grad oder 2 Grad entfernt wären. In Wirklichkeit sind diese jedoch schon in wenigen Jahren erreicht.

Globaler Anstieg der Temperaturen: Weltkarte

Wie wir gesehen haben, ist die globale mittlere Temperatur in den letzten 150 bis 170 Jahren um ca. 1,1 bis 1,2 Grad angestiegen. Dies bedeutet jedoch nicht, dass in allen Gebieten auf der Welt die Temperatur um diesen Wert angestiegen ist.

Die globale mittlere Temperatur ist gemittelt über alle Land- und Wasserflächen der Erde. Die Temperaturentwicklung für bestimmte Gebiete (Afrika, Europa, Deutschland, etc.) kann sowohl darunter als auch darüber liegen.

Die folgende Weltkarte zeigt, wie unterschiedlich sich die regionalen Temperaturen auf der Erde in den letzten ungefähr 120 bis 140 Jahren entwickelt haben. Gezeigt ist die Abweichung (Anomalie) der mittleren Temperatur für den Zeitraum 2020 bis 2022 vom Wert für den Referenzzeitraum 1880 bis 1920.