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Ein Poker um die Zukunft der Menschheit?

1945 1960 1980 2000 2020

Gerad Megie, Professor an der Pariser Curie-Universität und Präsident der Internationalen Ozon-Kommission, schrieb das Standardwerk zum Thema Ozon und Ozon-Folgen, das über den letzten Stand der Forschung auf diesem Gebiet informiert.

1945 1960 1980 2000 2020

Gerad Megie, Professor an der Pariser Curie-Universität und Präsident der Internationalen Ozon-Kommission, schrieb das Standardwerk zum Thema Ozon und Ozon-Folgen, das über den letzten Stand der Forschung auf diesem Gebiet informiert.

Selbst wenn man nur die Atmosphäre für sich betrachtet, sollte allein schon die Geschichte der Modellvoraussagen zur Vorsicht mahnen. Auch wenn man das spezielle Problem der Über-schallflüge beiseite läßt, haben sich seit dem erste Alarm für die Ozonschicht zu Beginn der siebziger Jahre die Vorhersagen vervielfacht. 1975 hatte sich eine allgemeine Übereinstimmung herausgebildet, daß in einem Zeitraum von 50 Jahren mit einer Verminderung der Ozonschicht um 15 Prozent zu rechnen sei, sofern die FCKW(Fluorchlorkohlen Wasserstoffe, Anm. d. Red.)-Emissionenauf dem Stand von 1974 eingefroren würden. 1976, knapp zwei Jahre später, betrug die vorhergesagte Abnahme nur noch 7 Prozent. 1978 kam man plötzlich auf einen größeren Wert zurück, der diesmal sogar nahe bei 20 Prozent lag, immer unter den gleichen Annahmen für die Emissionen!

Durch neue Messungen für die Reaktionskoeffizienten und durch Berücksichtigung bis dahin unbekannter Elementarprozesse veränderten sich die Modelle in dem Maß, wie die Erkenntnisse voranschritten. Die vorläufig letzte Etappe brachte das Jahr 1981, als die enge Kopplung zwischen den verschiedenen Familien der chemischen Bestandteile erkannt wurde. Sie ermöglicht die Zwischen-speicherung eines bedeutenden Teils der chemisch aktiven, ozonzerstörenden Substanzen in Reservoiren wie dem Chlornitrat oder der Peroxosal-petersäure. Die Ozonverringerung stabilisiert sich demnach, konstante FCKW-Emission auf dem Niveau von 1974 vorausgesetzt, bei ungefähr 5 Prozent bis 7 Prozent pro Jahr. (Dies bedeutet eine Halbierung innerhalb von 10 bis 14 Jahren! - Anm. d. Übersetzers). Dieser Wert wird auch heute noch von den neuesten Modellen vorhergesagt. Wir wissen aber schon, daß neue Prozesse berücksichtigt werden müssen, die mit den Mechanismen der heterogenen Chemie, wie sie am Südpol in Erscheinung getreten sind, zusammenhängen. Sie werden zwangsläufig die Modellvorhersagen erneutVerändern, zumindest für die Regionen in höheren geograftschen Breiten.

Damit haben wir schon wesentliche Einschränkungen unserer Fähigkeit, in die Zukunft zu extrapolieren, erkannt. Umso mehr, als die Zunahme der chlorierten Bestandteile nicht die einzige mit den menschlichen Aktivitäten zusammenhängende Störung ist. Die Gesamtheit der Veränderungen in

derchemischenZusammensetzungder Atmosphäre muß einbezogen werden. So führt die Erhöhung des Kohlendioxidgehalts zu einer Verstärkung der Abstrahlung von infraroten Wellen in den Weltraum, wofür dieses Gas der Hauptverantwortliche ist. Die Stratosphäre kühlt dadurch ab. Dieser Effekt ist genau umgekehrt zu dem, den die Zunahme an Kohlendioxid in der Troposphäre hervorruft. Dort reflektiert es einen Teil der von der Erdoberfläche emittierten Infrarotstrahlung und heizt dadurch die Troposhäre auf. In der Stratosphäre begrenzt die Temperaturabnahme um einige Grad direkt die chemische Reaktionsgeschwindigkeit und bremst auf diese Weise die ozonzerstörenden katalytischen Kreisläufe. Dieser günstige Effekt einer positiven Gegenreaktion gleicht zum Teil die Erhöhung der Konzentration an chlorierten Bestandteilen aus.

Ebenso wirkt die Erhöhung der Konzentrationen an Stickoxiden und Methan, der wichtigste Quellen für die

chemisch aktiven Stickstoff- und Wasserstoffverbindungen, in zweierlei Richtung. Die direkte Auswirkung ist eine verstärkte Fähigkeit zur Ozonzerstörung über die katalytischen Kreisläufe deroxidierten Formen. Aber gleichzeitig wirken diese Quellsubstanzen begrenzend auf die Aktivität der Chlorverbindungen, indem sie die Möglichkeiten erweitem, diese in Reservoiren zu speichern. Positive und negative Wirkungen überlagern sich, wodurch die Antwort des Gesamtsystems hochgradig nichtlinear wirds genügt deshalb für eine genaue Beschreibung der resultierenden Störung nicht, die Auswirkungen der einzelnen Störungen für sich zu betrachten. Jede Veränderung in der vertikalen Ozonverteilung modifiziert die thermische Struktur der Stratosphäre und damit der Zirkulation, die durch den Austausch von Energie zwischen warmen und kalten Regionen hervorgerufen wird. Das wiederum führt dazu, daß die erwarteten Effekte in Abhängigkeit von der Höhe und der geograftschen Breite unterschiedlich ausfallen, was nur mit einem zweidimensionalen Modell erfaßt werden kann.

Schließlich muß noch ein letzterKor-rekturmechanismus berücksichtigt werden: Die Durchlässigkeit der Stratosphäre für die Sonnenstrahlen. Wenn das Ozon in großer Höhe, zwischen 35 und 50 Kilometer, abgebaut wird, erhöht sich die Durchläsigkeit dieser

Schicht für ultraviolette Strahlung und der verfügbare Fluß an Photonen, die molekularen Sauerstoff spalten können, nimmt zu. In geringeren Höhen, zwischen 30 und 35 Kilometern, wird zusätzlich Ozon erzeugt, das die Abnahme weiter oben zum Teil kompensieren kann. Dieser „Selbstheilungseffekt" hängt sehr stark vom Einfallswinkel der Sonnenstrahlen ab, der die Eindringtiefe des ultravioletten Lichts bestimmt und mit der geograftschen Breite variiert. Dieser Effekt läßt sich nur in zweidimensionalen Modellen korrekt berücksichtigen.

Wir können uns nicht auf die natürlichen Ökosysteme beschränken. In der Tat leben wir auf einem Planeten, den der Mensch Stück für Stück umgestaltet hat, um die für sein Überleben notwendigen Bedingungen zu schaffen, vor allem durch die ständige Erweiterung der Anbauflächen. Aufgrund der Umverteilung der großen Klimazonen durch unter anderem die Erhöhung des atmosphärischen Kohlendioxidgehalts könnte sich die geo-grafische Verteilung der Kulturen radikal verändern. Um zunächst die Auswirkungen einer Erhöhung der mittleren Temperaturen um einige Grad zu ermessen, mögen die katastrophalen Folgen der großen Dürren des zwanzigsten Jahrhunderts als Beispiel dienen. Dabei handelt es sich wohlgemerkt nicht dämm, zwischen den Trockenperioden der jüngsten Vergangenheit (in den Jahren 1983 bis 1988) und den ersten Vorankündigungen des Treibhauseffekts eine kausale Verbindung herzustellen. Nichts erlaubt nach dem gegenwärtigen Stand der Kenntnisse die Existenz einer solchen Beziehung anzunehmen.

Es gibt jedoch Effekte, die die globalen Folgen einer Aufheizung des Planeten besser erkennen lassen. So ist die Getreideproduktion in den USA während der Trockenheit der achtziger Jahre, als die Temperaturen im jahreszeitlichen Mittel um vier bis fünf

Grad über den normalen Werten lagen, um 30 Prozent zurückgegangen. Mehrere tausend Stück Vieh sind zugrundegegangen, und die Waldbrände in den großen Wäldern des Westens haben sich vervielfacht. In der großen Trockenheit der Jahre 1932 bis 1937 sind annähernd 200.000 Farmen in den großen Ebenen des mittleren Westens der Vereinigten Staaten eingegangen. Übrigens gleichen sich Aufheizung und Abkühlung hinsichtlich ihrer Wirkung auf die Landwirtschaft. Während der kleinen Eiszeit hörte der Ak-kerbau in Norwegen und in Schottland auf, und die großen Auswanderungswellen im 18. Jahrhundert gehen zum Teil darauf zurück.

In dem Maß, wie gewisse Agrarre-gionen bis zur Toleranzschwelle des Bodens ausgebeutet werden, nimmt die Sensibilität für Klimaveränderungen zu oder ab, je nach der betrachteten Gegend und den angebauten Sorten. Das Zusammenwirken von Temperaturanstieg, von Trockenheit als Folge verstärkten Wasserentzugs der Böden und von erhöhtem Kolendio-xidgehalt der Atmosphäre muß im wechselseitigen Zusammenhang, betrachtet werden. So hat die Temperaturerhöhung eine direkte Auswirkung auf die Produktion von Weizen und Mais. Trockenheit während der Blü-teezeit wirkt sich sehr schädlich für Mais, Soja und Weizen aus. Was das Kohlendioxid anbelangt, so müssen wir wieder die verschiedenen Fotosyntheseprozesse berücksichtigen. Für Pflanzen des Typs C2 bewirkt eine Verdoppelung der relativen CO,-Konzentration eine Zunahme an Wachstum und Ergiebigkeit um 10 Prozent bis 50 Prozent. Für C4 Pflanzen bleibt diese Zunahme unter 10 Prozent. Dieser Unterschied ist bedeutsam, da unter den 20 wichtigsten Kulturpflanzen 16 vom Typ C, und nur vier, nämlich Mais, Zuckerrohr, Hirse und Zuckermohrhirse - vom Typ

C4 sind. Der Effekt könnte sich also nach einiger Zeit als günstig erweisen. Allerdings muß dieserOptimismus sofort gedämpft werden, da die vier C4-Sorten in den Tropen und Subtropen weithin die Grundlage der Landwirtschaft bilden. Die Entwicklungsländer befinden sich einmal mehr in einer Situation zunehmender Benachteiligung gegenüber den entwickelten Ländern, vor allem, da der Reis, das Hauptnahrungsmittel von 60 Prozent der Weltbevölkerung, auf erhöhte Trockenheit besonders empfindlich reagiert.

Die Folgen der klimatischen Veränderungen für die Landwirtschaft und die regional unterschiedlichen Reaktionen sind ein wesentliches Element der neuen wirtschaftlichen Situation, deren Ursache die Aufheizung des Planeten ist. Im zentralen Teil der Sowjetunion führt ein Temperaturanstieg um 1,5 Prozent zu einer Erhöhung der Weizenproduktion um 30 Prozent und zu einer Zunahme der kultivierbaren Böden um ebenfalls 30 Prozent. Die Getreideerzeugung in der Sowjetunion würde also um 70 Prozent ansteigen, während gleichzeitig die großen landwirtschaftlichen Gebiete der USA (vor allem der mittlere Westen) unter den Folgen einer erhöhten Trockenheit zu leiden hätten. Da die beiden Effekte aber schwerpunktmäßig zu unterschiedlichen Jahreszeiten eintreten würden, erwartet man eine Verringerung der Weizenerzeugung um 25 Prozent. Das er-

klärt die unterschiedliche Aufmerksamkeit, die die Supermächte dem Problem des wachsenden Treibhauseffekts schenken. Man versteht die abwartende Haltung der UdSSR, die hier möglicherweise eine natürliche Lösung ihrer gegenwärtigen landwirtschaftlichen Unterproduktion sieht!

Dies ist jedoch ein Poker um die Zukunft, dessen wissenschaftliche Grundlage sehr brüchig ist. Die neue geogra-fische Verteilung der natürlichen Ökosysteme oder der kultivierbaren Zonen vorherzusagen, setzt eine genaue, quantitative Kenntnis aller Reaktionsund Gegenreaktionsmechanismen des gekoppelten Systems Atmosphäre-Özon-Biosphäre voraus. Wir haben aber bereits wiederholt die Unsicherheiten unterstrichen, die in unserem Verständnis derglobalen Bilanzen und insbesondere des Wasserkreislaufs -der wichtigste Antriebskraft der irdischen Klimata - noch bestehen.

Es bleibt noch ein letzter Aspekt der vom Menschen herbeigeführten Klimaänderungen zu bedenken: die Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit. Eine globale Erwärmung gefährdet in Teilen der Erde auch die Gesundheit und das Überleben der Bevölkerung. Veränderungen des Klimas und der Umwelt, aber auch neue ökonomische Bedingungen und die zu erwartenden Probleme bei der Anpassung der Sozialstrukturen besonders in den Städten, können die Ursache sein. Hungersnöte aufgrund zunehmender Trockenheit, Überschwemmungen durch den Anstieg des Meeresspiegels, stark erhöhte Temperaturen in den großen Städten, die schon jetzt übermäßiger Verschmutzung ausgesetzt sind: die menschlichen Gesellschaften werden weithin und wieder in sehr unterschiedlichem Ausmaß unter den Klimaveränderungen leiden. Gekürzt aus: „Ozon - Atmosphäre aus dem Gleichgewicht" von Gerard Megie. Springer Verlag, Heidelberg 199 i, 189 Seiten, 24 Abbildungen, Ln.. öS 310,40.

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