Geoengineering / Climate Engineering: Der Traum von der technischen Lösung

Bis jetzt hat doch der Mensch noch für alles eine technische Lösung gefunden. Das muss doch auch beim Klima klappen. Diese Illusion kann ein starkes Hemmnis sein, wenn es darum geht, einen echten Wandel des Wirtschaftens und des Lebensstils der Menschen zu erreichen, um die Lebensgrundlagen zu sichern. Dieser Satz richtet sich nicht gegen moderne Technik: wir brauchen Sie für nachhaltige Energieerzeugung, -verteilung und -speicherung, für intelligente Verkehrssysteme, für energieeffiziente Produktionsmethoden usw.. Technik kann und muss dabei helfen, die 10 Milliarden Menschen zu versorgen, die in einigen Jahrzehnten auf diesem Planeten leben werden. Was überhaupt nur möglich ist, wenn diese Menschen einen nachhaltigen Lebensstil pflegen. Es gibt jedoch keine technische Lösung, die es ermöglichen würde, dass große Teile der Menschheit einen Lebensstil führen, wir heute im reichen Norden verbreitet ist.

Dennoch kann es Situationen geben, in der wir auf Maßnahmen des Geoengineering zurückgreifen müssen, obwohl diese – wie wir im folgenden sehen – mit enormen Problemen behaftet sind. Zum Thema Geoengineering bzw. Climate Engineering gibt es einen hervorragenden Wikipedia-Artikel. Im folgenden ein kurzer Überblick über die beiden Hauptmethoden: A) Senkung der Sonneneinstrahlung und B) Entfernung von Kohlendioxid aus der Atmosphäre. Dazu eine Liste der mit Geoengineering verbundenen Probleme und Gefahren.

Scientist4future sehen die Notwendigkeit, den CO2-Gehalt der Atmosphäre durch aktive Maßnahmen abzusenken. „Um das Erreichen von Kipppunkten im Erdsystem zu vermeiden, müssen nicht nur die Treibhausgas-Emissionen dringend auf Null gebracht werden, sondern wir müssen CO2 wieder aus der Atmosphäre entfernen.“ S4F haben einen differenzierten Synthesebericht zum Thema „negative Emissionen“ veröffentlicht: https://zenodo.org/records/10828229

Solar Radiation „Management“ – Senkung der Sonneneinstrahlung

Prinzip

Die Grundidee ist, entweder die Abstrahlung von Sonnenlicht in den Weltraum (Albedo) zu erhöhen, oder die Einstrahlung von Sonnenlicht primär zu reduzieren. Am Treibhauseffekt selbst und seinen Ursachen ändert sich dadurch nichts, auch wenn die atmosphärische Temperatur gesenkt wird.

Prinzipielle Probleme

Durch die Senkung der Sonneneinstrahlung kommt es zu (mindestens teilweise unerwünschten) Veränderungen im Wasserkreislauf und einem geringeren Pflanzenwachstum. Die Wirkung der Maßnahmen hängt von Breitengrad und Tageszeit ab. Sobald die Maßnahme, die die Reduktion der Sonneneinstrahlung bewirken soll, unterbrochen wird, schlägt der Treibhauseffekt voll zu: es kommt dann innerhalb von kürzester Zeit zu einer rasanten Temperaturerhöhung.

Bei allen Methoden, die die Sonneneinstrahlung global reduzieren, stellt sich immer die Frage, für wen das Klima eigentlich optimiert wird. Die Auswirkungen der Maßnahmen wären in unterschiedlichen Regionen sehr verschieden. Man erhält keineswegs das Klima, dass man vor dem Klimawandel hatte, sondern ein völlig anderes – je nach Region.

Methoden

Erhöhung der Oberflächenalbedo, also „Aufhellung“ der Erdoberfläche

Der Ansatz lässt sich nur lokal umsetzen (zum Beispiel dicht besiedelten Gebieten) und reduziert tendenziell die lokalen Niederschlagsmengen.

Erhöhung der Wolkenalbedo

Hierzu gibt es Ideen, niedrige Wolken über großen Teilen der Ozeane zu erzeugen. Technische Machbarkeit nicht absehbar.

Einbringung von Aerosolen in die Stratosphäre

Es gibt Berechnungen, nach denen schon die Einbringung von nur ein Prozent der gegenwärtigen weltweiten Schwefelemissionen in die Stratosphäre einen Temperaturrückgang der unteren Atmosphäre zur Folge haben würde. Dies würde aber nicht gleichmäßig geschehen, selbst paradoxe Effekte sind möglich: Im südlichen Polarmeer könnte sogar zu einer schnelleren Erwärmung kommen. Außerdem kommt es zu schwer abschätzbaren Rückkopplungseffekten und zu Veränderungen im Wasserkreislauf, vermutlich im Sinne einer stärkeren Austrocknung der kontinentalen Landmassen.

Diskutiert wird auch die Ausbringung von Aluminiumoxid und Bismutiodid.

Blockade der Sonneneinstrahlung im Weltraum

Die Idee ist, am Lagrange-Punkt L1 zwischen Erde und Sonne (wo sich die Schwerkraftwirkung beider Himmelskörper gegenseitig aufhebt), kleine Sonnensegel o. ä. zu installieren, die die Sonneneinstrahlung mehr oder weniger kontrolliert reduzieren würden.

Carbon Dioxide Removal – Entfernung von Kohlendioxid aus der Atmosphäre

Alle bisher vorgeschlagenen Verfahren sind so langsam, dass mehr als 100 Jahre vergehen würden, bis das atmosphärische Kohlendioxid dadurch wirksam reduziert würde. Die Methoden reichen von der gesteigerten Produktion von Biomasse (Land- und ozeanbasierte Verfahren) über die Verwitterung von Silikatgesteinen, bis hin zur Entfernung von CO2 aus der Umgebungsluft mittels hochalkalischer Lösungen. Es gibt auch die Idee Eisenoxid als Feinstaubpartikel in der Troposphäre (als in unseren atmosphärischen Schichten) freizusetzen, wo diese den Abbau klimawirksamer Stoffe (jedoch nicht CO2) beschleunigen und die Albedo erhöhen.

Gefahren von Geoengineering

Die folgende Liste stammt von Alan Robock „20 reasons why geoengineering may be a bad idea”, erschienen in Bulletin of the atomic scientists, 2008), erweitert um die Punkte 21 und 22.

1. Effects on regional climate. Effekte auf das regionale Klima (z.T. unerwünschte) Temperaturveränderungen
2. Continued ocean acidification. Fortgesetzte Versauerung der Meere
3. Ozone depletion.Schädigung der Ozonschicht (bei Aerosol-Geoengineering)
4. Effects on plants. Negative Auswirkungen auf Pflanzen (und in Folge natürlich auch auf die Tierwelt)
5. More acid deposition / Verstärkung des sauren Regens (bei Ausbringung von Schwefeldioxid)
6. Effects of cirrus clouds. Auswirkungen auf die natürliche (Zirrus-)Bewölkung
7. Whitening of the sky (but nice sunsets). Ausbleichung des Himmels
8. Less sun for solar power. Geringere Leistungsausbeute für Solaranlagen
9. Environmental impacts of implementation. Direkte Umweltauswirkungen der Maßnahme.
10. Unexpected consequences. Unbekannte, unvorhersehbare Auswirkungen
11. Rapid warming if deployment stops. Starker Temperaturanstieg, wenn Projekt gestoppt werden muss
12. There’s no going back. Wie schnell kann die Maßnahme bei Bedarf beendet werden?
13. Human error. Menschliches oder technisches Versagen
14. Undermining emissions mitigation. Negative Auswirkung auf die Bereitschaft zur CO₂-Reduktion
15. Cost. Möglicherweise extrem hohe Kosten (Ausnahme: Aerosol-Geoengineering)
16. Commercial control of technology. Gefahr bei kommerzieller Kontrolle der Techniken
17. Military use of the technology. Missbrauch zu militärischen Zwecken
18. Conflicts with current treaties. Widerspruch zur ENMOD-Konvention
19. Control of the thermostat. Notwendigkeit einer übernationalen Kontrolle, aber Kein Rahmenwerk zur Entscheidungsfindung vorhanden. Unvereinbare Interessenskonflikte einzelner Staaten (Wer bestimmt die globale Temperatur?)
20. Questions of moral authority. Erhebliches Konfliktpotential (politisch, ethisch, moralisch)
21. Veränderungen der Niederschlagsmuster
22. Keine Reduktion des CO₂-Gehalts der Atmosphäre (bei SRM-Methoden)

Zum Abschluss noch ein Beispiel für eine wissenschaftliche Arbeit, die sich anhand von Simulationen damit auseinandersetzt, welche Auswirkungen ein moderates „Solar Radiation Management“ haben würde.