Der Begriff Klimaveränderung wird für Veränderungen des Erdklimas über einen längeren Zeitraum gebraucht. Seit es die Erde gibt, ändert sich das Klima laufend, wobei es immer wieder Phasen der Abkühlung und Phasen der Erwärmung gab. Generell werden sowohl die Eiszeiten als auch die globale Erwärmung der aktuellen Zeit als Klimaveränderungen bezeichnet, obwohl die Eiszeiten durch natürliche Einflüsse entstanden sind und die aktuelle Erderwärmung zu einem großen Teil auf menschlichen Einflüssen beruht. Teilweise wird das Wort Klimaveränderung auch als Synonym zu dem aktuellen Phänomen der globalen Erwärmung benutzt.

Gründe natürlicher Klimaveränderungen

Die Veränderung des Klimas kann unterschiedliche Ursachen haben. Seit Bestehen der Erde haben zyklische und punktuelle Ereignisse und Prozesse sich auf das Klima der Erde ausgewirkt. Dabei haben verschiedene Faktoren einen Einfluss und nicht alle sind bereits hinreichend erforscht und verstanden, um alle Konsequenzen und Wechselwirkungen zu erfassen. Einen Einfluss auf das Klima haben zum Beispiel die Neigung der Erdachse und die Umlaufbahn der Erde um die Sonne. Beides hat einen Einfluss auf die Einstrahlung der Sonne auf bestimmte Regionen der Erde und beides unterliegt verschiedenen Zyklen. Der serbische Mathematiker und Astrophysiker Milankovitch hat das Phänomen als erster untersucht und die Zyklen werden daher als Milankovitch Zyklen bezeichnet. Milankovitch fand heraus, dass sich mit den Veränderungen in der Erdumlaufbahn und denen der Erdachse zum Teil sehr große Veränderungen in der Energieeinbringung der Sonne in die Erdatmosphäre ergeben. Die großen Eiszeiten sollen durch das Zusammenwirkungen dieser Faktoren entstanden sein. Die Erdachse kann sich auch durch starke Erdbeben leicht verschieben und dies hat wiederum einen leichten Einfluss auf das Klima.

Einfluss der Sonne auf das Klima

Die Sonne hat wohl den größten Einfluss auf das Klima der Erde. Sonnenstrahlen verursachen sowohl tägliche Wetterereignisse als auch langfristige Klimaveränderungen. Obwohl das Sonnenlicht dem Betrachter auf der Erde konstant und stabil erscheint, ist das nicht der Fall. Spektralanalysen von Satelliten zeigen, dass die Strahlung der Sonne starken Schwankungen unterworfen ist und dass ihre Aktivität nicht gleichmäßig ist.

Die Sonne hat also gerade auf kurze Sicht hin große Auswirkungen. Auch die sogenannten Sonnenwinde, die aus elektrisch geladenen Teilchen bestehen, variieren stark in ihrer Ausprägung. Die Wirkungen, die die Aktivität der Sonne auf das Magnetfeld der Erde hat, werden von Wissenschaftlern als Weltraumwetter bezeichnet und seit Jahrzehnten untersucht und analysiert. Das Magnetfeld der Sonne unterliegt regelmäßigen Schwankungen, die sich in Zyklen von ungefähr elf Jahren abspielen. Alle elf Jahre sind die Sonnenwinde so stark, dass man sie als Sonnenstürme bezeichnen kann. Auf der Oberfläche der Sonne finden dann heftige Eruptionen statt und massenhaft wird Energie ins All geschleudert. Die Explosionsgewalten, die dabei frei werden, sind mit irdischen Maßstäben nicht zu erfassen. Das Phänomen der Sonnenflecken das 2001 und erneut 2012 aufgetreten ist, wurde zum ersten Mal von Galileo Galilei 1610 beobachtet.

Die Wissenschaft erforscht im Rahmen der Wetter- und Klimaentwicklungen in Zusammenhang mit der Sonne drei wesentliche Faktoren. Die UV-Strahlung hat der Sonne, die Schwankungen unterliegt, hat einen direkten Einfluss auf die Bildung von Ozon in der Atmosphäre der Erde. Die Ozonschicht ändert sich und dadurch werden die Bewegungen der Luftmassen in der Atmosphäre beeinflusst. Zweitens haben Sonnenwinde Auswirkungen auf die Erdatmosphäre. Es wird davon ausgegangen, dass energiegeladene Partikel aus dem All die Bildung von Wolken auf der Erde begünstigen und beeinflussen. Mehr Wolken wirken sich auf das Klima aus, denn sie verhindern Sonneneinstrahlung und gleichzeitig aber auch die Abstrahlung der Wärme der Erdoberfläche. Der dritte Faktor spielt dann eine Rolle, wenn die Sonnenaktivität auf ihrem Minimum angekommen ist und sie somit dafür sorgt, dass die Erde vermehrt kosmischer Strahlung ausgesetzt ist, was wiederum die Erdatmosphäre beeinflusst. Die Wissenschaftler streiten und rätseln noch immer darüber, welche Phänomene welche konkreten Auswirkungen mit sich bringen und wie stark deren Einfluss auf das Klima ist. Neben dem elfjährigen Zyklus ist die Sonnenaktivität auch noch anderen längeren Zyklen unterworfen, die 90 oder auch über 200 Jahre dauern. Verschiedenen Ausnahmen in diesen verschiedenen Zyklen sind bisher noch kaum erforscht und es wird noch lange dauern, bis die Wissenschaft hier klare Erkenntnisse vorlegen kann.

Einfluss von Kontinentaldrift auf das Klima

Einer der Hauptfaktoren für den natürlichen Klimawandel und die Veränderungen der Temperatur auf der Erde ist der Kontinentaldrift. Auf der Erde bewegen sich die Landmassen ständig und vor allem, wenn man die Bewegungen auf lange Sicht betrachtet, ergeben sich über Jahrmillionen gesehen große Unterschiede. Vor etwa 150 Millionen Jahren gab es einen großen Kontinent, der Gondwana genannt wird und aus dem sich das heutige Afrika, Südamerika, Indien, die arabische Halbinsel, Australien und die Antarktis gebildet haben. Dieser einstige Kontinent lag dort, wo sich heute der Südpol befindet. Dort, wo heute die Sahara liegt, gab es damals nur Eis. Land reflektiert Sonnenlicht stärker als Wasser. Eine Theorie besagt, dass deshalb an den mit Land bedeckten Polen mehr Eis und Schnee entstehen und es daher zu einer stärkeren Abkühlung kommt. Je mehr Eis entsteht, desto kälter wird es global gesehen und durch die Eismassen sinkt der Meeresspiegel. Ein tieferer Meeresspiegel bedeutet generell weniger Wasser und daraus resultierend auch weniger Verdunstung. Dies wiederum bedingt, dass weniger Niederschlag entsteht und dass schließlich das Eis weniger schnell anwächst.

Der Prozess der weltweiten Abkühlung kehrt sich dann ins Gegenteil, wenn der CO2 Gehalt in der Atmosphäre höher wird und ein natürlicher Treibhauseffekt einsetzt. Dieser natürliche Treibhauseffekt entsteht dadurch, dass zum Beispiel Vulkane CO2 ausstoßen, das aber aufgrund der großen Eisflächen nicht in Biomasse und Gestein gebunden werden kann. Also erwärmt sich das Klima wieder langsam. Heute liegt der geografische Südpol über einer Landmasse, der Antarktis. Vor etwa 25 Millionen Jahren drifteten die Landmassen der Antarktis und Südamerikas auseinander und machten Platz für den Polarstrom, der für eine starke Vereisung sorgte. Heute gibt es eine 4500 Meter dicke Eisschicht auf der Antarktis.

Vulkanismus beeinflusst das Klima

Während die Sonneneinstrahlung und die Bewegung der Kontinente Auswirkungen auf das Klima haben, hat auch Vulkanismus Einfluss auf das Erdklima. Vulkanausbrüche können, wenn sie Gase und Asche bis zu 50 Kilometer hoch in die Stratosphäre schleudern, dafür sorgen, dass sich das Erdklima abkühlt, weil die Partikel in der Stratosphäre das Sonnenlicht reflektieren und weniger davon bis zur Erdoberfläche durchlassen. So hat man zum Beispiel auf der Nordhalbkugel 1783 einen sehr kalten Winter erlebt, nachdem ein Vulkan in Island im Sommer des Jahres ausgebrochen war. Noch im Frühling 1784 waren die Auswirkungen in Form von Überschwemmungen in Deutschland zu spüren. Der Ausbruch eines Vulkans in Indonesien 1815 sorgte dafür, dass der Sommer des Jahres 1816 quasi ausfiel. Vulkanausbrüche sorgen aber auch für den Anstieg von CO2 in der Atmosphäre und begünstigen damit den Treibhauseffekt, der für eine Erwärmung der Erde verantwortlich ist.

Von Menschen verursachte Klimaveränderung

Vor allem in den letzten Jahrhunderten spielt der Faktor Mensch eine immer größere Rolle bei der Klimaveränderung. Forscher haben festgestellt, dass seit dem Zeitalter der Industrialisierung der Mensch die Hauptursache für klimatische Veränderungen ist. Hauptsächlich durch Industrie, Verbrennung von fossilen Brennstoffen und dem Einsatz von anderen Treibhausgasen beeinflusst der Mensch sehr stark und verhältnismäßig sehr schnell den CO2 Gehalt und den Gehalt anderer Treibhausgase in der Atmosphäre. Deshalb läßt sich in den letzten Jahrzehnten ein Anstieg der Erdtemperatur messen, der in dem Maße nicht auf natürliche Faktoren zurückzuführen ist.