Wie Menschheit und Wetter sich gegenseitig beeinflussen – und wie sich das ändern könnte

Der Mensch hatte schon Auswirkungen auf das Wetter, lange bevor es einen menschgemachten Klimawandel gab – oder überhaupt eine Industrialisierung begonnen hatte. Und obwohl die alltäglichen Wetter-Auswirkungen aufgrund des Klimawandels tatsächlich das bedeutendste Beispiel für menschliche Einflussnahme sind, so existieren noch einige weitere Ausprägungen.

Doch nicht nur das: Indem der Mensch das Wetter beeinflusst, beeinflusst das veränderte Wetter auch ihn. Welche dieser Wechselwirkungen es gibt und wie man versucht, sie wieder einzudämmen, zeigen wir jetzt.

Der Klimawandel: Nicht der erste, aber größte Faktor

So wird hierdurch das Wetter beeinflusst

Sogenannte Treibhausgase, ganz prominent Kohlenstoffdioxid (CO₂), reichern sich in der oberen Erdatmosphäre an. Diese kann man sich – stark vereinfacht – in vorindustriellen Zeiten wie ein beidseitig gleichermaßen transparentes Glas vorstellen. Heißt:

• Sonnenlicht sowie die damit transportierte Wärmeenergie können mit einem gewissen Abschwächungsfaktor bis auf die Erdoberfläche vordringen.

• Umgekehrt kann diese Wärme die Atmosphäre ebenso mit einem gewissen Abschwächungsfaktor wieder verlassen.

Dieses ausgeglichene (jedoch niemals deckungsgleiche) Verhältnis von Einstrahlung und Abstrahlung sorgte für das „normale" Erdklima und dadurch Wetter über viele Jahrtausende der jüngsten Erdvergangenheit – unterbrochen nur durch Ausnahmen wie die sogenannte Kleine Eiszeit. Dahinter standen meist massive Vulkanausbrüche.

Seit der Industrialisierung verbrennt der Mensch hingegen in zunehmendem Maß fossile Energieträger und sorgt zudem anderweitig für Emissionen von Treibhausgasen. Diese verändern in der oberen Erdatmosphäre die Transparenz für Wärmestrahlung:

• Sonnenlicht sowie die damit transportierte Wärmeenergie können weiterhin mit einem gewissen (durch Treibhausgase nur wenig reduzierten) Abschwächungsfaktor bis auf die Erdoberfläche vordringen.

• Umgekehrt wird die Atmosphäre aufgrund der Treibhausgase jedoch weniger durchlässig, um Wärme wieder ins All abzustrahlen.

Die Folge: Auf der Erde wird es wärmer. Selbst, wenn es sich im Schnitt „nur" um wenige Grad Celsius handelt, wird dadurch das empfindliche klimatische Gleichgewicht der Erde gestört. In der Folge zeigen sich zahlreiche Wetterveränderungen zwischen größeren Temperaturextremen und verstärkten Extremwettern. Allein über diese Änderungen können ganze Bücher verfasst werden. Für den Tenor dieses Artikels genügt jedoch eines: Das Wetter wird massiv und vielfältig beeinflusst.

So wird hierdurch die Menschheit beeinflusst

Die Folgen des Klimawandels sowie der davon ausgelösten, die Menschheit betreffenden Wetterveränderungen sind ebenfalls mannigfaltig. Einige Beispiele dafür:

• Gesundheitliche Beeinträchtigungen bis hin zum Tod aufgrund starker Sommerhitzeperioden.

• Dürren und gleichsam andernorts Meeresspiegelanstieg, wodurch riesige Landstriche unbewohnbar werden.

• Störung von teils seit Jahrtausenden etablierten Kulturpflanzen und deren Wachstumsprozessen, dadurch Gefährdung der Ernährungssicherheit.

• Massive Schäden aufgrund von Extremwetterereignissen wie etwa Sturzfluten oder Stürme.

Eine große Schwierigkeit hieran: Ebenso, wie der Klimawandel selbst das Wetter durch hochkomplexe, kaskadierende Wechselwirkungen beeinträchtigt, beeinflusst das Wetter wiederum das Ökosystem Erde – und somit den Menschen – ebenfalls auf komplexe, sich gegenseitig beeinflussende Weise.

So werden beispielsweise selbst Allergiker härter getroffen, weil sich die Blüh-Perioden vieler Pflanzen durch den Klimawandel verlängern. Für weitere Informationen betreibt das Bundesgesundheitsministerium eine spezielle Website, die sich nur mit den gesundheitlichen Aspekten befasst.

Das versucht man, dagegen zu unternehmen

Der Klimawandel ist mittlerweile weit fortgeschritten. Daher beschränken sich die meisten Anstrengungen darauf, die globale Temperatursteigerung auf 2°C zu limitieren. Sie gilt wissenschaftlich als kritische Schwelle, hinter der Kipppunkte drohen, wodurch die Folgen sich verselbstständigen und vervielfältigen können.

Beispielsweise könnten dann Permafrostböden noch stärker tauen, was wiederum gigantische Mengen bislang eingeschlossenes Kohlenstoffdioxid und Methan freisetzen würde.

Bedeutet: Alles, was man derzeit macht, zielt ganz primär darauf ab, die Treibhausgasemissionen auf ein Minimum zu reduzieren, damit das Zwei-Grad-Ziel gehalten oder wenigstens nicht allzu weit überschritten wird. Dazu zählen zahlreiche nationale Gesetzgebungen, etwa das bundesdeutsche Klimaschutzgesetz. Ebenso existieren supranationale Vereinbarungen, von denen das aktuellste Beispiel das europäische CO₂-Grenzausgleichssystem CBAM ist – damit sollen Emissionen von importierten Produkten besser bepreist werden.

Das Problem an der Sache: Das Klima ist global, wohingegen sich Gesetze zwangsläufig an menschgezogenen Staatsgrenzen und demokratischen Prozessen orientieren müssen – und obendrein dadurch viele wirtschaftliche Praktiken beeinflusst werden. Einfacher wird der Kampf gegen den Klimawandel daher nicht.

Staubemissionen: Das unterschätzte Risiko

So wird hierdurch das Wetter beeinflusst

Staub wird medial meistens nur in Form des Feinstaubs angesprochen – der aufgrund seiner Lungengängigkeit die Gesundheit direkt beeinträchtigt. Ein wenig geht dabei unter, wie sehr die sich ständig in der Luft befindlichen, gigantischen Staubmassen ebenso eine sehr relevante Rolle für das Wetter spielen.

Doch woher stammt dieser Staub, der gewichtsmäßig jederzeit mehrere Millionen Tonnen rund um den Globus beträgt?

• Wüsten, genauer gesagt feinste Partikel von deren Sand.
• Brachliegende Böden, die ebenfalls durch Wind verweht werden.
• Eintragungen durch Vulkanismus in Form von Asche und feinsten Gesteinspartikeln.
• Großflächige Brände, etwa von Wäldern, Kohleflözen oder Grasland.
• Große Tagebaue zum Abbau von Rohstoffen sowie deren Weiterverarbeitung.
• Abrieb von Reifen und Bremsen – ungeachtet der Antriebsquelle.
• Industrieschornsteine ohne entsprechende Filter- bzw. Abscheideeinrichtungen.

Dadurch kann Staub sowohl lokal als auch überregional und teilweise sogar global wirken – etwa wie bei der erwähnten kleinen Eiszeit. Dabei lassen sich einige wenige distinktive Wirkungen beobachten:

• Abkühlungseffekte:
  Die Staubpartikel, die je nach Feinheitsgrad monatelang in der Atmosphäre verbleiben, wirken wie ein feinmaschiges Netz. Dadurch blocken sie Licht und Wärmestrahlung teilweise ab, während sie sich dadurch selbst erwärmen. Auf dem Erdboden entsteht darüber ein Abkühlungseffekt, während sich die staubigen Atmosphärenschichten erwärmen. Das kann extreme Formen annehmen: Wissenschaftler gehen beispielsweise davon aus, dass ein enormer Vulkanausbruch oder ein Meteoriteneinschlag genügend Staub aufwirbeln könnten, um alles höhere Leben auf der Erde zu vernichten, weil es über Jahre hinweg zu kalt und dunkel würde.

• Niederschlagstörungen:
  Staubkörner wirken als sogenannte Kondensationskeime. Hieran kann sich also Luftfeuchtigkeit niederschlagen. Das sorgt für eine vermehrte Wolkenbildung mit allen sich daraus ergebenden Wettereffekten – bis hin zu verstärktem und/oder frühzeitigem Regen.

So wird hierdurch die Menschheit beeinflusst

Bei Staub ist die Wirkung auf den Menschen deutlich ambivalenter als es beim Klimawandel der Fall ist. Er selbst, bzw. die davon ausgelöste Luftbeeinträchtigung, kann sich direkt nachteilig auswirken. Bei den staubbedingten Wettereffekten ist die Wirkung jedoch weniger eindeutig.

So ist der jährlich auftretende Saharastaub beispielsweise ein wichtiger Verbringer von Nährstoffen. Sie lagern sich auf Feldern und Wäldern ab, wo sie das Pflanzenwachstum unterstützen. Die Regenwälder des Amazonas beispielsweise gehören zu den größten Profiteuren des Saharastaubs – und damit ebenso der Mensch, weil diese „grüne Lunge" Südamerikas eine so wichtige globale Bedeutung hat.

Das Problem: Hitze (Stichwort Klimawandel) sowie die damit einhergehende Austrocknung, Waldbrände usw. erhöhen Staubemissionen. Diese können deshalb überregional ein Niveau erreichen, an dem die negativen die positiven Effekte überlagern. Beispielsweise könnte der Staub einer zunehmend austrocknenden Erdregion in seiner Eigenschaft als Kondensationskeim ganze Landstriche von nötigen Regenfällen abschneiden – dafür in anderen Regionen Überflutungen erzeugen.

Das versucht man, dagegen zu unternehmen

Viele der größten Emittenten von Staub sind durch den Menschen nicht kontrollierbar. Das gilt für Vulkane ebenso wie die Winde über Wüsten. Viele Anstrengungen sind deshalb eher regionaler Natur, können dort aber gute Wirkung entfalten. Etwa:

• Verhindern von Bodenerosion durch großflächiges Ausstreuen von Saatgut – die Wurzeln befestigen sozusagen das Erdreich.

• Großflächiges Befeuchten regional eingegrenzter Staubquellen; etwa in Tagebauen.

• Einsatz von Filteranlagen sowie generell Techniken, die Staubentwicklung grundsätzlich verringern.

• Errichten von Wällen, Hecken, Bauwerken und ähnlichen Elementen, die Wind bremsen oder ablenken.

• Verbot von stark emittierenden Tätigkeiten wie etwa die Brandrodung – also das Abbrennen von Wäldern zwecks kostengünstiger Schaffung von Acker- oder Bauland.

Insbesondere unter dem Eindruck des Klimawandels bekommt all das eine neue Dimension. Denn, wie schon erwähnt, Wärme und Trockenheit des Klimawandels verstärken nachweislich die Staubentwicklung.

Saurer Regen: Wenn die Chemie stimmt, wird es toxisch

So wird hierdurch das Wetter beeinflusst

„Normaler" Regen hat einen pH-Wert zwischen 5,5 und 5,7. Dadurch ist er nur leicht sauer – und die Natur ist seit Jahrmillionen daran angepasst. Allerdings können verschiedene Luftverschmutzungen die Chemie in der Atmosphäre verändern.

Genauer: Die Zusammensetzung, insbesondere von industriellen Abgasen und vulkanischen Gasen, kann entweder direkt oder durch chemische Verbindungen mit atmosphärischen Elementen mehr Säure bilden. Diese drückt den pH-Wert von Regen auf ein Niveau von 4,8 bis 4,2 herunter.

Grundsätzlich wird also das Wetter nicht durch den sauren Regen beeinflusst. Es ist jedoch ein relevanter Grund, warum dieser Regen ein solches Problem ist.

So wird hierdurch die Menschheit beeinflusst

Das relevanteste chemische Element hierbei ist Schwefel (S). Regiert er mit dem Luftsauerstoff, dann entstehen Schwefeldioxid (SO₂) und Schwefeltrioxid (SO₃). Kommt dieses Gas in der Atmosphäre mit größeren Mengen Wasser (H₂O) in Kontakt – etwa in Wolken – dann bildet sich eine schwefelige Säure (H₂SO₃) oder Schwefelsäure (H₂SO₄).

Als weiteres relevantes Element kommen noch Stickoxide (NO_X) hinzu. Sie reagieren unter anderem zu Salpetersäure (HNO₃).

Die Folge: Regen wird durch diese chemischen Verbindungen buchstäblich versauert. Wie bei jeder Säure bzw. wassergelösten Säure entsteht so eine ätzende Wirkung.

• Die chemisch ausgeglichene Bodenzusammensetzung wird gestört. Dadurch werden Pflanzenwurzeln (insbesondere die von Bäumen) geschädigt. Jungbäume wachsen langsamer, Altbestände werden geschädigt oder sterben gar ab.

• Gewässer bis hin zu den Ozeanen versauern ebenfalls. Eine von vielen Folgen ist die massive Schädigung von allem, das auf Kalk angewiesen ist – etwa Muscheln, deren Schale daraus besteht.

Zudem werden menschgemachte Konstruktionen beschädigt, weil die Säure die Oberfläche allmählich erodiert. Einmal mehr sorgt vor allem die Wirkung auf Böden und Gewässer für kaskadierende Effekte, die weit schlimmer sind als „nur" das Absterben von Bäumen, Muscheln oder Schnecken.

Das versucht man, dagegen zu unternehmen

Wie immer, so zielen hier ebenfalls alle Bestrebungen darauf ab, einerseits die Entstehung zu reduzieren, andererseits die Auswirkungen zu minimieren:

• Praktisch global wird bereits seit den 1980ern eine umfassende Rauchgasentschweflung in industriellen Schornsteinen betrieben. Dabei entsteht eine Art Gips, der sich nutzen oder problemlos deponieren lässt.

• Speziell bei flüssigen fossilen Energieträgern wird bereits bei deren Herstellung bzw. Raffinierung Schwefel entzogen, weil hier eine Rauchgasentschwefelung nicht wirtschaftlich machbar wäre.

• Über besonders betroffenen Gebieten wird Kalk ausgebracht. Dieser wirkt neutralisierend und hebt deshalb den pH-Wert, speziell von Böden, wieder an.

Problematisch sind dabei die Ozeane. Sie können schlichtweg nicht sinnvoll gekalkt werden. Zudem greifen die meisten Maßnahmen nur das Schwefelproblem an. Die Entstehung von Stickoxiden ist dagegen deutlich schwieriger in den Griff zu bekommen. Das liegt daran, weil diese aufgrund des enormen Stickstoff-Anteils in der Erdatmosphäre bei jeder Form von Verbrennung unweigerlich entstehen.

Das ist zudem deshalb sehr herausfordernd, weil Stickoxide wiederum durch UV-Strahlen der Sonne reagieren, wodurch Ozon (O₃) entsteht – unter anderem das dritt-bedeutendste Treibhausgas. Hier zeigt sich erneut eine der vielen bedenklichen Wechselwirkungen des Klimawandels.

Smog: Wenn Schadstoffe und Wetterlagen zusammenwirken

So wird hierdurch das Wetter beeinflusst

Smog ist ein Kofferwort aus Smoke (Rauch) und Fog (Nebel). Dabei handelt es sich typischerweise um eine Mischung aus feinsten Wassertröpfchen, Staub, Schwefeldioxid und -trioxid sowie Ruß.

Abermals ist die Auswirkung auf das Wetter vernachlässigbar. Umgekehrt ist das Wetter jedoch eine der wichtigsten Ursachen für die Smog-Entstehung. Grund sind Wetterlagen, bei denen es keine gute vertikale und horizontale Luftdurchmischung gibt. Kommt es beispielsweise bei Windstille zu einer Inversionswetterlage, dann kann lokal eine regelrechte Smog-Glocke entstehen. Diese zieht mitunter tagelang nicht ab.

So wird hierdurch die Menschheit beeinflusst

Smog sorgt bei Mensch und Tier für Sauerstoffmangel, Atemwegsreizungen und kann sogar zum Tod führen. Die bislang schwerste Smog-Katastrophe fand in London Ende 1952 statt. In der als The Great Smog bekanntgewordenen Ausnahmesituation wurde die schon seit Langem von Smog geplagte britische Hauptstadt vier Tage lang in einen beinahe undurchsichtigen Nebel gehüllt.

Schuld waren eine Inversionswetterlage in Verbindung mit einem extremen Anteil von Kohlefeuerungen (insbesondere billiger, sehr schwefelhaltiger Kohle) sowie stark zugenommenem Fahrzeugverkehr. In der Folge betrug die Sichtweite streckenweise keine Armlänge und mitten am Tag war es dunkel wie in der Nacht. Schätzungsweise 12.000 Londoner kamen unmittelbar oder mittelbar durch die Smog-Katastrophe ums Leben. Vor allem solche, bei denen die Atemwege bereits vorerkrankt waren.

Das versucht man, dagegen zu unternehmen

Smog lässt sich nur vermeiden, indem die beteiligten Schadstoffausstöße reduziert werden. Insbesondere deshalb, weil sich die dahinterstehenden Wetterlagen nicht kontrollieren lassen, setzt man deshalb heute – neben allgemeiner Abgasreduktion und -reinigung – nötigenfalls auf Fahr- und Betriebsverbote.

Basierend auf Grenzwerten für Staub und andere Emissionen, sowie Wetterbeobachtungen, werden deshalb in besonders Smog-geplagten Gebieten immer wieder Fahrverbote erlassen oder ganze Fabriken tageweise stillgelegt.

Albedo: Rückstrahlvermögen der Erdoberfläche

So wird hierdurch das Wetter beeinflusst

Mit Albedo bezeichnet man das (Licht-) Reflexionsvermögen von Oberflächen. Zirka 30 Prozent der Sonneneinstrahlung werden von der Erdatmosphäre und der Oberfläche wieder reflektiert. Bereits hier greift der Klimawandel. Denn er reduziert, wie zu Textbeginn erklärt, die Rückstrahlung von Wärme ins All.

Auf der Erdoberfläche selbst hängt der Reflexionsgrad stark von der Oberflächenart und -farbe ab. Daher reflektieren Eis, Sand, Schnee und Wasser besonders gut. Der wichtigste Baustein in diesem fein austarierten System sind jedoch Wolken – verantwortlich für etwa die Hälfe der gesamten Erd-Albedo.

Hier wirken der Klimawandel sowie der Mensch verheerend:

• Abschmelzen von Eisflächen;
• veränderte Entstehung von Wolken;
• Bebauung bzw. unnatürliche Landnutzung;
• durch Hitze reduzierte Wasserflächen (abseits der ansteigenden Ozeane);

Das alles reduziert die Gesamt-Albedo der Erde. Zur verminderten Wärmeabstrahlung aufgrund der Treibhausgase in der oberen Atmosphäre kommt also noch eine größere Aufheizung auf der Erdoberfläche selbst hinzu.

Das wiederum verstärkt dieselben Effekte, die bereits durch den Klimawandel entstehen und sorgt für noch mehr und noch komplexere Wechselwirkungen.

So wird hierdurch die Menschheit beeinflusst

Die Folgen einer gestörten Albedo auf den Menschen lassen sich mit denen des Klimawandels vergleichen. Sie werden deshalb an dieser Stelle nicht nochmal aufgelistet.

Das versucht man, dagegen zu unternehmen

In diesem Sinne ist Klimaschutz gleichbedeutend mit „Albedoschutz". Allerdings geht letzteres noch deutlich weiter. Generell versucht man, wo es nicht möglich ist, menschliche Einflüsse (etwa durch Bebauung) zu verhindern, durch entsprechende Farbgebung eine vergleichbare Reflexionsfähigkeit herzustellen.

Ebenfalls wird versucht, durch Injektion von speziellen Aerosolen in die Atmosphäre eine verbesserte Albedo über die Wolken zu generieren. Allerdings sind derzeit viele Maßnahmen nur theoretische oder bestenfalls Laborlösungen. Sie könnten jedoch in naher Zukunft steigende Bedeutung bekommen – speziell, wenn Klimaschutzmaßnahmen allein nicht ausreichen.

Wasserdampf: Wie Kraftwerke und Bewässerung Niederschlagsmuster ändern

So wird hierdurch das Wetter beeinflusst

Täglich nutzt der Mensch zig Milliarden Liter Wasser in einer nicht-natürlichen Weise. Die beiden direkt für das Wetter am stärksten verantwortlichen Tätigkeiten sind die großen Wasserdampfwolken aus den Kühltürmen von Kraftwerken sowie die großflächige künstliche Bewässerung von Ackerflächen.

Wohl beschränkt sich die Wirkung auf die unmittelbare windabgewandte Umgebung von derartigen Kraftwerken und Äckern. Dort aber können durch die verstärkte Einbringung von Wasser in die unteren örtlichen Atmosphärenschichten durchaus Wetterphänomene entstehen.

Namentlich sind das:

• Eine Abschattung, die stärker ist als das, was durch natürlich entstandene Wolkenformationen gegeben wäre.

• Mitunter früheres bzw. örtlicher begrenztes Abregnen der Wolken. Beispielsweise kommt es rund um größere Industrieareale im Winter immer wieder zu sogenanntem Industrieschneefall – Schnee, der ohne die zusätzlichen Wasserdämpfe nicht entstehen würde.

Übrigens ist der Effekt bei Kraftwerken unabhängig von der Art der Energieträger. Er entsteht also bei Kohlekraftwerken ebenso wie bei Atomkraftwerken. Relevant ist nur, ob dort entsprechende Kühltürme vorhanden sind. Speziell bei Kohlekraftwerken fanden Forscher allerdings jüngst ein weiteres Phänomen: Dort wird anscheinend besonders feiner Staub – Ultrafeinstaub – ausgestoßen.

In der Summe kann dies durchaus je nach Region das lokale Klima nachhaltig beeinflussen. Dann, wenn es woanders weniger oder heftiger regnet.

So wird hierdurch die Menschheit beeinflusst

Die Folgen sind vor allem für die regionale Bevölkerung spürbar. Ignoriert man den Faktor Ultrafeinstaub, dann ist es vor allem die Veränderung des natürlichen Niederschlags und – in gewissen Grenzen – die zusätzliche Abschattung aufgrund der Wasserdampfwolken.

Das versucht man, dagegen zu unternehmen

Aufgrund der Tatsache, dass diese Phänomene nur eine vergleichsweise geringe regionale Auswirkung haben und dadurch nur wenige Menschen betroffen sind, ist der Kampf dagegen global betrachtet eher nachrangig – vor allem im Angesicht deutlich größerer Herausforderungen durch Treibhausgase und viel größere Staubemittenten.

Zumal hier bei der Bewässerung noch eine „Güterabwägung" erfolgen muss: Wo unter anderem aufgrund des Klimawandels nicht genug Regen fällt, ist es vielfach für die Ernährungssicherheit schlichtweg nötig, Pflanzen zu bewässern, will man keine Totalausfälle riskieren.

Fazit: Indem der Mensch das Wetter manipuliert, manipuliert er sich selbst ebenfalls

Bereits vor einigen Jahrhunderten holzten unsere Vorfahren die Urwälder Europas rücksichtslos ab – um damit Schiffe zu bauen und Feuer für verschiedenste Anlässe zu schüren. Schon das war damals (unwissentlich) für eine Veränderung des Wetters verantwortlich. Doch wo solche Phänomene einst (speziell im Vergleich mit den dahinterstehenden Naturverheerungen) vernachlässigbar waren, so stehen wir heute vor einer gänzlich anderen Dimension.

Der moderne, industrialisierte und millionenfach auf der Erde lebende Mensch ist durch seine Lebensweise ein massiver Wettermanipulator. Das gilt selbst dann, wenn man den Klimawandel mit all seinen Wetterauswirkungen völlig ausklammert. Das Schlimme daran: Indem der Mensch das Wetter beeinflusst, beeinflusst er sich durch sauren Regen, Smog-bedingte Krankheiten und Ähnliches automatisch selbst.