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2024 | Buch

Klimatologie

Klimaforschung im 21. Jahrhundert - Herausforderung für Natur- und Sozialwissenschaften

verfasst von: Martin Kappas

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

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Über dieses Buch

Klimaforschung – Einführung in eine „Mega-Science"

Die zweite Auflage des Lehrbuchs zur Einführung in die Klimatologie greift die Entwicklung als globale "Erd-Systemwissenschaft" auf. Sie ist hoch interdisziplinär, extrem problemgetrieben und zunehmend in internationale Zusammenhänge eingebettet. Naturwissenschaftliche Untersuchungen verbinden sich hier mit gesellschaftswissenschaftlichen Fragestellungen und Grundlagenforschung mit politischen Rahmensetzungen.

Das Werk besteht aus drei miteinander vernetzten Teilen:

I: Klimatologie als WissenschaftII: Klimawandel und Global ChangeIII: Wechselwirkungen: Klima – Mensch, Gesellschaft und Politik

Dieses Buch liefert neue Einsichten zu Zusammenhängen im Bereich Erdsystemforschung und stellt das Konzept des „Anthropozäns“ vor, welches die Anerkennung einer radikal veränderten Mensch-Umwelt-Beziehung in den Vordergrund gerückt hat. Der Fokus der Neuauflage liegt auf den Verbindungen zwischen verschiedenen sozialen und ökologischen Prozessen und greift dabei auf die aktuellen Reports des IPCC zurück. Es ermöglicht Lesern Wissen über die ökologischen und menschlichen Aspekte des globalen Wandels aufzubauen und Lösungen für eine nachhaltige Entwicklung zu finden.

Anders als bisherige Lehrbücher der Klimatologie geht das Werk sehr ausführlich auf das hoch aktuelle Themenfeld "Global Change" ein und verdeutlicht die gesellschaftliche Relevanz der Klimaforschung. Zahlreiche Abbildungen zeigen komplexe Klimaphänomene, aber auch internationale Forschungsnetzwerke und politische Strukturen auf.

Dieses Buch sticht durch seinen interdisziplinären Ansatz hervor und wird insbesondere Forscher ansprechen, die sich für Themen im Bereich Globaler Umweltwandel interessieren. Es eröffnet neue Perspektiven auf die Zusammenhänge von Klima, Ozean, Waldbedeckung und Landnutzung sowie die Veränderung dieser Bereiche im Erdsystem. Leser gewinnen einen Überblick über die komplexen Forschungsstrukturen (Future Earth) und das Weltklimaprogramm.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

I

Frontmatter
1. Klima als interdisziplinärer und internationaler Forschungsschwerpunkt
Zusammenfassung
Die Klimatologie ist die Lehre vom Klima und dessen charakteristischer räumlicher und zeitlicher Veränderung. Nach heutigem Verständnis ist die Klimatologie untrennbar mit der gleichzeitigen ökologischen Betrachtung unserer Erde und der menschlichen Einflüsse auf dieses System verknüpft, sodass sie immer stärker von einer übergreifenden Sichtweise des Systems Atmosphäre – Erde – Mensch (Erdsystem-Denken) bestimmt wird.
Martin Kappas
2. Basiswissen und Grundgesetze der Klimatologie
Zusammenfassung
Die Kenntnis über das spezifische Wissenschaftsgebäude der Klimatologie und dessen Grundfundamente bildet die Basis, um weitere Forschungserkenntnisse einzuordnen, Hypothesen aufzustellen bzw. zu verwerfen. Zu den Grundfundamenten gehören die über Jahrzehnte hinweg abgeleiteten Gesetzmäßigkeiten über unsere Atmosphäre sowie die in dieser Zeit entdeckten naturwissenschaftlichen Gesetzmäßigkeiten. Das vorliegende Kapitel liefert somit das Rüstzeug zum Verständnis der späteren Kapitel zu den Themen „Klimawandel“ (Teil II) sowie „Klima und Gesellschaft“ (Teil III). Es beschränkt sich allerdings auf die aus Sicht des Autors wichtigsten Grundlagen zum Verständnis des Themas Klimawandel und möchte nicht mit allgemeinen Lehrbüchern zur Klimatologie konkurrieren. Eine umfassende Ausarbeitung zu Grundlagen der Klimatologie findet sich in einschlägigen Lehrbüchern und Standardwerken zur Klimatologie von Joachim Blüthgen (1966), Peter Hupfer (1991), Walter Roedel (1992), Wilhelm Lauer (1993), Wolfgang Weischet (1995), Christian D. Schönwiese (2019), Hans Häckel (2008) Jörg Bendix und Jörg Luterbacher (2019) und Mojib Latif (2009), um nur eine kleine Auswahl zu nennen.
Martin Kappas

II

Frontmatter
3. Zentrale Aussagen zum Klimawandel
Zusammenfassung
Spätestens seit Erscheinen des letzten IPCC-Klimareports im Jahr 2023 (AR6) ist es Konsens unter Klimaforschern, dass ein beträchtlicher Anteil der Erderwärmung auf das Wirken des Menschen zurückzuführen ist. Das heißt, die Frage „Verändert der Mensch das Klima?“ ist nach heutigem Stand der wissenschaftlichen Erkenntnis eindeutig mit ja zu beantworten.
Martin Kappas
4. Indikatoren des Klimawandels und globalen Wandels
Zusammenfassung
Seit Erscheinen des dritten IPCC-Berichts (TAR) 2001, des vierten IPCC-Berichts (AR4) 2007 sowie des letzten IPCC-Berichts (AR5) 2014 sind enorme Verbesserungen in der Erforschung des Klimawandels sowie seiner Modellierung erzielt worden. Diese Fortschritte wurden insbesondere durch die Erfassung neuerer Daten und optimierte Analysemethoden möglich (z. B. mittels spezieller Satellitenmissionen und Bojenmessungen in den Ozeanen, ► Kap. 1 und im Anhang „Klimadiagnose aus dem All“). Auch die stetig optimierten Modelle zur Beschreibung und Simulation komplexer physikalischer Prozesse sind in diesem Zusammenhang zu nennen.
Martin Kappas
5. Schlüsselthemen des Klimawandels
Zusammenfassung
► Kap. 4 erläuterte Kennwerte und Auslöser des Klimawandels (Veränderung der Strahlungsbilanz durch treibhauswirksame Gase) sowie zugehörige gesellschaftliche Entwicklungstrends (SRES-Szenarien, RCPs, SPPs, IAMs). Reaktionen auf die Veränderung der Strahlungsbilanz können Modifikationen des Wasserkreislaufs, der Wolkenentwicklung und der damit verbundenen Niederschlagsverteilung sowie Modifikationen in der Kryosphäre erwartet werden, insbesondere Änderung der Eisschilde und Rückschmelzen der Festlandgletscher, Anstieg des Meeresspiegels sowie Auftauen der Böden in Permafrostgebieten. Diese Änderungen sind wiederum mit Auswirkungen auf die unmittelbaren Lebens- und Wirtschaftsräume der Menschen rückgekoppelt. Der Mensch hat sich und seine Lebensweise (Siedlungstätigkeit, Landwirtschaft) seit Jahrtausenden an die bestehenden Umweltbedingungen angepasst. Die Fragen über die Veränderung dieser Umweltbedingungen und deren Auswirkung auf das Wohlbefinden des Menschen und die Leistungsfähigkeit der Ökosysteme sind Schlüsselthemen für das zukünftige Entwicklungspotenzial von Gesellschaften. Zu diesen Schlüsselthemen gehören z. B. Fragen über den Einfluss des Klimawandels auf die Landwirtschaft und die Nahrungssicherheit, die Frage nach ausreichender Trinkwasserversorgung und hygienischer Ausstattung sowie nach dem Zusammenhang zwischen Klima und Gesundheit generell. Auch die Frage nach der Zunahme extremer Wetterereignisse (Stürme, Hurrikane, Hitzewellen) erlangt für die Menschen persönlich und für ganze Volkswirtschaften immer größere Bedeutung.
Martin Kappas
6. Fallstudie Kryosphäre
Zusammenfassung
Das Fallbeispiel hier soll dazu dienen, das Systemdenken zu schärfen und die Vernetzung einzelner Prozesse auf Grundlage des Basiswissens aus ► Kap. 2 einzuordnen. Die Fallstudie beschäftigt sich mit den Rückkopplungen im System Atmosphäre-Eis-Ozean am Beispiel der Arktis und Antarktis. Der Begriff Kryosphäre ist nach IPCC definiert (SROCC 2019, Annex I: Glossar) als die gefrorenen Komponenten des Erdsystems an und unter der Land- und Meeresoberfläche, einschließlich Schneedecke, Gletschern, Eisschilden, Eisschelfen, Eisbergen, Meereis, See-Eis, Flusseis, Permafrost und saisonal gefrorenen Bodens.
Martin Kappas
7. Fallstudie Klima und Gesundheit
Zusammenfassung
Die menschliche Gesundheit wird von allen Bereichen des globalen Umweltwandels beeinflusst und besitzt eine allgemeine Sensitivität gegenüber den vielfältigen Antrieben des Klimawandels (Kappas, 2012, 2016). Von den meisten Gesellschaftssystemen weltweit wird die Gesundheit des Menschen als schützenswertes Gut anerkannt. Darüber hinaus lässt der Gesundheitszustand der nationalen Bevölkerung auf den Entwicklungsstand des jeweiligen Staates schließen und kann zusätzlich als Indikator für die mögliche Beeinflussung durch klimatische Veränderungen herangezogen werden. Auch für den Index der menschlichen Entwicklung (human development index, HDI), ein aus verschiedenen Komponenten zusammengesetzter Indikator für den wirtschaftlich-sozialen Fortschritt eines Landes, spielt die Gesundheitsbewertung (Lebensdauer) eine zentrale Rolle.
Martin Kappas
8. Was können wir aus den IPCC- und anderen Syntheseberichten lernen?
Zusammenfassung
Ausgehend von den in den vergangenen Abschnitten skizzierten Schlüsselthemen und Fallstudien sowie den zugehörigen Forschungsergebnissen stellt sich nun die Frage, wo Wissenslücken und Unsicherheiten hinsichtlich der zukünftigen Klimaentwicklung bzw. Einschätzung des Klimawandels bestehen. Damit eng verknüpft sind auch die zukünftige Ausrichtung der Klimatologie und ihrer Forschungsinhalte sowie deren Stellenwert für Gesellschaft und Politik. Im aktuellen Kapitel wird daher der zukünftige Forschungsbedarf im Hinblick auf Anpassungsmaßnahmen an den Klimawandel identifiziert.
Martin Kappas

III

Frontmatter
9. Klima und Mensch
Zusammenfassung
Der zeitliche Ursprung der Primaten, zu denen sämtliche Affen und der Mensch gehören, liegt nach Modellen, die zur Rückberechnung evolutionärer Abläufe herangezogen werden, bei ca. 80 bis 90 Mio. Jahren vor heute (Oberkreidezeit). Fossilfunde, die den Euprimaten zugeordnet werden, sind auf rund 55 Mio. Jahre datiert (Eozän). Das Eozän ist eine chronostratigraphische Serie innerhalb des Paläogens (früher des Tertiärs) und begann vor etwa 55,8 Mio. Jahren und endete vor etwa 33,9 Mio. Jahren. Es wird an der Basis durch eine ausgeprägte Änderung im Kohlenstoff-Isotopen-Verhältnis (carbon isotope excursion) definiert. Das Ende des Eozäns bzw. der Übergang zum Oligozän wird zudem durch das Aussterben der Foraminiferen-Gattung Hantkenina markiert. Wichtiges Evolutionsereignis im Eozän ist insbesondere die sprunghafte Weiterentwicklung der Säugetiere, die sich in zahlreichen Fossilfundstellen in Deutschland dokumentieren lässt, z. B. durch die Grube Messel bei Darmstadt (Hessen), das Geiseltal bei Halle/Saale (Sachsen-Anhalt) und das Eckfelder Maar bei Manderscheid (Rheinland-Pfalz).
Martin Kappas
10. Klima und Gesellschaft
Zusammenfassung
Der Wechsel von wärmeren (Optimum) und kälteren (Pessimum) Klimaphasen sowie niederschlagsärmeren und niederschlagsreicheren Zeiten beeinflusst die Entwicklung von Gesellschaften und Zivilisationen erheblich. Die komplexen Beziehungen zwischen Klima (insbesondere Temperatureinwirkung) und Kulturentwicklung sind dabei differenziert darzustellen, da die Temperaturerhöhung in den verschiedenen Regionen der Erde nicht nur regional unterschiedlich ausgeprägt ist, sondern auch deutlich unterschiedliche Auswirkungen hervorruft.
Martin Kappas
11. Klima und Politik
Zusammenfassung
Unter dem Begriff Klimapolitik werden Strategien und konkrete Maßnahmen auf internationaler, nationaler und lokaler Ebene verstanden, die darauf abzielen, den Auswirkungen des Klimawandels entgegenzuwirken. Klimapolitik kann dabei in zwei Hauptströmungen unterteilt werden: Anpassung an den unvermeidlichen Klimawandel (Adaptation) und Abmilderung (Abschwächung, Minderung) des Klimawandels (Mitigation). Der Klimawandel kann zum einen durch Verringerung der Treibhausgasemissionen und zum anderen durch Erhalt und Schutz vorhandener Kohlenstoffsenken (z. B. Wälder und Ozeane) abgeschwächt werden. Mit Anpassung sind Maßnahmen gemeint, die es Gesellschaften ermöglichen, sich auf die Folgen des Klimawandels einzustellen und die Widerstandsfähigkeit der Gesellschaft (Resilienz) gegenüber den Auswirkungen des Klimawandels zu erhöhen.
Martin Kappas
Backmatter
Metadaten
Titel
Klimatologie
verfasst von
Martin Kappas
Copyright-Jahr
2024
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN
978-3-662-62105-9
Print ISBN
978-3-662-62104-2
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-62105-9