Klimawandel in Deutschland

Klimamodelle ermöglichen mathematisch-physikalisch basierte und quantitative Aussagen über die Änderungen des Klimas. Neben Atmosphäre und Ozean berücksichtigen sie auch das Eis, die Landoberflächen, biologische Prozesse und die Variabilität der Sonneneinstrahlung. Globale Klimamodelle tragen dazu bei, Natur und Ursachen des globalen Klimawandels zu verstehen und mögliche zukünftige Entwicklungen abzubilden. Diese Modelle beschreiben die Entwicklung des Klimas unter der Annahme eines Szenarios künftiger Emissionen von Treibhausgasen und Aerosolen. Das Kapitel gibt Einblick in die Historie, Möglichkeiten und Grenzen der globalen Klimamodellierung. Darüber hinaus präsentiert es Schlüsselergebnisse des aktuellen, sechsten Sachstandsberichts des Weltklimarats (IPCC) und Fortschritte gegenüber früheren Berichten. Im Vordergrund stehen die globalen Veränderungen im Klimasystem, die mithilfe von Projektionen – basierend auf unterschiedlichen Szenarien – bis zum Ende des 21. Jahrhunderts berechnet werden.

Wetterdienste und andere Forschungseinrichtungen in Deutschland und seinen Nachbarländern beobachten seit dem 19. Jahrhundert, wie sich das Klima in Mitteleuropa verändert. Auf Basis der gesammelten Beobachtungen lassen sich Aussagen über die Klimaentwicklung in Deutschland treffen: Die Daten erlauben Beschreibungen der Atmosphäre vom täglichen Wetter bis zur Klimaentwicklung über mehrere Jahrzehnte. Darüber hinaus liefern die Langzeitbeobachtungen auch Datensätze, welche die Überprüfung von Klimamodellen ermöglichen. Das Kapitel stellt schwerpunktmäßig die Geschichte der Beobachtungen sowie die tatsächlich gemessene Veränderung verschiedener Klimavariablen für Deutschland dar. Außerdem werden Nutzbarkeit und Einschränkungen der Datensätze für die Evaluation der Klimamodelle bewertet.

Regionalisierungen von globalen Klimaprojektionen liefern räumlich detaillierte Informationen zu den Auswirkungen globaler Klimaänderungen auf einzelne Regionen, welche als Basis für die Forschung zu Klimafolgen, Vulnerabilität und Anpassungsoptionen dienen. Die Vielfalt der dafür eingesetzten regionalen Klimamodelle wird vorgestellt. Dabei widmet sich das Kapitel ebenso den methodischen Ansätzen, Herausforderungen und neuen Entwicklungen der regionalen Klimamodellierung und der Validierung der einzelnen Modelle, wie auch der Interpretation und Darstellung der Modellergebnisse, die zur Berücksichtigung von Unsicherheiten in Bandbreiten zu fassen sind. Dargestellt werden Ergebnisse regionaler Klimasimulationen basierend auf dem neuesten Stand des EURO-CORDEX Ensemble, der Schwerpunkt liegt auf Temperatur und Niederschlag.

Klimamodellrechnungen projizieren immer nur mögliche Zukünfte. Wie zu erwarten ergeben sich dabei je nach Veränderungen der Konzentration an Treibhausgasen und Schwebteilchen (Aerosolen) in der Atmosphäre jeweils andere Resultate. Solche Unschärfen führen auch zu systematisch unterschiedlichen Ergebnissen. Andererseits ergeben sich Variationen zwischen einzelnen Berechnungen und somit Unschärfen, die letztlich den komplexen Prozessen und Wechselwirkungen im Klimasystem geschuldet sind. Daher werden vielfach, global wie regional, mehrere Klimamodelle eingesetzt und jeweils eine ganze Anzahl einzelner Rechnungen für die einzelnen Szenarien durchgeführt, um die Bandbreite der möglichen Entwicklungen besser beurteilen zu können. Das Kapitel handelt von den Grenzen und Herausforderungen der regionalen Klimamodellierung, der Belastbarkeit ihrer Ergebnisse und zukünftigen Weiterentwicklungsmöglichkeiten.

Haben sich extreme Temperaturereignisse in der Vergangenheit in Deutschland verändert? Welche Veränderungen sind in der Zukunft zu erwarten? Die Antworten auf diese Fragen variieren je nach Prozess, Region, Jahreszeit, Indikator und Bezugszeitraum. Anders als für andere Extremereignisse sind in Bezug auf die Temperaturentwicklung inzwischen relativ sichere Aussagen möglich. Das Kapitel stellt die meteorologischen Kennzahlen vor und widmet sich Untersuchungen auf Tagesbasis sowie der Auswertung länger andauernder Perioden, sowohl am oberen als auch am unteren Ende der Temperaturskala. Der Fokus liegt dabei allerdings auf heißen Tagen oder Hitzewellen. Von der beobachteten Zunahme solcher Ereignisse in der nahen Vergangenheit wird der Bogen geschlagen zur möglichen zukünftigen Entwicklung und Auftrittswahrscheinlichkeit extremer Temperaturereignisse.

Bereits heute sind in Deutschland Änderungen der langjährigen Niederschlagsaktivität zu beobachten. Die globale Erwärmung intensiviert den Wasserkreislauf und verändert die saisonalen Niederschlagsmengen und -muster. Außerdem verändert sich die Häufigkeit bestimmter Wetterlagen, die das Niederschlagsgeschehen grundsätzlich bestimmen. Dieses Kapitel beschäftigt sich neben sommerlichen und winterlichen Starkniederschlagsereignissen auch mit Gewittern, Hagelereignissen und Schneefall. Neben einer Zusammenfassung bereits beobachteter Änderungen dieser Niederschlagsformen und Ereignisse in der Vergangenheit wird der Frage nachgegangen, inwieweit belastbare Aussagen für die Zukunft getroffen werden können.

Für das zukünftige Klima ist eine Verschiebung des Gebietes über dem Nordatlantik, in dem Zyklonen bevorzugt in Richtung Europa ziehen wahrscheinlich, was die Windaktivitäten stark beeinflussen wird. Beobachtungen der vergangenen Jahrzehnte und Klimaprojektionen zeigen für das zukünftige Klima eine starke zwischenjährliche Schwankung der Zyklonenaktivität über dem Nordatlantik. In diesem Kapitel werden beobachtete Trends den Ergebnissen der Klimamodellierung zukünftiger Windaktivitäten gegenübergestellt. Der Beitrag diskutiert die Robustheit der Ergebnisse und stellt dar, warum extreme Sturmereignisse künftig häufiger auftreten könnten.

In Norddeutschland ist der Anstieg des mittleren Meeresspiegels eine der deutlichsten bereits messbaren Folgen des Klimawandels. An allen untersuchten Pegeln der deutschen Nord- und Ostseeküste lässt sich dieser Anstieg nachvollziehen. So zeigen die Auswertungen der Wasserstandsdaten, dass der mittlere Meeresspiegel an unseren Küsten in den letzten einhundert Jahren (1921–2020) etwa ein bis zwei Millimeter pro Jahr angestiegen ist. Dies entspricht in etwa dem globalen mittleren Meeresspiegelanstieg im selben Zeitraum. Für die letzten Jahrzehnte dokumentiert der Weltklimarat IPCC eine Beschleunigung des globalen mittleren Meeresspiegelanstiegs. An den Pegeln der deutschen Küsten lässt sich bisher keine systematische Beschleunigung nachweisen. Zwar steigt der mittlere Meeresspiegel an einigen Pegeln derzeit schneller als im langjährigen Durchschnitt, jedoch liegen die derzeitigen Anstiegsraten noch im normalen Bereich und sind oft vergleichbar mit vergangenen Zeiträumen, in denen der mittlere Meeresspiegel zum Teil sogar noch schneller stieg. Klimaszenarien deuten darauf hin, dass der globale mittlere Meeresspiegel künftig immer schneller steigen kann, insbesondere bei anhaltend hohem Treibhausgasausstoß. Verschiedene Studien weisen darauf hin, dass der künftige Meeresspiegelanstieg an unseren Küsten sich nur unwesentlich vom globalen Mittel unterscheiden wird und dass je nach zugrundeliegendem Szenario mit Anstiegen im Bereich von 30 bis 110 cm zum Ende des Jahrhunderts zu rechnen ist.

Hochwasser in Flussgebieten werden in lokale und plötzliche Sturzfluten in kleinen Gebieten und in Hochwasser an größeren Flüssen unterschieden. Für verschiedene Hochwasserindikatoren und Flusseinzugsgebiete ergeben sich erhebliche Unterschiede, wobei sowohl überwiegend aus Regen als auch überwiegend aus Schmelzwasser gespeiste Hochwasserereignisse betrachtet werden. Besondere Aufmerksamkeit finden Hochwasserereignisse in den großen Flussgebieten von Rhein, Donau, Elbe, Weser und Ems in Deutschland sowie die Entwicklung von Sturzfluten infolge von Extremniederschlägen kurzer Dauer, wobei die Beobachtungen und Trends zu Modellierungsergebnissen in Beziehung gesetzt werden. Auch die Notwendigkeit von Anpassungsmaßnahmen wird diskutiert.

Klimarelevante Naturgefahren sind auf vielfältige Faktoren zurückzuführen, deren Zusammenwirken in der Gesamtheit betrachtet werden muss. Die vorbereitenden, auslösenden und kontrollierenden Faktoren werden in unterschiedlichster Weise vom Klimawandel beeinflusst. Der Beitrag beschreibt verschiedene Arten von Dürren und damit verbundene Folgen und Risiken. Es wird diskutiert, inwieweit Waldbrände tatsächlich ausschließlich dem Klimawandel zuzuschreiben sind, wie sich der Trend bei Waldbränden in der Vergangenheit darstellt und wie sich der Klimawandel in Zukunft auf die Häufigkeit von Waldbränden auswirken könnte.

Gravitative Massenbewegungen und Naturgefahren der Kryosphäre sind auf vielfältige Faktoren zurückzuführen, deren Zusammenwirken in der Gesamtheit betrachtet werden muss. Die vorbereitenden, auslösenden und kontrollierenden Faktoren werden in unterschiedlichster Weise vom Klimawandel beeinflusst. Der Autor erläutert relevante Hintergründe, beschreibt beobachtete Trends und Projektionen zu gravitativen Massenbewegungen (Muren, Fels- und Bergstürze, Hangrutschungen), Permafrost, Gletschern und Schneelawinen sowie das Zusammenspiel der unterschiedlichen Ursachen. Er diskutiert darüber hinaus, welche der Veränderungen in der Häufigkeit oder Stärke von Naturgefahren tatsächlich ausschließlich dem Klimawandel zuzuschreiben sein könnten und welche Anteile hierbei der direkte menschliche Einfluss hat, und konstatiert, dass eine eindeutige Trennung häufig nicht vollzogen werden kann.

Die Qualität der Luft beeinflusst in besonderer Weise die menschliche Gesundheit und hat auch Auswirkungen auf die Landwirtschaft und Ökosysteme. Viele Luftschadstoffe absorbieren oder streuen zudem die Sonnen- oder Wärmestrahlung und sind daher klimawirksam. Luftchemische Prozesse hängen, ebenso wie die Emissionen, von klimatischen Faktoren wie Sonneneinstrahlung, Temperatur und Niederschlag ab. Deshalb ist zu erwarten, dass die projizierten Klimaänderungen für Deutschland die Luftschadstoffkonzentrationen ebenfalls beeinflussen werden, auch wenn dieser Zusammenhang noch nicht gut erforscht ist. Dieses Kapitel vermittelt einen Überblick über die Zusammenhänge und weist zumindest qualitativ auf mögliche künftige Entwicklungen hin. Im Vordergrund stehen die Entwicklungen bei Feinstaub und Ozon.

Die Autorinnen und Autoren betrachten in diesem Kapitel mögliche direkte und indirekte gesundheitliche Auswirkungen des Klimawandels in Deutschland und die jeweils spezifischen Anpassungsmaßnahmen. Thematisiert werden besonders klimasensible Erkrankungen, die im Zusammenhang mit Hitze und Kälte, UV-Strahlung, Pollenflug, Luftverschmutzung und Infektionserregern stehen. Abschließend wird auf wichtige gesundheitliche Aspekte des Klimaschutzes verwiesen, vor allem auf gesundheitliche co-benefits und die Rolle von nachhaltigen, resilienten Gesundheitssystemen.

Problematisch im Gesamtkontext des Klimawandels ist auch eine sich verändernde Biodiversität in Deutschland. Biodiversität umfasst weit mehr als „Artenvielfalt“: die genetische Vielfalt innerhalb von Arten sowie die Vielfalt physiologischer Leistungen und biologischer Wechselwirkungen, z. B. Nahrungsnetze, Konkurrenz und Symbiosen. Sie schließt auch die Vielfalt an Lebensgemeinschaften und Ökosystemen ein. Der Klimawandel beeinflusst alle Elemente der Biodiversität. Auf allen Organisationsstufen des Lebens, vom Biomolekül bis zur Biosphäre, findet man Reaktionen auf klimatische Veränderungen. Wenn es weniger Arten gibt, dann verringern sich beispielsweise auch die ökologischen Leistungen für den Menschen, etwa die Produktion von Biomasse oder die Kohlenstoff- und Stickstoffbindung. In diesem Beitrag werden die direkten und indirekten Wirkungen des Klimawandels charakterisiert und Reaktionsmöglichkeiten beschrieben. Indirekte Auswirkungen auf die biologische Vielfalt ergeben sich aus gesellschaftlichen Reaktionen auf den Klimawandel, die entweder dem Klimaschutz (z. B. Eingriffe in den Naturhaushalt im Zuge eines verstärkten Ausbaus erneuerbarer Energien, insbesondere beim großflächigen Biomasseanbau) oder der Anpassung an den Klimawandel dienen und zu veränderten Landnutzungen führen (z. B. Waldumbau, Maßnahmen zum Schutz vor Extremwetterereignissen wie Deichausbau aus Hochwasserschutzgründen). Da direkte und indirekte Wirkungen des Klimawandels auf die biologische Vielfalt weiter zunehmen werden, steht auch der Naturschutz vor neuen großen Herausforderungen.

Wasser ist für den Menschen und seine Umwelt von zentraler Bedeutung. Seine jahreszeitliche Verfügbarkeit prägt Ökosysteme wie auch Kulturen und Gesellschaften. Die Herausforderung, zu viel, zu wenig oder zu schmutziges Wasser zu bewältigen, begleitet den Menschen seit Jahrtausenden. Mit der globalen Klimaänderung verändert sich auch der Wasserkreislauf, insbesondere die Quelle erneuerbaren Süßwassers, nämlich der Niederschlag. Grund ist die mit der globalen Erwärmung einhergehende Intensivierung des Wasserkreislaufs, die zu vergrößerten atmosphärischen Energieumsätzen führt. Aufgrund der Wechselwirkung von Atmosphärendynamik und Landoberflächen sind so in manchen Regionen heftigere Niederschläge, in anderen Regionen aber entgegengesetzte Extreme, wie längere und häufigere Trockenperioden und Dürren, möglich. Die Abschätzung der zukünftigen räumlichen und zeitlichen Verteilung der terrestrischen Wasserverfügbarkeit gehört zu den zentralen wissenschaftlichen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts.

Der Klimawandel wirkt sich auf biogeochemische Stoffkreisläufe aus. So kann davon ausgegangen werden, dass sich die ökosystemaren Kohlenstoff- und Stickstoffflüsse zwischen Biosphäre, Atmosphäre und Hydrosphäre zukünftig deutlich verändern werden, mit positiven wie auch negativen Rückkopplungseffekten auf den Klimawandel. Der Schwerpunkt dieses Kapitels liegt auf wenig intensiv bis nicht genutzten terrestrischen Ökosystemen, da intensiv landwirtschaftlich genutzte Systeme deutlich stärker von Nutzung und Management beeinflusst werden als durch den Klimawandel. Die zu erwartenden Veränderungen für die einzelnen betroffenen terrestrischen Ökosysteme werden, soweit möglich, nach Faktoren getrennt dargestellt. Im Fokus stehen Wälder, Moore und Küstengebiete.

Die Änderungen wichtiger Klimakenngrößen wie Temperatur und Niederschlag sowie der Konzentration von Spurengasen in der Atmosphäre beeinflussen unmittelbar physiologische Prozesse in Kulturpflanzen und damit die Ernte und die Landwirtschaft insgesamt. Zudem wirken sich Klimaänderungen indirekt auf die Pflanzenproduktion aus, indem sie strukturelle und funktionelle Eigenschaften von Agrarökosystemen verändern. Zu erwarten sind sowohl negative als auch positive Konsequenzen für die deutsche Landwirtschaft. Betrachtet werden neben direkten Auswirkungen auch mögliche Folgen für Schadorganismen und Nutztiere sowie die zu erwartende Entwicklung der Agrarproduktion. Entscheidend dafür, wie diese Effekte ausfallen, sind zum einen die Art und Intensität der Klimaveränderungen selbst, zum anderen die Empfindlichkeit der jeweils betrachteten Produktionssysteme und die Implementierung von Anpassungsmaßnahmen, mit deren Hilfe sich die Folgen des Klimawandels nutzen, vermeiden oder mildern lassen.

In der Vergangenheit haben sich Wälder an die geringen Veränderungen des am Wuchsort herrschenden Klimas angepasst. Die gegenwärtige Geschwindigkeit des Klimawandels in Verbindung mit der aktuellen Verteilung der Baumarten überfordert jedoch die natürliche Anpassungsfähigkeit. Vegetationszonen, Verbreitungsgebiete der Baumarten und Artzusammensetzung der Wälder verschieben sich. Das Kapitel charakterisiert die Folgen, die der Klimawandel für die Wälder mit sich bringt, stellt Schadfaktoren im Einzelnen vor und schildert die Auswirkungen auf die Produktivität. Darüber hinaus wird detailliert auf die Rolle des Waldes als Kohlenstoffspeicher eingegangen, denn Wälder produzieren nicht nur den nachwachsenden Rohstoff Holz, sondern sie leisten auch viel für die Umwelt und wirken ausgleichend auf das Klima. Auch mögliche Anpassungsoptionen werden dargestellt.

Auch wenn die Risiken bisher kaum quantifizierbar sind, ist davon auszugehen, dass aufgrund der Einbindung des Bodens in die Energie-, Wasser- und Stoffkreisläufe die zu erwartenden Temperatur- und Niederschlagsänderungen die Funktionen dieser zentralen Lebensgrundlage auch in Deutschland gefährden. Nach einer Darstellung der Vielfältigkeit von Böden (Pedodiversität), die ein wesentlicher Faktor für Biodiversität ist, geht es in diesem Kapitel um mögliche Änderungen der Standortfunktion von Böden und ihrer Leistungen im Ökosystem sowie um den Bodenwasserhaushalt. An herausgehobener Stelle diskutieren die Autorinnen und Autoren die Klimafunktion von Böden und stellen mögliche Strategien zu ihrem Schutz vor. Eine große Rolle spielt die Verschränkung mit den anderen Themenbereichen von Teil III, etwa Landwirtschaft, Forstwirtschaft und Wasser.

Der globale Klimawandel stellt für Stadtregionen im Vergleich zu anderen Landnutzungsformen eine besondere Herausforderung dar. Städte sind wegen der hohen Bevölkerungs- und Infrastrukturdichte anfälliger gegenüber verschiedenen Klimafolgen; die Verschränkung mit den anderen Problemfeldern wie Verkehr, Wirtschaft und Gesundheit liegt auf der Hand. Die Aufrechterhaltung ihrer Funktionsfähigkeit ist unter sich verändernden Umweltbedingungen von grundlegender Bedeutung für die räumliche Organisation der Gesellschaft. Ausgehend von den Problemfeldern Hitze, Luftverschmutzung und Starkniederschläge stellt das Kapitel die besondere Verwundbarkeit von Städten dar und schildert, wie eine klimaangepasste Stadtentwicklung aussieht

Für den Tourismus haben Klima und Wetter eine große Relevanz als Angebotsfaktor wie auch als Treiber des Verhaltens der Reisenden. Klimatische Faktoren sind sowohl Bestandteil des touristischen Angebotes als auch limitierende Faktoren des Tourismus und Steuergrößen für die touristische Nachfrage. Insofern liegt es nahe, dass dieser Sektor vom Klimawandel betroffen sein wird. Der Tourismus ist aber auch ein Faktor, der seinerseits erheblich auf das Klima und den Klimawandel wirkt. Das Kapitel widmet sich den Klimawandelfolgen im Tourismus und illustriert diese beispielhaft an den Regionen „Küsten“ sowie „Mittel- und Hochgebirge“. Allerdings ist der Klimawandel nur einer von vielen voneinander abhängigen Einflussfaktoren, denen der Sektor Tourismus ausgesetzt ist. Die Nachfrageseite zeigt sich im Tourismus sehr flexibel und anpassungsfähig. Eine einfache Zuordnung einer Klimawandelfolge zu einer konkreten Folge im Tourismus erscheint in diesem komplexen Wirkungsgefüge deswegen in nur wenigen Fällen möglich.

Vor dem Hintergrund der großen gesellschaftlichen Relevanz kritischer Infrastrukturen diskutiert und verdeutlicht der Beitrag die bereits spürbaren sowie zukünftig zu erwartenden Auswirkungen des Klimawandels auf ihre Funktionsfähigkeit kritischer Infrastrukturen. So kann vor allem die zunehmende Vernetzung von Teilsystemen verschiedener Sektoren dazu führen, dass sich entsprechende Abhängigkeiten verstärken, die neue beziehungsweise bislang wenig betrachtete Kaskadeneffekte erzeugen können. Diesbezüglich bestehen insbesondere bei den Auswirkungen von Kaskadeneffekten in energieabhängigen und intelligenten Netzwerken noch Forschungsbedarfe und politische Handlungsnotwendigkeiten, um den derzeit verhältnismäßig guten Ausbaugrad von vielen Infrastruktursystemen in Deutschland zu erhalten und die Risiken eines großräumigen Ausfalls mit weitreichenden Kaskadeneffekten zu minimieren.

Klimawandelbedingte Kosten entstehen in einer Kaskade von Wirkungsmechanismen und -kreisläufen, die jeweils mit zahlreichen Unsicherheiten verbunden sind. Die Menge der Treibhausgasemissionen bestimmt, wie sich Atmosphäre und Klima auf der Erde verändern. Die Reaktion des Klimasystems mit seinen zahlreichen Rückkopplungseffekten führt zu regional unterschiedlichen – positiven oder negativen – Wirtschafts- und Wohlfahrtseffekten. Bei der Reaktion auf diese Effekte durch Einflussnahme auf die Emissionen oder Anpassung an den Klimawandel schließt sich der Kreis. Hieran anknüpfend werden in diesem Kapitel Möglichkeiten und Grenzen der gesamtwirtschaftlichen Bewertung dargestellt und verschiedene Schadensschätzungen diskutiert. Potenzielle Probleme, Herausforderungen und Implikationen werden exemplarisch für den Bereich Gesundheit und Küstenschutz diskutiert. Darüber hinaus bietet das Kapitel einen Überblick über die Einschätzung von Unternehmen zu den Auswirkungen des Klimawandels.

Die Risiken und möglichen Folgen des Klimawandels für Menschen, Infrastruktur, Produktions- und Ökosysteme sind eng mit sozioökonomischen Entwicklungen und Rahmenbedingungen verflochten. Es wird deutlich gemacht, dass die komplexen Auswirkungen des Klimawandels und die Entwicklung möglicher Anpassungsmaßnahmen über die reine Gefahrenbetrachtung hinaus ein tieferes Verständnis über die Exposition, die Vulnerabilität und die Risiken erfordern. Diesbezüglich wird das Risikokonzept vom Vulnerabilitätskonzept unterschieden. In den Fokus rücken Gefahr, Exposition und Vulnerabilität als zentrale Determinanten von Klimarisiken. Auch die Frage, was unter Ungewissheit und Bandbreiten möglicher Entwicklungen des Klimas und sogenannter sozioökonomischer Entwicklungspfade zu verstehen ist, spielt dabei eine wichtige Rolle. Bisherige Untersuchungsmethoden zu Risiken im Kontext des Klimawandels und darauf aufbauende Entscheidungsprozesse werden im Hinblick auf künftige Anpassungsmaßnahmen diskutiert.

Anpassungskapazitätsbewertung ist ein methodisch anspruchsvolles Feld. Zentrale Herausforderungen sind a) die Komplexität und Vielfalt an Wirkbeziehungen und Faktoren, die eine Rolle spielen und in der Einschätzung berücksichtigt werden müssen; b) die Notwendigkeit, ohne verlässliche Trends in die Zukunft zu blicken; c) das Erfordernis, Potenziale zu bewerten statt real messbarer Tatbestände. Die bundesweite Klimawirkungs- und Risikoanalyse 2021 (KWRA 2021) präsentiert eine Weiterentwicklung bestehender Analysen, welche die Herausforderungen betreffend Komplexität, Zukünftigkeit und Potenzialcharakter über verschiedene methodische Ansätze zu reduzieren versucht. Die Analyse umfasst Betrachtungen auf sektoraler und generischer Ebene und stellt diese durch die Verwendung von sechs Anpassungsdimensionen in einen gemeinsamen methodischen Kontext. Auch auf kommunaler Ebene steigt die Forschungstätigkeit an, bisher bestehen dort allerdings nur vereinzelte Anpassungskapazitätsbewertungen. Als Vorschlag für die Kategorisierung der Anpassungskapazität auf kommunaler Ebene wenden die Verfassenden die sechs Dimensionen der Bundesebene auch hier an.

Das Wechselspiel zwischen dem Klimasystem und der Gesellschaft ist noch wenig verstanden. Ereignisse breiten sich durch komplexe Wirkungsketten über verschiedene räumliche und zeitliche Skalen aus. Dabei wird der Klimawandel auch als „Risikoverstärker“ und „Bedrohungsmultiplikator“ bezeichnet. In diesem Kapitel werden einige der Aspekte beleuchtet, die über Verstärkereffekte, Kippelemente, Kettenreaktionen und Risikokaskaden verschiedene Faktoren und Prozesse in natürlichen und sozialen Systemen verbinden.

Der Wissenschaftszweig der Klimaattribution analysiert den Zusammenhang zwischen beobachteten Aspekten des Klimas und menschlichen Klimaeinflussfaktoren. Mit formalen, statistisch sorgfältigen Nachweis- und Attributionsmethoden sind globale Veränderungen im Klima unzweifelhaft nachgewiesen und erhöhten Treibhausgaskonzentrationen zugeordnet. Auch auf kontinentaler und nationaler Ebene ist dieser Nachweis für Änderungen in Temperaturmitteln sowie -extremen und manchen Niederschlagsindizes erbracht. Mit verwandten Methoden, vor allem denen der probabilistischen Ereignisattribution, werden beobachtete Ereignisse wie eine einzelne Hitzewelle oder ein einzelner Sturm untersucht. Dabei wird typischerweise quantifiziert, ob und wie sich die Auftrittswahrscheinlichkeit der Ereignisse durch den menschengemachten Klimawandel geändert hat. Attributionsergebnisse können Bewusstsein für den Klimawandel schaffen und für Fragen der Klimagerechtigkeit und möglicher Entschädigungen für Klimafolgen relevant sein.

Das Kapitel nimmt Fragen des Umgangs mit Unsicherheiten und Bandbreiten der Klimafolgenprojektionen in den Blick, die vor allem angesichts hoher Schadens-, aber auch Vermeidungskosten eine große Herausforderung für die gesellschaftliche Meinungsfindung und das Handeln von Entscheidungsträgern und -trägerinnen darstellen. Wichtige gesellschaftliche Entscheidungen betreffen üblicherweise Handlungen, deren Ziel es ist, Veränderungen an komplexen Systemen vorzunehmen, um das System noch besser auf die Herausforderungen der Zukunft auszurichten. In der Regel lassen sich jedoch die Folgen solcher Entscheidungen nicht genau vorhersagen. Bei den meisten Entscheidungen, die komplexe Umweltsysteme betreffen, spielt Unsicherheit deshalb eine entscheidende Rolle. Das Kapitel stellt verschiedene Methoden vor, unter Unsicherheit zu entscheiden, und plädiert für Risikominderung durch breite und offene Dialogprozesse.

Inzwischen kann die Wissenschaft mithilfe von Klimamodellen künftige Entwicklungen und Gefährdungen durch den Klimawandel relativ genau projizieren. Doch es verbleiben immer noch Unsicherheiten und Mehrdeutigkeiten, die Anlass für gesellschaftliche Debatten geben. Im Mittelpunkt dieses Kapitels steht daher die Frage, wie Individuen, Gesellschaften und die Weltgemeinschaft mit globalen Risiken umgehen und wie sie die mit Risiko verknüpften Probleme von Komplexität, Unsicherheit und Mehrdeutigkeit angehen sollen. Zudem gilt es auszuhandeln, wie viel Aufmerksamkeit und wie viele Ressourcen eine Gesellschaft aufwenden soll, um das Risiko „Klimawandel“ zu mindern, gleichzeitig aber auch die anderen gravierenden Risiken für die Menschheit nicht aus dem Auge zu verlieren.

Dieses Kapitel verdeutlicht die Verbindungen zwischen klimapolitischen Maßnahmen und anderen politischen Handlungsfeldern, wobei insbesondere auch negative Emissionen als aufkommende Strategie zur Bekämpfung des Klimawandels berücksichtig werden. Es zeigt sich, dass die Klimapolitik durch Zielkonflikte mit anderen Handlungsfeldern geprägt ist, die sich aus Strategien und Maßnahmen zur Emissionsvermeidung und Anpassung an den Klimawandel ergeben, aber auch durch die Möglichkeit, Synergien und co-benefits zu realisieren. Es ist davon auszugehen, dass in Zukunft Technologien zur Erzeugung von negativen Emissionen eine zunehmend wichtigere Rolle spielen werden. Deshalb gilt es, die damit in Zusammenhang stehenden Herausforderungen früh zu erkennen, um Synergien zu fördern und Zielkonflikte zu vermeiden.

Die Verkehrssysteme haben einen wesentlichen Anteil am menschgemachten Klimawandel. Zugleich werden sie durch Extremwetterereignisse und Wetterphänomene selbst in ihrer Funktionsfähigkeit eingeschränkt. Es kann zu Engpässen bei der Versorgung kommen. Die bisherigen technischen und organisatorischen Maßnahmen zur Effizienzsteigerung konnten die absoluten induzierten negativen Klimaeffekte bislang nicht im notwendigen Umfang reduzieren. Daher bestehen große Erwartungen an Maßnahmen, die ein verkehrsreduzierendes Entscheidungsverhalten bei jedem Einzelnen und allen Organisationen und Unternehmen bedingen. Um dies zu beschleunigen, braucht es ein konsequentes Handeln zum Erreichen der Klimaschutzziele durch politisch-planerische Rahmensetzungen und ein vorausschauendes Agieren bei der Umsetzung von Anpassungsmaßnahmen.

Die schnelle und umfassende Emissionsminderung in der Energie- und Kreislaufwirtschaft ist der Schlüssel für die Begrenzung der Erderwärmung auf unter 2 °C. In Deutschland werden entsprechende Politiken seit den 1990er-Jahren verfolgt, allerdings erst in jüngster Vergangenheit mit dem notwendigen Nachdruck und der notwendigen Orientierung hin zu mehr Marktmechanismen. Wesentliche Handlungsfelder sind Energieeinsparung und erhöhte Energieeffizienz, Umstieg auf erneuerbare Energien, Bepreisung von Klimagasen sowie eine Reduzierung und Schließung der Stoffkreisläufe. In allen Handlungsfeldern sind Grundlagen geschaffen, es bleibt jedoch der Großteil des Weges noch zu gehen, um Klimaneutralität zu erreichen. Für einen schnellen Fortschritt spielen neben der Überwindung der technischen, ökonomischen und organisatorischen Herausforderungen auch Verteilungsfragen und die Einbettung in internationale Maßnahmen eine zunehmende Rolle.

Eine Reduzierung von Treibhausgasen kann durch eine veränderte Landnutzung erfolgen. Dies ist dann der Fall, wenn Landnutzung vermieden wird sowie wenn Landwirtschaft und Forstwirtschaft dazu beitragen, dass Treibhausgase der Atmosphäre entzogen werden. Die entscheidenden Größen hierfür sind Aufforstung statt Entwaldung, eine veränderte Landwirtschaft und der Schutz kohlenstoffreicher Böden (Moore). In Deutschland machen Emissionen aus der Landwirtschaft und aus der Trockenlegung kohlenstoffreicher Böden rund ein Achtel der Treibhausgasemissionen aus. Die Wälder waren in der Vergangenheit Kohlenstoffsenken, doch angesichts steigender Holznachfrage und der Erkrankung großer Waldgebiete ist es fraglich, ob dies auch zukünftig so bleibt. Die Wiedervernässung von Mooren, Aufforstungen, geänderte Viehhaltung und andere Maßnahmen besitzen hohe Emissionsminderungspotenziale. Die aktuellen Klimaschutzziele machen daher umfangreiche Maßnahmen und eine Transformation der Landnutzung notwendig.

Es werden mögliche Beiträge geologischer und mariner Kohlenstoffspeicher für die Vermeidung von CO2-Emissionen in die Atmosphäre oder für die Entnahme von bereits emittiertem CO2 aus der Atmosphäre vorgestellt. Neben der Einlagerung von CO2 in geologischen Speichern unter Land und unter dem Meeresboden werden eine forcierte CO2-Entnahme aus der Atmosphäre und Abgabe in den Ozean durch Erhöhung der Alkalinität, durch Ozeandüngung und durch das Management vegetationsreicher Küstenökosysteme untersucht. Alle Optionen können sowohl global als auch aus deutscher Perspektive eine Rolle für das Erreichen der Klimaziele spielen. Umweltverträglichkeit, Permanenz der Speicherung sowie infrastrukturelle und rechtliche Voraussetzungen, gesellschaftliche Akzeptanz und wirtschaftliche Realisierbarkeit bedürfen für alle Ansätze weiterer Klärung, bevor hieraus realisierbare Optionen werden können.

Es werden die Zusammenhänge zwischen Klimaschutz und Anpassung an den Klimawandel, die Chancen, Risiken und Grenzen der Anpassung sowie der nationale und globale Transformationsbedarf erörtert. Neben den einzel- und volkswirtschaftlichen Auswirkungen des Klimawandels stellt das Kapitel auch die sozialen, politischen und ökologischen Auswirkungen in einen systemischen Zusammenhang. Auf nationaler Ebene stehen gesellschaftlich und politisch Handelnde vor komplexen Analyse- und Steuerungsproblemen. Um Klimarisiken zu begegnen und Chancen der Klimaanpassung auszuschöpfen, müssen die verschiedenen Dimensionen wirtschaftlicher, sozialer, politischer und ökologischer Systeme, räumliche und zeitliche Skalenebenen berücksichtigt und Fachleute aus der Praxis einbezogen werden.

In Deutschland ist – wie in vielen Mitgliedstaaten der EU – Anpassung an den Klimawandel als eigenes Politikfeld mit einer nationalen Strategie, einem Maßnahmenplan sowie zuständigen Institutionen etabliert. Während zu Beginn die Informationsgewinnung und praxisorientierte Modellprojekte im Vordergrund standen, liegt der Fokus zunehmend auf einer breiten gesellschaftlichen Umsetzung von Klimaanpassungsmaßnahmen, um den bekannten Klimafolgen zu begegnen. Im Mittelpunkt des Kapitels stehen Klimaanpassungsstrategien auf den unterschiedlichen politischen Ebenen – von der EU bis zur Kommune – sowie Hemmnisse und Ansätze erfolgreicher Umsetzung von Klimaanpassung.

Um auf den Klimawandel reagieren zu können, werden Klimaschutz und Anpassung an den Klimawandel zunehmend aufeinander bezogen. Die Dringlichkeit des Problems hat Auswirkungen auf die Wissenschaftskommunikation und ebenso auf die Forschung gezeitigt, die sich inzwischen um den Bereich des Klimaservice' erweitert hat. Dieses Kapitel geht der Frage nach: Was wird unter Klimakommunikation und Klimaservice verstanden und was leisten diese im Zusammenhang mit dem Klimawandel? Wissenschaftstheoretische Fragestellungen, die sich daraus ergeben, werden skizziert. Darauf aufbauend lassen sich Voraussetzungen, Chancen und Herausforderungen einer erfolgreichen Umsetzung dieser neuen wissenschaftlichen und kommunikativen Aktivitäten benennen.

Anpassung an den Klimawandel kann zur nachhaltigen Entwicklung beitragen, insbesondere wenn sie mit sozialen Innovationen einhergeht. Das Kapitel untersucht transformative Ansätze zur Anpassung, die im Angesicht von tiefgreifenden Klimarisiken notwendig werden und die über Maßnahmen hinausgehen, die den ökologischen und gesellschaftlichen Status quo aufrechterhalten. Geschildert werden Beispiele gelungener Steuerungs- und Gestaltungsansätze, etwa mithilfe von Rechts-, ökonomischen und zunehmend auch informellen Instrumenten.