FAQ 2.1 | Woher wissen wir, dass die Erde wärmer geworden ist?

Belege für  eine sich erwärmende Erde stammen von mehreren  unabhängigen Klimaindikatoren, die Bereiche von der oberen Atmosphäre bis in die Tiefsee abdecken. Sie beinhalten Änderungen der Oberflächen-,  Atmosphären- und Ozeantemperaturen, der Gletscher, der Schneebedeckung, des Meereises, des Meeresspiegels und des atmosphärischen Wasserdampfes. Wissenschaftler auf der ganzen Welt haben diese Belege unabhängig voneinander viele Male bestätigt. Es ist eindeutig, dass sich die Erde seit dem 19. Jahrhundert erwärmt hat.

Diskussionen über die Klimaerwärmung konzentrieren sich oft  auf mögliche, verbleibende systematische Messabweichungen (bias) in Temperaturaufzeichnungen von Wetterstationen auf dem Festland. Diese Aufzeichnungen sind sehr wichtig, stellen  aber nur einen  Indikator der  Änderungen im  Klimasystem dar. Weitere  Belege für  eine sich erwärmende Erde stammen aus einer großen Anzahl  unabhängiger, physikalisch konsistenter Messungen von vielen anderen, eng miteinander  verbundenen Elementen  des Klimasystems (FAQ 2.1, Abbildung 1).

Ein Anstieg  der mittleren globalen  Erdoberflächentemperatur ist der bekannteste  Indikator für den Klimawandel. Wenngleich  nicht  jedes Jahr und noch nicht einmal jedes Jahrzehnt immer wärmer ist als das vorige, haben sich die globalen Erdoberflächentemperaturen seit 1900 erheblich erhöht.

Zunehmende  Temperaturen über Land stimmen mit dem beobachteten Erwärmungstrend über den Ozeanen überein. Ansteigende Lufttemperaturen über dem  Ozean, gemessen an Bord  von  Schiffen,  und Oberflächenwassertemperaturen  decken sich ebenfalls, was durch viele unabhängige Messungen unterstützt wird.

Die Atmosphäre  und  der  Ozean sind geophysikalische Fluide, dementsprechend  sollte eine Erwärmung der Oberfläche  auch in der unteren  Atmosphäre  und nach unten hin im oberen Ozean beobachtet werden. Messungen bestätigen,  dass dies tatsächlich  der Fall ist. Analysen von Messungen, die mit Radiosonden an Wetterballons und von Satelliten gemacht wurden, zeigen einheitlich eine Erwärmung  der Troposphäre, der aktiven Wetterschicht der Atmosphäre.  Über 90 % der zusätzlichen Energie, die vom Klimasystem seit mindestens den 1970er Jahren aufgenommen wurde, sind in den Ozeanen gespeichert  worden.  Dies wird in globalen  Aufzeichnungen des Wärmegehalts  der Ozeane deutlich,  die bis in die 1950er Jahre zurückreichen.

FAQ 2.1, Abbildung 1 | Unabhängige Analysen zahlreicher Komponenten des Klimasystems, von denen erwartet  wird, dass sie sich in einer wärmeren Welt ändern würden, zeigen Trends, die mit einer Erwärmung konsistent sind (Pfeilrichtung  gibt das Vorzeichen der Änderung an), wie auch in FAQ 2.1, Abbildung  2 dargestellt.

Wenn  die  Ozeane wärmer  werden,  dehnt  sich das Meerwasser aus. Diese Ausdehnung  ist eine der wesentlichen  Ursachen für den unabhängig beobachteten  Meeresspiegelanstieg  im Laufe des letzten Jahrhunderts. Das Abschmelzen von Gletschern und Eisschilden trägt   zu  diesem  Anstieg  genauso  bei wie Änderungen der Speicherung und Nutzung  von Wasser an Land.

Eine wärmere Welt ist auch eine feuchtere,  weil wärmere  Luft mehr Wasserdampf aufnehmen kann. Globale  Analysen zeigen,  dass die  spezifische Luftfeuchtigkeit, welche die Menge des Wasserdampfs in der Atmosphäre  misst, sowohl über den Kontinenten als auch über den Ozeanen zugenommen hat. 

Die gefrorenen Bereiche des Planeten – zusammengenommen als Kryosphäre bezeichnet – beeinflussen lokale Temperaturänderungen und werden von diesen beeinflusst. Die Menge des weltweit in Gletschern enthaltenen Eises hat in jedem der letzten  20 Jahre abgenommen,  und diese Verlustmasse trägt teilweise zum beobachteten Meeresspiegelanstieg  bei. Die Schneebedeckung reagiert  empfindlich auf Temperaturänderungen,  vor allem  im Frühling,  wenn  der Schnee zu schmelzen beginnt. Die Schneebedeckung im Frühling hat seit den 1950er Jahren überall  auf der Nordhalbkugel abgenommen. Beträchtliche Verluste an arktischem Meereis werden  seit Beginn der Satellitenaufnahmen beobachtet, vor allem zur Zeit der geringsten Ausdehnung  im September  am Ende der jährlichen Abschmelzsaison. Dagegen gab es einen geringeren Anstieg des Meereises in der Antarktis. 

Für sich betrachtet mag eine beliebige  Einzelanalyse nicht überzeugend wirken, aber die Analysen dieser verschiedenen Indikatoren und unabhängigen Datensätze haben viele unabhängig voneinander arbeitende Forschergruppen  alle  denselben  Schluss ziehen lassen. Von der Tiefsee bis zur oberen  Troposphäre zeigen wärmere  Wasser- und Luftmassen, schmelzendes Eis und steigender Meeresspiegel unmissverständlich ein Ergebnis: Die Erde hat sich seit dem späten 19. Jahrhundert erwärmt (FAQ 2.1, Abbildung 2).

FAQ 2.1, Abbildung 2 | Zusammenstellung unabhängiger Indikatoren eines sich ändernden globalen Klimas. Jede Kurve repräsentiert  eine unabhängig  abgeleitete Schätzung der Änderungen des jeweiligen Klimaelements. In jeder Tafel wurden alle Datensätze auf einen gemeinsamen Zeitraum normalisiert. Eine genaue Aufstellung, aus welchen Datenquellen die Datensätze in jeder Abbildung stammen, wird im Supplementary Material 2.SM.5 gegeben.