Klimatische „Fingerabdrücke“ kennzeichnen menschliche Aktivitäten von der oberen Atmosphäre bis zum Meeresgrund
03.02.2026 – von Ed Hawkins, Professor für Klimawissenschaften, Universität Reading, und Ric Williams, Professor für Meereswissenschaften, Universität Liverpool
Globale Temperaturveränderung von der Obergrenze der Atmosphäre bis zum Meeresgrund – Grafik © Ed Hawkins, University of Reading, CC BY
Die Welt erwärmt sich. Diese Tatsache wird meist nur im Zusammenhang mit der Erdoberfläche diskutiert, auf der wir leben. Aber das Klima verändert sich auch von der Obergrenze der Atmosphäre bis zum Grund des Ozeans. Und es gibt einen eindeutigen Fingerabdruck der Rolle des Menschen bei der Verursachung dieser Veränderungen durch Treibhausgasemissionen, die in erster Linie aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe stammen. In den vergangenen Jahrzehnten haben Satelliten die Erde beobachtet und gemessen, wie viel Wärme in die Atmosphäre gelangt und aus ihr entweicht. In dieser Zeit hat sich die Konzentration von Treibhausgasen in der Atmosphäre erhöht, wodurch weniger Wärme ins All entweichen konnte, was zu einem Ungleichgewicht führte, da mehr Wärme zurückgehalten wurde.
Die Folge ist eine rasante Erwärmung des Planeten. Die „Warming Stripes” sind eine eindrucksvolle und einfache Möglichkeit, die daraus resultierenden Schwankungen der Erdoberflächentemperatur visuell hervorzuheben, indem Blau- und Rottöne für Kälte und Wärme verwendet werden, mit einem Streifen pro Jahr.
Eine Milliarde Einzelmessungen eines Thermometers ergeben zusammen das klarste Bild unseres sich erwärmenden Planeten von 1850 bis 2025: Die vergangenen Jahre waren die wärmsten 11 Jahre seit Beginn der Aufzeichnungen, und es ist unwahrscheinlich, dass diese Entwicklung in absehbarer Zeit enden wird.
Wir haben dieses Konzept kürzlich auf Atmosphäre und Ozeane ausgeweitet, obwohl die verfügbaren Datensätze kürzer sind. Seit 1979 überwachen Satelliten die Temperatur verschiedener Schichten der Atmosphäre. Die Erwärmungsstreifen für die Troposphäre (die untersten Schichten der Atmosphäre, in denen kommerzielle Flüge stattfinden) sind den Erwärmungsstreifen der Oberfläche sehr ähnlich, wobei die wärmsten Jahre überwiegend im letzten Jahrzehnt auftraten. Anstelle von Oberflächentemperaturmessungen mit Thermometern wird die atmosphärische Temperatur mit Instrumenten auf Satelliten gemessen, sogenannten Radiometern, die erfassen, wie viel Infrarotstrahlung von Luftmolekülen abgegeben wird. Diese satellitengestützten Schätzungen bestätigen die bereits beobachtete Erwärmung der Erdoberfläche
In höheren Schichten der Atmosphäre sieht das Bild anders aus. Die Erwärmungsstreifen über der oberen Atmosphäre (dem Teil, der als Stratosphäre bezeichnet wird und sich über der typischen Reiseflughöhe von Flugzeugen befindet) zeigen einen Abkühlungstrend, wobei die wärmsten Jahre um 1980 und die kühlsten Jahre im letzten Jahrzehnt lagen. Diese Eigenschaft mag überraschend erscheinen. Wenn die Atmosphäre Wärme aufnimmt, sollte sich dann nicht auch die Stratosphäre erwärmen?
Warum gibt es dieses Muster der Temperaturveränderung? Die Konzentrationen von Treibhausgasen haben in der gesamten Atmosphäre zugenommen, wodurch die Atmosphäre Wärme effizienter absorbieren und abgeben kann. In der unteren Atmosphäre wirkt dieser Effekt wie eine Decke, die mehr Wärme speichert und die Oberfläche erwärmt.
In höheren Lagen, wo die Luft dünn ist und nur sehr wenig Wärme von unten nach oben gelangt, sorgt zusätzliches Kohlendioxid dafür, dass die Stratosphäre mehr Wärme an den Weltraum abgibt, als sie aufnimmt, sodass sich die Stratosphäre abkühlt. Ein weiterer Faktor ist die Zerstörung des stratosphärischen Ozons durch Substanzen, die als Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) bekannt sind und zu einer Abkühlung in der unteren Stratosphäre führen.
Dieser vom Menschen verursachte Fingerabdruck einer sich erwärmenden Troposphäre und einer sich abkühlenden Stratosphäre wurde erstmals in den 1960er Jahren von Wissenschaftlern als Folge des steigenden Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre vermutet, lange bevor die Abkühlung der Stratosphäre beobachtet wurde. Wichtig ist, dass dieses Muster nicht zu beobachten wäre, wenn beispielsweise Veränderungen der Sonnenhelligkeit die Hauptursache für die globale Erwärmung wären, die stattdessen zu einer Erwärmung der gesamten Atmosphäre führen würde.
Unter der Oberfläche
Wärmestreifen für verschiedene Tiefen im Ozean zeigen einen weitgehend ähnlichen Erwärmungstrend wie an der Oberfläche, wobei die wärmsten Jahre in den letzten zehn Jahren auftraten. Der Zeitpunkt der Erwärmung deutet ebenfalls darauf hin, dass die Wärme von der Oberfläche nach unten in den Ozean wandert, was wiederum mit einem menschlichen Einfluss übereinstimmt.
Diese Aufnahme von Wärme durch den Ozean ist wichtig, da es sonst zu einem viel stärkeren Anstieg der Oberflächenlufttemperatur kommen würde. Weltweit speichert der Ozean etwa 90 % der zusätzlichen Wärme, die vom Planeten gespeichert wird. Wir beobachten auch einen Anstieg des Meeresspiegels, da sich das Meerwasser erwärmt und ausdehnt und weil das Landeis schmilzt und als zusätzliches Wasser in den Ozean gelangt.
All diese Beobachtungen erzählen eine sehr klare Geschichte. Die Verbrennung fossiler Brennstoffe erhöht die Menge der Treibhausgase in der Atmosphäre. Die physikalischen Gründe, warum ein solcher Anstieg die Oberfläche erwärmen sollte, wurden bereits in den 1850er Jahren verstanden, bevor die Erwärmung beobachtet wurde. Und das Muster der Veränderungen, das von der Oberseite der Atmosphäre bis zum Grund des Ozeans beobachtet wird, deutet darauf hin, dass Treibhausgasemissionen die dominierende Ursache sind.
Vergangene und zukünftige „Warnstreifen”: Veränderungen der globalen Temperatur für zwei verschiedene Zukunftsszenarien © Ed Hawkins, University of Reading, CC BY
Aber wie geht es weiter? Da unsere Emissionen den Klimawandel verursachen, sind unsere gemeinsamen globalen Entscheidungen über zukünftige Emissionen von Bedeutung.
Schnelle Maßnahmen zur Reduzierung der Emissionen werden die globalen Oberflächentemperaturen stabilisieren, aber verzögerte Maßnahmen bedeuten schlimmere Folgen. Welche Entscheidung werden wir treffen?
->Quellen:
csl.noaa.gov/assessments/ozone/2022/downloads/Chapter5_2022OzoneAssessment.pdf
climate.copernicus.eu/climate-indicators/ocean-heat-content
climate.copernicus.eu/climate-indicators/ocean-heat-content
ipcc.ch/report/ar6/wg1/chapter/chapter-1/#1.3