Der Klimawandel – eine Annäherung

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Schon immer hat sich das Klima auf der Erde gewandelt - und wird das auch in Zukunft tun. Es gab Zeiten auf der Erde völlig ohne Vereisung und Zeiten, in denen große Teile Europas von Gletschern aus dem Norden bedeckt waren. Aber was hat es mit dem Klimawandel auf sich? Und trägt der Mensch dazu wirklich etwas bei?

Autor Helge Peters, 21.02.12

Übersetzung Rima Hanano:

Überall hört man vom Klimawandel. Es gibt Klima-Konferenzen, Experten werden befragt und zitiert, allerorts wird nach Lösungen gesucht und jeder soll etwas tun, damit der Klimawandel gestoppt wird. Um zu verstehen worum es geht geben wir hier einen Einstieg in das komplexe Thema.

Im Rahmen des Consensus Project wurde ermittelt, dass sich die Mehrheit der Klimaforscher (über 97%) einig ist: die aktuelle globale Erwärmung ist menschengemacht. Als die Hauptursache gilt die Verbrennung fossiler Rohstoffe in Form von Erdöl, Kohle und Erdgas ist. Die Zahl derer, die nicht dieser Meinung sind (nur knapp 3%) nimmt immer weiter ab (Stand: 2011).

Der Kohlenstoff in den fossilen Rohstoffen war Jahrmillionen vom Kohlenstoffkreislauf und damit von der Atmosphäre abgeschnitten, was für uns angenehme Lebensbedingungen auf diesem Planeten geschaffen hat. Durch die Förderung und Verbrennung dieser Rohstoffe zur Energiegewinnung gelangen innerhalb kürzester Zeit extreme Mengen an Kohlenstoff in Form von CO2 in die Atmosphäre. Wir gehen hier der Frage nach, was dadurch geschieht und warum das so bedrohlich ist.

Was ist eigentlich das Klima?

Wetter und Klima sind nicht dasselbe. Wetter ist das aktuelle Geschehen in der Atmosphäre, nämlich der Zustand von Parametern wie Temperatur, Niederschlag, Luftfeuchtigkeit, Windstärke und -richtung. Der Begriff Klima ist erst einmal eine statistische Größe. Wird untersucht, wie sich das Klima verändert, werden die Durchschnittswerte des Wetters über einen längeren Zeitraum hinweg betrachtet. Klima ist sozusagen das durchschnittliche Wetter.

Beim Klima geht es darum, Trends zu untersuchen. Ein Extremereignis, wie beispielsweise ein Flutereignis oder ein besonders heißer Sommer, macht noch keinen Klimawandel. Aber die Häufung von Extremereignissen oder eine Steigerung ihrer Intensität über einen gewissen Zeitraum kann ein Symptom des Klimawandels sein.

Wieso wandelt sich das Klima?

Das Klima wandelt sich beständig, auch ohne das Zutun des Menschen, angetrieben von:

  • Veränderungen in der Konstellation von Erde und Sonne (Stichwort: Milankovitch-Zyklen),
  • den Positionen der Kontinente, die sich durch die Plattentektonik verändern,
  • Veränderungen in der Ozeanzirkulation,
  • der Verteilung und Ausdehnung von Gebirgen.

All diese Faktoren steuern die Menge und Verteilung der Energie auf der Erde.

Wichtig für das Klima ist die Zusammensetzung der Atmosphäre. Veränderungen hierin erfolgen ohne den Einfluss des Menschen in der Regel ausgesprochen langsam. Natürlicherweise wird z.B. der Anteil an CO2 durch vulkanische Aktivität und Zersetzung von kohlenstoffreichem Material erhöht und durch Verwitterung und Sedimentation verringert.

Dadurch, dass der Mensch fossiles kohlenstoffreiches Material wie Öl, Kohle und Erdgas in enormem Ausmaß verbrennt, greift er in das natürliche System ein und erhöht den Anteil an CO2 schneller, als durch die natürlichen Prozesse wieder aus der Atmosphäre entzogen werden könnte. Das hat zur Folge, dass sich der Gehalt an CO2 in der Atmosphäre beständig erhöht und das Klimasystem aus dem Gleichgewicht gerät.

Es gab zwar in der Geschichte der Erde immer wieder abrupte Klimaveränderungen, so rapide wie heute hat sich das Klima sehr wahrscheinlich noch nie gewandelt, abgesehen von Extremereignissen wie Meteoriteneinschlägen. Ein Beispiel aus der Erdgeschichte für eine relativ abrupte Klimaveränderung ist das PETM (Paleozän-Eozän Thermales Maximum) vor etwa 55 Millionen Jahren. Die Temperatur stieg, durch den natürlichen Eintrag von etwa 2.000 Gigatonnen CO2 in die Atmosphäre, innerhalb von etwa 10.000 Jahren um circa 5°C an. Dasselbe scheinen wir innerhalb weniger Jahrhunderte zu schaffen. Damals hatte der Eintrag von Treibhausgasen in die Atmosphäre immense Veränderungen in Flora und Fauna zur Folge (Quelle: Zachos et al., 2008). Die Auswirkungen des aktuellen Klimawandels sind noch nicht vollständig abzusehen.

Dass sich das Klima verändert ist also generell etwas Natürliches. Aber der Klimawandel, der zur aktuellen globalen Erwärmung führt, ist nicht natürlich sondern aller Wahrscheinlichkeit nach menschengemacht.

Natürlicher vs. menschengemachter Treibhauseffekt

Die Treibhausgase in der Atmosphäre spielen eine entscheidende Rolle für den Strahlungshaushalt und damit für die Temperaturen auf der Erde. Die wichtigsten sind:

  • H2O (Wasserdampf)
  • CO2 (Kohlendioxid)
  • CH4 (Methan)
  • N2O (Distickoxid oder auch Lachgas)
  • Troposphärisches O3 (ist nicht dasselbe Ozon, das sich weiter oben in der Stratosphäre befindet und dort schädliche UV-Strahlung absorbiert. Der Verlust des Ozons dort wird als Ozonloch bezeichnet, was ebenfalls Auswirkungen auf den Strahlungshaushalt der Erde hat.)

Die Sonne liefert Energie Richtung Erde, indem die Sonnenstrahlung in die Atmosphäre eindringt. Wenn sie auf Wolken und die Erdoberfläche trifft entsteht Wärme, die in Richtung Weltraum zurück strahlt. Treibhausgase und Wolken halten einen Anteil dieser Wärmestrahlung zurück. Dadurch wird die Abstrahlung von Wärme in den Weltraum reduziert und die Erde erwärmt sich. Das ist der berühmte Treibhauseffekt.

Ohne den Treibhauseffekt läge die globale Durchschnittstemperatur nur bei etwa minus 18°C. Man muss aber nun unterscheiden zwischen natürlichem Treibhauseffekt, ausgelöst von natürlicherweise in der Atmosphäre vorkommenden Treibhausgasen, und dem anthropogenen, also menschengemachten, zusätzlichen Treibhauseffekt, der den natürlichen Treibhauseffekt verstärkt und zur aktuellen globalen Erwärmung führt.

Das geschieht, indem zusätzliche Treibhausgase in die Atmosphäre eingetragen werden:

  • Die größte einzelne Quelle von Treibhausgasen derzeit ist die Verbrennung fossiler Brennstoffe wie Erdöl, Erdgas und Kohle, bei der Kohlendioxid (CO2) freisetzt wird.
  • Die Abholzung von Wäldern für die Landwirtschaft oder Bodengewinnung: Lebendige Wälder absorbieren und speichern CO2, während vermoderndes oder verbrennendes Holz Kohlendioxid freisetzt. Mehr Informationen dazu findest Du auch im Wissensartikel  »Wälder – Unsere grüne Lunge«.
  • Der Verlust von Böden, hier vor allem der Permafrostböden, und Feuchtgebieten, wie z.B. Mooren, führt zur Freisetzung von CO2 und Methan. Als Teil des Kohlenstoff-Kreislaufs speichern Böden und Feuchtgebiete Kohlenstoff. Bei Abholzungen und Trockenlegungen von Flächen wird der gespeicherte Kohlenstoff in Form von CO2 und Methan freigesetzt.
  • Methan ist ein weiteres Treibhausgas, das vor allem bei der Nutztierhaltung, beim Reisanbau und bei der Müllentsorgung freigesetzt wird. Mehr Informationen dazu findest Du auch im Wissensartikel »Klimakiller Landwirtschaft«.
  • Viele Düngemittel bestehen zu großen Teilen aus Stickstoff. Im Boden wird nur ein Teil des Elements durch die Pflanzen aufgenommen, der andere Teil wird im Boden in das Klimagas Distickstoffmonoxid (ugs. Lachgas) umgewandelt und freigesetzt.
  • Vom Menschen künstlich hergestellte Treibhausgase wie die FCKWs (Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe) und andere Kühl-, Lösch- und Treibgase wirken aufgrund ihrer Struktur als Treibhausgase.
Quelle: John Cook, SkepticalScience (CC BY-NC 3.0)

Durch die globale Erwärmung steigt außerdem der Anteil des Treibhausgases Wasserdampf in der Atmosphäre: eine warme Atmosphäre nimmt mehr Wasserdampf (H2O) auf. Das verstärkt den Treibhauseffekt durch einen positiven Rückkopplungskreislauf. Außerdem bedeutet mehr Wasser in der Atmosphäre auch mehr bzw. stärkere Niederschlagsereignisse.

Neben den Treibhausgasen tragen weitere Faktoren zu einem Wandel des aktuellen Klimas bei. Dazu zählen Veränderungen in der Bedeckung der Landoberfläche mit Vegetation und der Bedeckung der Meeresoberfläche mit Eis. Schwindet zum Beispiel als Folge des Klimawandels der Eisanteil auf der Meeresoberfläche, verändert sich die Abstrahlung der Erde, der Klimaeffekt wird zusätzlich verstärkt.

Die kurzen Sonnenzyklen sind nicht wichtig

Anders als vereinzelt behauptet spielen Veränderungen in der Sonnenaktivität keine große Rolle für den derzeitigen Klimawandel. Diese Veränderungen in der Sonnenaktivität erfolgen in einem etwa 11-jährigen Zyklus und machen sich im Auftauchen sogenannter Sonnenflecken bemerkbar, deren Häufigkeit zu- und abnimmt. Diese Zyklen lassen sich jedoch nicht mit dem derzeitig gemessenen zunehmenden Trend in der Temperaturveränderung in Zusammenhang bringen (siehe Grafik).

Grafik: Prof. Stefan Rahmstorf, (CC BY-ND)

Der Klimawandel aktuell – wie schlimm ist es schon?

Aktueller wissenschaftlicher Konsens ist, dass uns in diesem Jahrhundert vermutlich ein Anstieg der Temperatur um 2 bis 4°C bevorsteht (Quelle: Rohling et al., 2012). Diese Zahlen klingen nach wenig. Das Verheerende ist jedoch, dass es um die globale Durchschnittstemperatur geht, was die Sache problematisch macht. Wenn man beispielsweise die globalen Temperaturschwankungen zwischen den letzten Kalt- und Warmzeiten betrachtet, liegen die Veränderungen lediglich zwischen Durchschnittstemperaturen von 10° und 16°C (Quelle: Liesemer, 2012) – und während der letzen Kaltzeit, die vor etwa 10.000 endete, war halb Europa unter einem dicken Eispanzer verschwunden. Veränderungen in der globalen Durchschnittstemperatur haben also enorme Auswirkungen. 

Lokale Veränderungen können durchaus geringer, aber auch extremer ausfallen. Außerdem muss man sich klar machen, dass die globale Durchschnittstemperatur, seit es den Menschen gibt, nie mehr als 16,6°C betrug (Quelle: Franken et al., 2012). Derzeit liegen wir bereits bei mehr als 14°C (Quelle: Deutscher Wetterdienst). Wir wissen nicht, wie wir und die Ökosysteme, von denen wir abhängig sind, auf ein wärmeres Klima reagieren.

Der CO2-Gehalt in der Atmosphäre ist seit Beginn der Industriellen Revolution um etwa 40% angestiegen, allein seit 1958 um 25% (Quelle: climate.gov). So lag der Anteil an CO2 in der Atmosphäre vor Beginn der Industriellen Revolution bei 280 ppm (parts per million), was der natürliche Wert einer Warmzeit ist (Quelle: Archer, 2009). Aktuell liegt dieser Wert bereits bei 400 ppm (Quelle: Schiermeier, 2006; Stand Juni 2013). Damit hat der menschengemachte Treibhauseffekt bereits zu einer zusätzlichen Erwärmung von 0,8 °C geführt (Quelle: McKibben, 2012), davon allein innerhalb des 20. Jahrhunderts etwa 0,6°C (Quelle: Schiermeier, 2006)

Globale Durchschnittstemperatur in °C (rot) im Vergleich zum Durchschnitt des 20. Jahrhunderts und Gehalt an CO2 in der Atmosphäre (blau).

Lässt sich der zukünftige Klimawandel voraussagen?

Wie man täglich im Wetterbericht sehen kann, lassen sich Veränderungen im Wetter für einige Tage voraussagen, aber funktioniert das auch für das Klima? In gewisser Weise ja. Beim Klima geht es, wie beschrieben, um Durchschnittswerte über längere Zeiträume. Man muss also überlegen, wie sich diese Durchschnittswerte verändern. Da die Treibhausgase für den derzeitigen Klimawandel eine zentrale Rolle spielen, geht es vor allem darum abzuschätzen, wie viel von diesen Gasen weiterhin ausgestoßen wird und wie viel z.B. in Vegetation und Ozean gespeichert werden kann.

Hier spielen allerdings viele Faktoren hinein, die bisher nicht alle vollkommen abzuschätzen sind. So weiß man zum Beispiel aus der Erforschung des Klimas der näheren und ferneren Vergangenheit sowie durch Computersimulationen und Experimente, dass es innerhalb des Klimasystems zahlreiche Rückkopplungskreisläufe gibt, wie den für den Wasserkreislauf beschriebenen. Sie führen dazu, dass Prozesse sich gegenseitig verstärken oder abschwächen und daher schwer vorhersagbar sind. Außerdem gibt es innerhalb des Klimasystems zahlreiche sogenannte „Kipppunkte„. Werden sie erreicht, könnten Klimabedingungen sich innerhalb kürzester Zeit stark verändern. Wann diese Schalter umgelegt werden ist ebenfalls schwer vorhersagbar.

Einen dieser Kipppunkte bergen beispielsweise die Permafrostböden: bei Erreichen eines bestimmten Temperaturschwellenwertes werden sie vermutlich sehr plötzlich großflächig tauen. Innerhalb kürzester Zeit kann dann sehr viel des in ihnen gespeicherten Kohlenstoffs in Form von Methan (CH4) und Kohlendioxid (CO2) in die Atmosphäre freigesetzt werden und die Erwärmung zusätzlich verstärken. Einen guten Überblick über bekannte Kipppunkte und ihre Konsequenzen gibt die interaktive Karte von 3sat: Klimakipppunkte. Die Voraussagen zum Klimawandel beruhen also immer nur auf dem aktuellen Wissen und werden neuen Erkenntnissen angepasst.

Hat sich der Klimawandel in letzter Zeit verlangsamt?

Innerhalb der letzten zehn Jahre hat sich der Klimawandel scheinbar verlangsamt. Das hat in der öffentlichen Diskussion um die Ursachen des aktuellen Klimawandels die Frage aufgeworfen, ob die Klimasensitivität (die Temperaturerhöhung, die bei einer Verdopplung des CO2-Gehalts in der Atmosphäre erwartet wird, bisher 2 bis 4,5°C) niedriger sein könnte als bisher angenommen und der Klimawandel vielleicht gar nicht so dramatisch ausfällt, wie bisher vermutet.

Die Antwort darauf ist: der vom Klimawandel ausgelöste Temperaturanstieg erfolgt nicht gleichmäßig. Stattdessen ist zu erwarten, dass der generelle Anstiegstrend der Temperatur immer wieder von Phasen mit stagnierenden oder sogar abnehmenden Werten unterbrochen wird. Auch die Computermodelle, mit denen der zukünftige Klimawandel simuliert wird (siehe Grafik), haben solche Phasen vorausgesagt.

Verschiedene Szenarienen. Schwarze Linie: tatsächlich gemessener Temperaturanstieg, gelbe Linie: Simulation. (ETH Klimablog, Autor: Reto Knutti)

Meehl et al. (2011) haben ermittelt, dass die überschüssige Wärme der letzten Jahre vermutlich in tieferen Meeresschichten gespeichert wurde, was die Erwärmung der Oberflächentemperatur kurzzeitig stagnieren ließ (Publikation verfügbar als PDF).

Auch Klimaphänomene wie „El Nino“ und „La Nina“ oder Vulkanausbrüche verzerren das Bild und stören sozusagen den Trend der Klimaveränderung kurzfristig. Der langfristige Trend ist jedoch weiterhin eindeutig, trotz kurzer Phasen von nicht zunehmender Temperatur: es wird immer heißer!

Was passiert, wenn sich das Klima wandelt?

Die Erwärmung der Erde hat weitreichende Folgen:

  • Polkappen und Inlandgletscher schmelzen. Etwa die Hälfte der arktischen Sommermeereisfläche ist schon verschwunden.
  • Der Meeresspiegel steigt. Das IPCC prognostizierte 2007 einen Anstieg von jährlich zwei Millimetern (Studie als PDF), nach einer 2012 veröffentlichten Studie des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK) könnte der Anstieg noch deutlich schneller verlaufen. Das PIK prognostiziert einen Anstieg des Meeresspiegels um 3,2 Millimeter. Mehr dazu: Meeresspiegel steigt laut Studie schneller als erwartet
  • Die Ozeane werden saurer. Schon jetzt sind die Ozeane um 30% saurer und die Atmosphäre über den Ozeanen ist um 5% feuchter geworden (Quelle: McKibben, 2012).
  • Indem sich durch die die globale Erwärmung die Klimazonen, und damit die Verbreitungsgebiete von Tieren und Pflanzen, verschieben, ist die Artenvielfalt bedroht werden. Mehr Informationen dazu findest Du auch im Wissensartikel »Biologische Vielfalt«.
  • Extreme Wetterverhältnisse, wie Stürme, Fluten aber auch Dürren werden vermehrt auftreten.

Diese Veränderung unseres Ökosystems bringen auch mancherorts schwerwiegende Konsequenzen für den Menschen mit sich:

  • Nahrungsversorgung: Landwirtschaftliche Nutzflächen werden sich verschieben und die Produktivität von Weideland wird sich verändern. Zwar wird die weltweite Kapazität zur Nahrungsmittelproduktion vermutlich nicht fallen, aber es können starke Beeinträchtigungen auf nationaler und regionaler Ebene auftreten.
  • Wasservorräte: Auch wenn der Klimawandel höhere Niederschläge mit sich bringen kann, gibt es in einigen Regionen eine höhere Verdunstung.. Dies wird die jetzt schon zu beobachtende regionale Wasserknappheit vor allem in Entwicklungsländern noch weiter verschärfen. Konflikte um den Zugang zu Süßwasser drohen sich daran zu entzünden. Mehr Informationen dazu findest Du auch im Wissensartikel »Mangelware Wasser«.
  • Klimaflüchtlinge: Migration von Menschen, deren Überleben in ihrer ursprünglichen Heimat aufgrund von Trockenheit, Bodenerosion, Desertifikation (fortschreitende Wüstenbildung) und anderen Umweltproblemen nicht mehr gesichert ist, ist keine neue Erscheinung. Doch es ist anzunehmen, dass mit der Zunahme an extremen Wetterphänomenen und regionalen Veränderungen im Klima mehr Menschen zur Migration gezwungen sind. Mehr Informationen dazu findest Du auch im Wissensbeitrag zu »Klimaflüchtlingen«.
 Quelle: John Cook, SkepticalScience (CC BY-NC 3.0)

Gefährlich wird es außerdem, weil wir kurz davor sind, die Spanne an Klimasettings zu verlassen, in denen der Mensch entstanden ist. Wir wissen nicht, was auf uns zukommt und ob wir uns an diesen Wandel anpassen können.

Selbst wenn jetzt sofort keine Treibhausgase mehr ausgestoßen würden, wird sich das Klima weiter verändern und die globale Erwärmung voranschreiten, vermutlich um weitere 0,8°C (Quelle: McKibben, 2012). Der Grund ist, dass wir bereits eine große Menge an Treibhausgasen in die Atmosphäre eingetragen haben. Das Klima reagiert relativ träge, weshalb es sich auch weiter verändern wird.

Was lässt sich gegen den Klimawandel unternehmen?

Es geht nun darum, den Klimawandel in seinem Ausmaß so zu begrenzen, so dass die Folgen für uns in einem Rahmen bleiben, der uns ein Überleben auf diesem Planeten auch weiterhin erlaubt. Die Losungen sind einerseits, den zukünftigen Wandel durch den Stopp von Treibhausgasemissionen aufzuhalten und, soweit das möglich ist, rückgängig zu machen. Ein funktionierender Emissionshandel kann ein wirkungsvolles Instrument sein, um den Ausstoß an Treibhausgasen zu vermindern. Kompensationsmaßnahmen der Treibhausgasemissionen sind beispielsweise  Aufforstungen (siehe hierzu z.B. das Projekt „Plant for the Planet“ und das Wiedervernässen von Feuchtgebieten.

Dauerhaft hilft jedoch nur eine Abkehr von der fossilen Energieindustrie und eine weltweite Energiewende. Hintergründe zur Energiewende erfährst du im Artikel »Die Energiewende – kann sie gelingen?«

Gleichzeitig geht es darum, dass wir uns an den bestehenden und noch kommenden Wandel anpassen, beispielsweise durch verbesserten Küstenschutz, schonendere, effizientere Anbaumethoden und intelligente Städte.

Letzendlich sind wir alle gefragt wenn es darum geht, dem Klimawandel entgegenzuwirken. Das kann Waldschutz im Alltag, Energiesparen, der Kauf von regionalen Lebensmitteln oder ein Spendenbeitrag zum Schutz der Regenwaldes sein. In unserer Rubrik „Handeln“ findest Du viele Tipps.

Buchtipps

Quellen und Links

  • Ein Leitfaden des Klimawissenschaftskommunikators John Cook (Global Change Institut an der Universität von Queensland) basiert auf wissenschaftlichen Publikationen und beleuchtet sowohl die Beweise dafür, dass menschliche Aktivitäten die globale Erwärmung verursachen, als auch die Art und Weise, wie die Argumente sogenannter „Klima-Skeptiker“ in die Irre führen können, verfügbar als PDF.
  • Die Grafik der Zeit veranschaulicht, wie Intensität und Häufigkeit von Stürmen und Überschwemmungen in Deutschland zunehmen, verfügbar als PDF.
  • Die Website klimafakten.de informiert über den Klimawandel und überprüft Argumente der Klimaskeptiker.
  • Die Homepage der Stadt Wien mit Informationen zur klimaschonenden Ernährung.
  • Das Lexikon des Deutschen Wetterdienstes.
  • Klimawiki
  • SciLogs, der Klimawissenschaftsblog.
  • Myclimate – Informiert und bietet die Möglichkeit von Kompensationsleistungen.
  • Climateblog
  • The Consensus Project
  • 350.org
  • Global Powershift
  • Archer, D., 2009. The Long Thaw. How Humans are changing the next 100,000 Years of Earth’s Climate. Science Essentials, Princton University Press, 180 Seiten.
  • Franken, M., Kriener, M., Lee, F., 2012. Wir hatten einen Traum. Zeo2, 4, 20-30.
  • Liesemer, D., 2012. Grad-Wanderung. Natur, 4, 15-24.
  • McKibben, B., 2012. Es wird heiss. Greenpeace Magazin, 6, 20-29.
  • Meehl, G.A., Arblaster, J.M., Fasullo, J.T., Hu, A., Trenberth, K.E., 2011. Model-based evidence of deep-ocean heat uptake during surface-temperature hiatus periods. Nature Climate Change, 1, 360-364, doi:10.1038/nclimate1229.
  • Rohling, E.J. et al. (PALAEOSENS Project Members), 2012. Making sense of palaeoclimate sensitivity. Nature, 491, 683-691, doi:10.1038/nature11574.
  • Schiermeier, Q., 2006. Climate change: A sea change. Nature, 439, 256-260, doi:10.1038/439256a.
  • Zachos, J.C., Dickens, G.R., and Zeebe, R.E., 2008. An early Cenozoic perspective on greenhouse warming and carbon-cycle dynamics. Nature. 451, 279-283, doi:10.1038/nature.
  • Bundeszentrale für politische Bildung: Dossier Klimawandel

Autorin: Ariane Kujau, RESET-Redaktion/ 2013

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