R. REVELLE 1953 fand, dass die Meerwasser wegen eines leicht basischen Zustandes in ihrer Aufnahmefähigkeit eng begrenzt sind. REVELLE wertete 14C-Messungen an Eiskernen aus und errechnete hieraus den Anteil des atmosphärischen CO2, der sich tatsächlich im Meer löste. Er kam auf nur 20 %. Seine Schlussfolgerung war daraufhin, dass ein Anstieg des atmosphärischen CO2 von etwa 40 % in den folgenden Jahrhunderten möglich wäre.
Die zwei schwedischen Meteorologen B. BOLIN und E. ERIKSON fanden parallel hierzu heraus, dass die Zeiträume eine große Rolle spielen und die Vermischung in die Tiefe sich über hunderte bis tausende von Jahren vollzieht. Wie es sich um die CO2-Konzentration verhielt, konnten nur Messungen über größere Zeiträume zeigen. Messungen an Stationen in Skandinavien misslangen – sie waren vom Rauschen überlagert.
In Kalifornien war es CH. D. KEELING jedoch gelungen, eine rauschfreie Messtechnik zu entwickeln. REVELLE und SUESS holten ihn zu ihrer Scripps Institution of Oceanography und verschafften ihm einen Etat11. Eine geeignete Messstelle wurde am Mona Loa auf Hawaii gefunden, und KEELING begann seine Messungen, die zunächst auf die Ermittlung einer Referenzkonzentration abzielten.
1958 war KEELING damit fertig, und zwei Jahre später konnte er mitteilen, dass in der Tat die Konzentration anstieg, und auch noch mit Steigerungsraten, die mit den von REVELLE errechneten Werten übereinstimmte. Die Messungen am Mona Loa werden bis in die Gegenwart fortgesetzt. Der sich ergebende Kurvenverlauf ist heute unter dem Begriff Keeling-Kurve bekannt und in der Grafik der Abb. 5‑4 wiedergegeben.
Die Keeling-Kurve stellt unter Beweis, dass und wie die CO2-Konzentration ansteigt. Dies ist ihre einzige, jedoch überaus bedeutsame Aussage. Über die Erdtemperatur, das Meeresspiegelniveau und andere zivilisatorisch relevante Parameter und insbesondere deren weitere Entwicklung sind aus der Keeling-Kurve allein keine Aussagen möglich – hierzu bedarf es weiterer Nachweise, wie sie heute in den sogenannten Klimamodellen geliefert werden.
links die KEELING-Kurve, fortgeführt bis in die Gegenwart; Quelle: Scripps CO2-Programm; rechts Charles Keeling bei der Verleihung der National Medal of Science durch Präsident George W. Bush; Quelle: National Science Foundation
Über die bis zu KEELING erreichten Fortschritte in der Atmosphärenforschung gibt die Zeitleiste der Abb. 5‑5 in der Zusammenfassung Auskunft.
Zeitleiste zur Atmosphärenforschung 1930–1960; Quelle: Grafik jg in J. Mason, Zwei Jahrhunderte Klimageschichte, Teil 2
Die Jahre nach 1970 waren in der Klimaforschung vor allem fünf Gebieten gewidmet:
Dem Nachweis der anthropogenen Herkunft des CO2-Anstiegs,
der Gewinnung einer verlässlichen Datengrundlage in den zivilisationsrelevanten Klimaparametern wie Temperatur und Meeresspiegel, Eisbedeckung, Sättigung der Meere,
der Rückschau in die tiefe Vergangenheit der Klimageschichte der Erde,
ein tieferes Verständnis der klimarelevanten Bestandteile der Atmosphäre, nicht nur von CO2,
der Simulation der Zukunft mit immer komplexeren Klimamodellen.
Da die von KEELING gemessenen Steigerungsraten ziemlich genau den durch Verbrennung fossiler Brennstoffe erwarteten Werten entsprach, wurde schnell unterstellt, dass der Anstieg auf die Tätigkeit und Wirtschaftsweise des Menschen zurückgeführt werden kann, also anthropogen ist. Dass dies nicht nur ein statistischer Zusammenhang ist, wurde auf folgende Weise nachweisbar:
Berechnung der freigesetzten Mengen aus nationalen Statistiken,
Ermittlung des aus Verbrennung stammenden CO2-Anteils aus dem Isotopenverhältnis und
Hinzunahme der O2-Konzentration als Indikator für Verbrennung / Vulkaneruptionen12
Abb. 5‑6 zeigt in der Tat, dass sich die anthropogenen CO2-Emissionen aus Verbrennung und die atmosphärische CO2-Konzentration im Gleichlauf bewegen.
Systematische Temperaturmessungen im heutigen Sinn wurden erst seit den 80er Jahren des 19. Jahrhunderts durchgeführt (Deutschland 1881). Echte Messungen waren erst seit G. GALILEI zuverlässig möglich, der mit seinem Thermoskop ein erstes Thermometer baute; G. F. SAGREDO fügte eine Skala hinzu und soll am 12. Juli 1613 mit systematischen Messungen begonnen haben – sie gelten als die erste Aufzeichnung von Wettertemperaturdaten. Für die Jahrhunderte davor gibt es einzelne Klimaberichte oder -erwähnungen in historischen Dokumenten.
Jährliche globale Kohlenstoffemissionen aus fossilen Brennstoffen und Zementherstellung gegen Werte in der Atmosphäre; Quelle: u.a. Keeling und Whorf 1999; WI 2000b
Die reale „Fieberkurve“ der Erde, nördliche Halbkugel, gewichteter Durchschnitt Land-Luft-Meer; die gestrichelte Kurve verbindet (korrigierte) Messungen, die dick ausgezogene ist ein gleitendes 9-Jahresmittel, das die Tendenzen deutlicher macht, genormt auf den Mittelwert 1961–1990; Quelle: Jones u.a. 2000, 2001
Anmerkung: Die absolute Temperatur erhält man durch Addition von 14,0 °C
Temperaturen der letzten 1000 Jahre, nördliche Halbkugel, nach verschiedenen Autoren und Recherchetechniken (Baumjahresringe, Bohrkerne etc.); man vergleiche die Daten der Abb. 4-3; Quelle: Mann u.a. 1999, Jones u.a. 1998, 2000, 2001, Briffa u.a.1998, Huang u.a. 2000, Pollack u. Huang 2001
Für weiter zurückliegende Zeiten halfen die Analyse von Baumringen oder Fluss-Sedimenten, und vor allem die die Analyse von Bohrkernen im Eis der Antarktis. Über was man gesichert verfügt, zeigen Abb. 5‑7 und Abb. 5‑8.
Die Veränderung des Meeresspiegels lässt sich seit ca. 1995 recht einfach über Satellitenmessungen beobachten; mit der Ergänzung aus Tidenmessungen in früheren Jahren ergibt sich auch hier ein zunächst nur statistisch gesicherter Anstieg, s. Abb. 5‑9. Er wird durch die zunehmende Schmelze des polaren Eises erklärt.
1971 wurde durch die Untersuchungen von S. I. RASOOL und S. H. SCHNEIDER13 klar, dass es auch Gegenspieler für das CO2 gibt: Aerosole in der Atmosphäre sorgen für Abkühlung und kupieren damit den Temperaturanstieg, was der renommierte R. BRYSON 1974 unterstützte. Sogar eine neue Eiszeit durch Aerosole schien vorstellbar.
Ihre Ergebnisse spielten auch eine Rolle, als es 2013 darum ging, die durch Messergebnisse belegte Pause im Temperaturanstieg zwischen 1998 and 2012 („Hiatus”) zu erklären. Das Intermezzo, das zu vielen Spekulationen Anlass gab, wurde schließlich offiziell mit der Kurzformel zu Ende gebracht:
„Heating is still going on. It’s just not in terms of the surface air temperature.”14
