Energieaustausch an der Erdoberfläche: Wie Klima im ganz Kleinen entsteht

Nicht nur FES-Umfragen zeigen, dass immer mehr Wahlbürger dem Politik-Betrieb in Deutschland misstrauen. Demokratie ist was Feines - aber was wird aus ihr, wenn ihre entscheidenden Vertreter die komplexen Zusammenhänge der Gegenwart nicht mehr begreifen? Wenn sie alte Erfolgsrezepte immer wieder neu aufwärmen, weil ihnen vor der Komplexität der Welt graust? - Nö, wir nennen an dieser Stelle keine Namen. Aber ein Thema: das Klima.

Das ist das, wozu mittlerweile jeder eine Meinung und eine Haltung hat. Manche haben auch Standpunkte und verteidigen sie wie eine Ritterburg. Manche legen auch qua Amt einfach fest, dass es einen Klimawandel nicht gibt und alles normal ist, was die Nachrichten zeigen. Ein Grad mehr oder zwei, wen juckt das?

Hat das Juni-Hochwasser etwas mit dem Klimawandel zu tun? – Im Einzelnen nicht. Jeder Meteorologe wird das bestätigen. Es war ein Hochwasser, wie es aller 100, 150 Jahre mal auftauchen kann. Rein statistisch. Dumm nur, dass das letzte “Jahrhunderthochwasser” erst 11 Jahre zurücklag. Und das vorletzte 16 Jahre. Und zwischendurch gab’s noch zwei etwas heftigere Hochwasser in Sachsen – 2010 und 2011. Da muss man nicht zum Nordpol schauen oder nach Amerika. Die Dichte der Extremereignisse hat auch in Sachsen schon spürbar zugenommen. Dazu reicht das seit ungefähr 15 Jahren messbar erhöhte Temperaturniveau von 1 Grad völlig aus. Messbar auch in Sachsen.

Aber Temperatur ist immer nur eine Messgröße. Nichts anderes. Dahinter steckt, was manche Schüler im Geografieunterricht gelernt haben – und viele auch nicht: ein Energiekreislauf. Der im ganz Großen beginnt, nämlich beim Energiehaushalt der Erde, der sich aus permanenter Energiezuführung von der Sonne speist – kurzwellige Strahlung, die in Teilen reflektiert und absorbiert wird, in Teilen aber auch wieder zurückreflektiert wird und die Energiemenge in der Erdatmosphäre erhöht, wenn die Abstrahlung in den Weltraum geringer ausfällt. Stichwort: Treibhauseffekt. Wenn mehr Treibhausgase in der Atmosphäre sind, erhöht sich dieser Effekt.Manche Forscher wundern sich dieser Tage, dass die Temperaturen vorerst auf diesem höheren Level zu verharren scheinen. Aber wenn die Erdatmosphäre nur eine Art Temperaturregler wäre, bräuchte es keine Meteorologen. Sie ist es aber nicht. Sie ist eine große Energieumwandlungsmaschine. Im Kleinen und Allerkleinsten – und im Großen.

Thomas Foken, seit 1997 Professor für Mikrometeorologie Bayreuth, beschäftigt sich sehr intensiv mit dem Klima im Kleinen. 2012 demonstrierte er es wissbegierigen Besuchern der Landesgartenschau in Bamberg mit “typischen Lokalklimata”. Wer’s nicht glaubt, dass auch sein Steingarten ein ganz spezielles Mini-Klima hat und der große Park in der Stadt auch, der kann’s hier nachlesen. Das Buch baut auf Fokens Demonstrationen von 2012 auf. Und während die meisten Meteorologen gern den ganzen Erdball einblenden, wenn sie den großen Energiefluss versuchen zu erklären, verpasst Foken seinen Lesen quasi eine Lupe und zeigt ihnen, wie der Energieaustausch auf kleinstem Raum beginnt. Auf der Wiese, auf der die präzisen Messinstrumente stehen, genauso wie am Waldrand, in der Teichsenke, in der Kaltluftschneise in der Stadt, über rauhem Grund oder ebenen Flächen wie Wasser, Eis und Schnee.

Er erklärt, wie das mit der Sonneneinstrahlung funktioniert, warum der Schnee nicht taut, obwohl an sonnigen Wintertagen doch die Sonne “voll draufknallt”, warum der Sand am Strand in kürzester Zeit knallheiß wird – darunter aber alles kühl bleibt. Er erklärt, wie sich die kurzwellige Strahlung der Sonne umwandelt in langwellige Strahlung. Er zeigt aber auch, wie die lokalen Klein-Klimata auf der Erdoberfläche die Verhältnisse in den Luftschichten darüber verändern – was dann auch zu diversen bekannten Schichtungen führt.

Energie heißt auch, dass Luftgebilde in Bewegung kommen – vertikal wie horizontal. Kalte Luft sinkt nach unten, warme steigt auf. Wind ist Energie. Weshalb Foken natürlich weiter hinten im Buch auch auf die regenerativen Energien eingeht. Und auch erläutert, warum es aus ökonomischer und windenergetischer Sicht keinen Sinn macht, die Landschaft “zu verspargeln”. Eine Vision aber, die die Verfechter von Kohleverbrennung immer wieder ins Feld führen. Wohl auch, weil sie von der Sache eigentlich keine Ahnung haben.

Energie bedeutet aber auch: Luft wird mit der Erwärmung aufnahmefähiger für Feuchtigkeit. Nicht weil der Sauerstoff durstig wird, sondern weil Wasserdampf leichter ist als Sauerstoff. Verdunstung findet also überall statt – je mehr Energie in der Luft ist, umso mehr Wasserdampf steigt auf und kondensiert in höheren, kälteren Luftschichten zu Wolken. Die dann in der Regel mit den großen Windströmungen wandern. Bis die unter ihnen liegende warme Luftblase auf eine kalte Luftblase trifft. Dann kommen die Wassermassen wieder runter. So wie Anfang Juni über den mitteleuropäischen Mittelgebirgen, als richtig feuchtigkeitsgeladene Luftmassen vom Mittelmeer auf die kalte Luftfront aus polaren Breiten traf.Je mehr Energie in der Luft ist, umso heftiger fallen solche Ereignisse aus. Und da konstant mehr Energie in der Erdatmosphäre ist als noch Mitte des 20. Jahrhunderts, kommt es nachweisbar häufiger zu solchen extremen Entladungen. Das müssen nicht immer sintflutartige Regenfälle sein. Das können auch Orkane sein oder Hagelschläge. Und der Mensch trägt dazu bei, die Phänomene noch zu verstärken. Indem er zum Beispiel die Verdunstung erhöht, weil er Wälder abholzt, die von Natur aus Wasserspeicher sind. Es sind nicht nur die Sachsen, die hier konsequent weiter sündigen.

Sie verbauen auch immer mehr Ackerflächen, bauen dafür Straßen, Parkplätze – Ergebnis ist: Auch immer mehr Boden fällt als Wasserspeicher aus. Landnutzung ist ein Extra-Kapitel bei Foken. Denn das sind nicht nur die Klein-Klimata, die er detailliert beschreiben kann – hier kann er auch sichtbar machen, wie vor Ort auf kleinstem Raum der Mensch dafür sorgt, dass es entweder mehr Verdunstung gibt oder weniger, bessere Wasserspeicher oder schlechtere. Hierher gehört auch das Thema Erosion – was nicht nur die Wassererosion betrifft, die wertvolle Böden in die Flüsse spült, sondern auch die Winderosion. Er erinnert an die in den letzten Jahren in Mecklenburg-Vorpommern beobachteten Sandstürme, die sogar schwere Massenkarambolagen verursachten.

Der Grund ist simpel: In den vergangenen 50 Jahren wurde für die industrielle Landwirtschaft fast alles auf den Feldern beseitigt, was den immer größeren Maschinen im Weg war. Nicht nur die Feldraine, sondern auch die gepflanzten oder teilweise aus Steinen errichteten Schutzwälle, die die Felder vor den einfallenden Winden schützten. Das haben selbst unsere Vorfahren vor 1.000 und mehr Jahren begriffen. Am Mittelmeer, in Irland, Frankreich – aber auch teilweise in sächsischen Hochlagen sieht man noch Reste solcher Schutzwälle. Meist in einem Abstand von ungefähr 100 Metern – genau jener Distanz, die einfallende Winde daran hinderte, einfach übers Feld zu fegen und die Erde mitzunehmen.

Das Kleine hat eine Menge mit dem Großen zu tun. Und die Wirkungen menschlichen Tuns bekommt der Mensch meist in einer Form zu spüren, die er mit seinem eigenen Handeln nicht direkt verbindet.

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EAGLE-Starthilfe. Energieaustausch an der Erdoberfläche
Thomas Foken, Edition am Gutenbergplatz Leipzig 2013, 14,50 Euro

Das Buch ist mit vielen Formeln gespickt, weil auch die Mikrometeorologen gern mathematisch berechnen wollen, was sie in Wald und Flur messen und beobachten. Das ist recht kompliziert. Die Formeln machen eher deutlich, wie hochkomplex energetische Austauschprozesse in der Atmosphäre vor sich gehen. Aber wer wissen möchte, wie Nebel entstehen oder Kaltluftzellen sich verhalten, der findet es auch. Es ist ein Buch – wie es die Eintaktung in die Reihe “EAGLE-Starthilfe” zeigt – für Leute, die sich ernsthaft mit dem Thema beschäftigen wollen. Das können auch Schüler und Lehrer sein, Politiker gern auch mal. Irgendwann kann man die alten, faulen Ausreden nicht mehr hören.

Wir wünschen uns gebildetere Politiker. Auch bei diesem Thema.