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Hessisches Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie

Grundlagen zum Klimawandel

Wetter, Witterung, Klima

Diese Begriffe beschreiben alle drei das Geschehen in der Atmosphäre. Meteorologische Größen wie Temperatur, Niederschlag oder Windgeschwindigkeit bestimmen, wie sich Wetter, Witterung und Klima an verschiedenen Orten der Erde ausprägen. Allerdings unterscheiden sich die Zeiträume, die jeweils zur Betrachtung herangezogen werden.

Wetter beschreibt den Zustand der Atmosphäre – genauer der Troposphäre, also der untersten Schicht der Erdatmosphäre – an einem bestimmten Ort zu einer bestimmten Zeit. Wetter ist also das jeweils gegenwärtige Geschehen „am Himmel“: Mal regnet es oder ist bewölkt, mal scheint die Sonne, manchmal ist es kalt, manchmal warm, mal stürmisch und dann wieder windstill. Wetter kann von Tag zu Tag und von Ort zu Ort sehr unterschiedlich sein. Besonders einprägsam sind extreme Wetterereignisse, wie sehr heiße oder kalte Tage oder starke Niederschlagsereignisse. Nachzuschauen sind die Daten in der Webanwendung Wetterextreme in Hessen.

Witterung beschreibt das Wetter über einen Zeitraum von wenigen Wochen bis Monaten, also z.B. einen besonders trockenen Sommer, einen milden Winter oder einen stürmischen Herbst.
Die beiden Graphiken zeigen beispielhaft die Niederschlagssummen im Sommer (Juni, Juli, August, links) und Winter (Dezember, Januar, Februar, rechts) an der Station Gießen seit 1950. Im Sommer fällt im langjährigen Mittelwert mehr als 150 mm (1 mm = 1 Liter pro qm), im Winter weniger als 150 mm. In einzelnen Jahren kann es aber auch deutlich trockener oder nasser sein. Graphiken für Mittelwerte über ganz Hessen sind im Witterungsbericht Hessen zu finden.

Klima ist die Statistik über das Wetter. Um das Klima an einem Ort der Erde zu beschreiben, sind Messdaten über mindestens 30 Jahre nötig. Aus diesen 30 Jahren werden Mittelwerte (z.B. der Temperatur, des Niederschlages oder der Sonnenstunden im Jahr oder in einer Jahreszeit) berechnet und Schwankungsbreiten berücksichtigt. Es wird also nachgeschaut, wie gleichmäßig oder ungleichmäßig die Witterung über den Zeitraum war. Außerdem gehen in die Betrachtung des Klimas die für eine Region typischen Extremwerte ein.

Von Klimawandel spricht man daher, wenn sich die Mittelwerte, die Schwankungsbreiten oder die Extremwerte langfristig ändern. Um eine solche Änderung festzustellen und der Definition von Klima gerecht zu werden, vergleicht man üblicherweise zwei 30-jährige Perioden miteinander.

In der Erdgeschichte gab es mehrfach Klimaveränderungen, die durch natürliche Faktoren wie Schwankungen der Sonneneinstrahlung (Änderungen der Erdbahnparameter/Sonnenaktivität) oder Vulkanausbrüche ausgelöst wurden. Die rasanten klimatischen Änderungen, die seit Ende des 19. Jahrhunderts zu beobachten und durch Messdaten zu belegen sind, sind im Gegensatz dazu sehr eindeutig auf den anthropogenen – also menschgemachten – Einfluss zurückzuführen.

Der Treibhauseffekt

Die Temperaturen auf der Erde wären viel niedriger, gäbe es keine Atmosphäre: Bestimmte Gasteilchen in der Luft sorgen dafür, dass Wärmeenergie zurückgehalten wird und nicht ungehindert ins Weltall abstrahlen kann. Ähnlich wie in einem Gewächshaus erwärmen sich Luft und Erdoberfläche, daher spricht man von dem Treibhauseffekt.

Wenn die Erde keine Atmosphäre hätte, wäre es extrem kalt: Im Mittel über den ganzen Globus, Tag und Nacht, Sommer und Winter, läge die Temperatur bei -18 °C – tatsächlich sind es aber im Mittel +15 °C. Das liegt daran, dass die Atmosphäre wie eine wärmende Decke über der Erde liegt. Bestimmte Anteile der Luft – die sogenannten Treibhausgase – nehmen die von der Sonne kommende Strahlung (Licht) auf und erwärmen sich. Diese Wärme geben die Luftmoleküle in alle Richtungen gleichmäßig wieder an ihre Umgebung ab, ein Teil davon strahlt also auch in Richtung Erdoberfläche ab. In der Folge erwärmt sich der Erdboden wie auch die darüber liegende Luft. Dieser natürliche Treibhauseffekt verursacht den oben genannten Temperaturunterschied zwischen -18 °C und +15 °C.

Die Atmosphäre enthält von Natur aus viele Treibhausgase, vor allem Wasserdampf und Kohlenstoffdioxid (CO2), aber auch Methan (CH4) und Lachgas (N2O). Die Menschheit emittiert aber seit inzwischen über 150 Jahren zunehmend zusätzliche Mengen dieser Treibhausgase in die Atmosphäre. Besonders die durch Industrie, Landwirtschaft und andere menschliche Aktivitäten verursachten Emissionen von CO2, Methan und Lachgas führen inzwischen zu einer messbaren Erhöhung der globalen Mitteltemperatur. Dieser anthropogene Treibhauseffekt sorgt dafür, dass die Temperatur sich im globalen Mittel der letzten 30 Jahren (1989-2018) im Vergleich zum Beginn des letzten Jahrhunderts (1880-1910) bereits um über 1 °C erhöht hat.

Ist 1 °C viel?

Das kommt darauf an! Von Tag zu Tag ist ein Temperaturunterschied von 1 °C nicht viel. Ein langfristiger Mittelwert von nur 4 °C kälter als heute würde aber bereits den Einsatz einer Eiszeit nach sich ziehen. Daher ist im langfristigen Mittel eine Erwärmung um 1 °C erheblich. Weltweit haben sich Natur und Mensch an das aktuelle Klima angepasst. Ändert sich das Klima, ändern sich Lebens- und Umweltbedingungen. Dies kann so schnell gehen, dass die Anpassungsfähigkeiten von Natur und menschlicher Gesellschaft überfordert sind. Schon bei einem weiteren Temperaturanstieg um nochmal 1 °C würden viele natürliche Systeme auf der Erde unumkehrbar aus ihrem Gleichgewicht gebracht.

Klimawandel in Hessen

Der Klimawandel ist schon jetzt spürbar und schlägt sich in Beobachtungsdaten nieder. Die zukünftige Entwicklung des Klimas ist vom Verhalten der Menschheit weltweit abhängig. Weitere Klimaänderungen und Folgen des Wandels werden auch in Hessen zu beobachten sein.

Die durchschnittliche Temperatur ist gestiegen, aber auch Extremereignisse wie Starkregen oder Hitzetage bzw. –wellen treten häufiger auf. Wie wird das Klima der Zukunft in Hessen aussehen? Das hängt davon ab, wie viele Treibhausgase (weltweit, aber auch in Deutschland und Hessen) noch emittiert werden. Die sogenannten repräsentativen Konzentrationspfade (RCP – Representative Concentration Pathways) gehen von unterschiedlichen Mengen an Treibhausgasen aus, die bis Ende des Jahrhunderts ausgestoßen werden. Unter der Annahme dieser Pfade werden mit Computermodellen mögliche Klimaentwicklungen in der Zukunft (meist bis 2071-2100) simuliert.

Wenn sehr engagierter Klimaschutz betrieben wird und die Emissionen weltweit deutlich abnehmen, kann die globale Erwärmung vielleicht auf unter 2 °C (gegenüber der vorindustriellen Zeit, d.h. knapp 1 °C gegenüber der heutigen Temperatur) begrenzt werden. Dieses Szenario wird „Klimaschutz-Szenario“ (RCP 2.6) genannt. Wird hingegen so weitergemacht wie bisher, wird die Erwärmung weltweit und auch in Hessen deutlich stärker ausfallen („Weiter-wie-bisher-Szenario“ RCP 8.5).

Die Auswertungen zeigen, dass es in allen Jahreszeiten in Zukunft in Hessen wärmer werden wird. In allen Fällen ist die Erwärmung bis zum Ende dieses Jahrhunderts im „Weiter-wie-bisher-Szenario“ signifikant stärker als im „Klimaschutz-Szenario“. Aber nicht nur die mittlere Temperatur erhöht sich.

Die beiden Karten (s.u.) zeigen die zu erwartende Änderung der Anzahl der Hitzetage in Hessen (Tageshöchstwert > 30 °C), die für das „Klimaschutz-Szenario“ (links) und das „Weiter-wie-bisher-Szenario“ (rechts) zu erwarten sind. Verglichen wird jeweils der Zeitraum 2071-2100 mit der sogenannten Referenzperiode 1971-2000. In dieser traten in Hessen nur etwa 6 Hitzetage pro Jahr auf (Mittelwert über ganz Hessen und über 30 Jahre).

Das „Klimaschutz-Szenario“ zeigt eine mittlere Zunahme von drei Hitzetagen pro Jahr (Bandbreite: +0,1 bis +6,7 Hitzetage pro Jahr), nach dem „Weiter-wie-bisher-Szenario“ wäre zukünftig mit 21 zusätzlichen Hitzetagen pro Jahr (Bandbreite: +2,0 bis +48,2 Hitzetage pro Jahr) zu rechnen.