Mit Folgen der globalen Erwärmung werden zahlreiche, die Menschheit und die ganze Welt betreffende Veränderungen umschrieben. Globale Erwärmung ist der beobachtete und prognostizierte Trend zu einer höheren globalen
Durchschnittstemperatur mit Folgen wie steigende Meeresspiegel, schmelzende Gletscher, Verschiebung von Klimazonen, Vegetationszonen und Lebensräumen, verändertes Auftreten von Niederschlägen, stärkere oder häufigere
Wetterextreme wie Überschwemmungen, Stürme und Dürren, Ausbreitung von Parasiten und tropischen Krankheiten sowie mehr Klimaflüchtlinge.
Massenmedien sprechen in diesem Zusammenhang verschiedentlich von einer „Klimakatastrophe“. Einige der Folgen sind im Klimawandelindex quantitativ zusammengefasst.

Während über die Ursachen der globalen Erwärmung weitgehend Einigkeit besteht[1] (hauptsächlich menschliche Emissionen von Treibhausgasen), werden ihre Folgen intensiv erörtert (siehe auch: Kontroverse um die globale Erwärmung). Einige Folgen sind bereits jetzt spürbar, andere werden erst für die Zukunft erwartet.

Nach einer Studie des Stockholm Resilience Centre von 2009 ist der ermittelte
Grenzwert für den Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre bereits um 11 % überschritten, so dass der anthropogene Klimawandel nach dem Artensterben das zweitgrößte globale ökologische Problem darstellt; er ist dabei auch ein wesentliches Merkmal des Anthropozäns sowie eine der Folgen der Hemerobie.

Eine Karte der prognostizierten globalen Erwärmung zum Ende des 21. Jahrhunderts. In diesem verwendeten HadCM3-Klimamodell beträgt die durchschnittliche Erwärmung 3 °C. Bis 2100 wird sich die Erde nach Angaben des IPCC um 1,1 bis 6,4 °C erwärmen, je nach Menge der ausgestoßenen Treibhausgase und der genauen Klimasensitivität.

In welchem Ausmaß die Durchschnittstemperatur im Laufe des 21. Jahrhunderts ansteigt, hängt insbesondere von der Menge an Treibhausgasen ab, die ausgestoßen werden. Der Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC, Zwischenstaatlicher Ausschuss für Klimaänderungen) geht in seinem aktuellen Vierten Sachstandsbericht davon aus, dass sich die globale Durchschnittstemperatur bis 2100 abhängig vom weiteren Anstieg der Emissionen um 1,1 bis 6,4 °C erhöht.[2]

Steigende Durchschnittstemperaturen verschieben das Temperaturspektrum. Während extreme Kälteereignisse seltener auftreten, werden außergewöhnliche Hitzeereignisse wahrscheinlicher. Wegen der möglichen Auswirkungen auf menschliche Sicherheit, Gesundheit, Wirtschaft und Umwelt hat die globale Erwärmung große Risiken, kann sich aber örtlich und regional auch positiv auswirken. Einige Veränderungen der Umwelt, die Menschen und Ökosysteme
gemeinsam betreffen, sind schon wahrzunehmen. Dazu gehören steigende Meeresspiegel, Gletscherschmelze oder statistisch signifikante Abweichungen vom gewöhnlichen Wettergeschehen (siehe unten). Ob diese und weitere Folgen eintreten und wie stark sie sein werden, wird dabei recht unterschiedlich eingeschätzt. Die Auswirkungen des Klimawandels prägen sich regional und lokal ganz unterschiedlich aus und haben individuelle Folgen.

Die Klimamodelle beschreiben derzeit auf globaler Ebene die Folgen recht gut, können diese jedoch auf regionaler Ebene nur recht unsicher abschätzen.[3]

Wie stark die Veränderungen sein werden, hängt davon ab, wie rasch der Klimawandel fortschreitet. Falls er in sehr kurzer Zeit erfolgen sollte, werden sowohl die ökonomischen Anpassungskosten als auch die Einflüsse auf die Natur voraussichtlich drastisch spürbar sein. Der Erwärmungstrend setzt absehbar nicht nur die Ökosysteme, sondern auch Milliarden Menschen enormen Belastungen z. B. hinsichtlich der Wasserversorgung aus.

Dem IPCC zufolge weisen von 29.436 Serien mit Beobachtungsdaten aus 75 Studien, die signifikante Veränderungen in physikalischen oder biologischen Systemen aufzeigen, 89 % mit den Erwartungen über eine erwärmte Welt übereinstimmende Veränderungen auf.[4] Mit über 28.000 Datensätzen zu biologischen Veränderungen ist Europa hierbei deutlich überrepräsentiert, doch dass hiervon 90 % eine mit der Erwärmung übereinstimmende Veränderung anzeigen macht das Ergebnis auch sehr robust. In anderen Regionen und weltweit zu den physikalischen Systemen liegen deutlich weniger Datensätze vor, deren Kongruenz mit dem Erwärmungssignal allerdings mit 88 % bis 100 % ebenfalls sehr hoch liegt.[5]

Eine der bereits sichtbaren Folgen der globalen Erwärmung ist das zeitlich veränderte Auftreten der Jahreszeiten in klimatischer Hinsicht (nicht astronomischer). Der Frühling beginnt regional unterschiedlich fast zwei Wochen früher,[6]wie beispielsweise das Wanderverhalten von Zugvögeln zeigt. Eine Untersuchung über das Verhalten von 130 Tierarten zeigte eine durchschnittliche Vorverschiebung arttypischer saisonabhängiger Verhaltensweisen um 3,2 Tage pro Jahrzehnt. Nördlich des 45. Breitengrades (etwa die Höhe von Turin in Norditalien) lebende Tiere wiesen dabei sogar eine Abweichung um 4,4 Tage je Dekade auf.[7]

Auch phänologische Beobachtungen an Pflanzen zeigen die Erwärmung an. Im Mittel beginnt die Blattentfaltung und Blüte in Europa 2,4–3,1 Tage pro Dekade, in Nordamerika 1,2–2,0 Tage pro Dekade früher.[8] Der Jahresgang des Kohlenstoffdioxidgehalts der Atmosphäre, der auf der Nordhalbkugel im Winter sein Maximum erreicht, bestätigt ebenfalls die Verfrühung des Frühjahrs. Der Rückgang zum sommerlichen Minimum trat bereits Ende der 1990er Jahre 7 Tage früher ein als 1960.[9] Eine Folge für die Fauna ist die Verschiebung gewohnter Rhythmen. Für bestimmte untersuchte Vogelarten, etwa die Kohlmeise, wurde festgestellt, dass ihre Jungen verstärkt mit Nahrungsproblemen zu kämpfen hatten. Da sich der Lebenszyklus einer als Hauptnahrungsquelle dienenden Raupenart zeitlich nach vorne verlagert hatte und die Vögel mit ihrem Brutverhalten nur teilweise nachfolgen konnten, verlieren die Jungvögel eine wichtige Nahrungsgrundlage.[10]

Desgleichen wird eine Verspätung der Herbstphasen beobachtet, sichtbar am Beginn der Laubverfärbung. Diese Veränderungen variieren jedoch stärker und sind nicht so stark wie die der Frühjahrsphasen ausgeprägt. In Europa hat sich der Zeitpunkt der Laubverfärbung in den letzten 30 Jahren um 0,3–1,6 Tage pro Dekade verspätet. Insgesamt hat sich die Vegetationsperiode in den letzten drei bis fünf Jahrzehnten um bis zu 3,6 Tage pro Jahrzehnt verlängert.[8]

Eine weitere Folge ist das vorgezogene Aufbrechen von See- und Flusseis, dem das verspätete Einfrieren im Winter entspricht. Zwischen 1846 und 1995 froren Seen und Flüsse auf der Nordhalbkugel mit einer durchschnittlichen Verzögerung von 5,8 Tagen je Jahrhundert später zu, und gleichzeitig brach das Eis auf ihnen im Durchschnitt 6,5 Tage je Jahrhundert früher auf.[11]

Bedingt durch die fortschreitende globale Erwärmung wird die Wahrscheinlichkeit regionaler Wärmerekorde steigen. Eine statistische Analyse zeigte, dass sich bereits im Jahrzehnt 2000–2010 die Wahrscheinlichkeit für regionale Temperaturrekorde monatlicher Durchschnittstemperaturen verfünffacht hat.[12]
Die Hitzewelle in Europa des Jahres 2003 sowie die Hitzewelle, die beispielsweise die Entstehung der Wald- und Torfbrände in Russland 2010 begünstigte, wäre ohne die menschengemachte globale Erwärmung mit hoher Sicherheit nicht aufgetreten. In einer statistischen Analyse der global verfügbaren Temperaturdaten verglichen Hansen et al. die Wahrscheinlichkeit für das Eintreten extremer Wärmeereignisse, also Temperaturen, deren Wert um mehr als 3 Sigma vom Mittelwert abwichen. In der zugrundegelegten Referenzperiode war dies definitionsgemäß nur auf einem Gebiet zu beobachten, das 0,1 % bis 0,2 % der Erdoberfläche entsprach. Als Vergleichsperiode wurde der Zeitraum von 2006 bis 2011 gewählt, der global um etwa 0,6 K wärmer war. Bereits diese auf den ersten Blick geringe Erwärmung führte dazu, dass die Fläche, auf der in dieser Zeit Hitzewellen mit Temperaturen größer als drei Sigma auftraten, ein Gebiet betraf, das zwischen 4 % und 11 % der Erdoberfläche groß war. Bei einer weiteren Erwärmung um 1 Kelvin, wie sie etwa um das Jahr 2060 möglich sein wird, werden derartige Wärmeanomalien, die heute als 3 Sigma-Ereignisse gelten, also mit einer Wahrscheinlichkeit von 0,13 % auftreten, die neuen normalen Durchschnittstemperaturen sein, und heutige 5-Sigma-Wärmeanomalien werden dann so wahrscheinlich sein, wie es gegenwärtig 3-Sigma-Wärmeanomalien sind (5 Sigma entsprechen einer Wahrscheinlichkeit von einem Ereignis pro eine Million Jahre).[13]

Eine globale Erwärmung um 4 °C würde in einigen Regionen der Tropen zu jährlich beobachtbaren Durchschnittstemperaturen führen, die ohne eine derartige Erwärmung des Planeten sonst nur einmal alle eine Million Jahre auftreten würde.[14]

Pro Grad Celsius ist mit einer Verschiebung der Klimazonen um 100–200 km nach Norden zu rechnen.[15] Einer 2015 veröffentlichten Arbeit zufolge haben sich im Zeitraum 1950–2010 durch die globale Erwärmung für 5,7 % der weltweiten Landfläche die Klimazonen hin zu wärmeren, trockeneren Klimaten verschoben.[16]

Verschiebung der Klimazonen nach dem Worst-Case-Szenario (A1FI) des IPCC: +2,4 bis 6,4 °C bis 2100 durch starkes Wirtschafts- und Bevölkerungswachstum mit intensivem Verbrauch fossiler Energie, ab 2050 Absenkung der Emissionen durch Verwendung alternativer Energieformen. Die 13 gezeigten Klimazonen entstanden aus der Vereinfachung der effektiven Klimaklassifikation nach Köppen-Geiger.

Die Risiken für Ökosysteme auf einer erwärmten Erde verändern sich erheblich mit dem Umfang und dem Tempo des weiteren Temperaturanstiegs. Unterhalb einer Erwärmung von 1 °C sind die Risiken vergleichsweise gering, für anfällige Ökosysteme jedoch nicht zu vernachlässigen. Zwischen 1 °C und 2 °C Erwärmung liegen signifikante und auf regionaler Ebene mitunter substanzielle Risiken vor. Eine Erwärmung oberhalb von 2 °C birgt enorme Risiken für das Aussterben zahlreicher Tier- und Pflanzenarten, deren Lebensräume nicht länger ihren Anforderungen entsprechen. Diese Arten werden verdrängt oder können aussterben, wenn sie den sich geographisch schnell verschiebenden Klimazonen nicht folgen können.[17] Das trifft insbesondere auf die Pflanzenwelt zu, so dass die Verschiebung der Vegetationszonen deutlich langsamer nachziehen wird. Andere Arten können sich unter den veränderten Bedingungen stärker ausbreiten. Darüber hinaus drohen über 2 °C Temperaturanstieg sogar kollabierende Ökosysteme, deutlich verstärkt auftretende Hunger- und Wasserkrisen sowie weitere sozioökonomische Schäden, besonders in Entwicklungsländern.[18]

Je größer die Übergangsgebiete (Zonoökotone) zwischen den abgrenzbaren Großlebensräumen (Zonobiome) sind, desto geringer werden die Auswirkungen klimatischer Veränderungen sein.[19] Für die einzelnen Klimazonen werden die folgenden Veränderungen prognostiziert:

·       Polargebiet → Bedrohung der Artenvielfalt durch Schrumpfung der Tundren. Auftauen der Permafrostböden.[20]

·       Kaltgemäßigtes Klima → Vermehrte Waldbrände, Insektenbefall und Krankheiten[21]. Ausbreitung von Infektionskrankheiten[22]

·       Kühlgemäßigtes Klima → Vermehrte Waldbrände, Insektenbefall und Krankheiten[21]. In den kontinentalen Mittelbreiten (Weizenanbaugebiete) Dürren im Sommer, Destabilisierung der Ökosysteme mit drastischen Folgen für die menschliche Nutzung.[20] Demgegenüber wird Weinanbau in Großbritannien möglich und in Südeuropa können Dattelpalmen und Agaven genutzt werden.[22]

·       Subtropen → Die dicht bevölkerten Regionen der halbtrockenen Subtropen (u. a. das Mittelmeergebiet, der Südwesten der USA, der Norden Mexikos, der Süden Australiens und Afrikas und Teile Südamerikas) werden vermutlich noch trockener werden[21]

·       Tropen → Zum einen dürften die halbtrockenen Tropen (z. B. die Savannen des Sahel) von zunehmenden Niederschlägen profitieren, so dass der Ackerbau mehr Erträge bringt.[23] Die feuchten Zonen der Tropen, die bereits weitgehend entwaldet sind, werden hingegen durch zunehmende Trockenheit und Waldbrände weiter ihre Artenvielfalt einbüßen. Intakter Regenwald hingegen wirkt ausgleichend auf den Wasserhaushalt und kommt mit steigenden Temperaturen relativ gut klar.[21]

Eine 2007 in den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlichte Modellstudie deutet drastische Folgen für Lebewesen in allen Klimazonen der Welt unter den Bedingungen der Erderwärmung an. Aus biologischer Sicht am stärksten betroffen werden demnach wahrscheinlich Tropengebiete sein, weil sie historisch gesehen bislang den geringsten Schwankungen ausgesetzt waren. Ihre Anpassungsfähigkeit wird deshalb als äußerst gering eingeschätzt. Bis 2100 droht auf bis zu 39 % der globalen Landflächen das Entstehen völlig neuartiger Klimate, vor allem in den Tropen* und Subtropen, gefolgt von den Polargebieten und Gebirgen. Auf bis zu 48 % der Landflächen könnten die bisherigen Klimate verschwinden und durch andere ersetzt werden.[24]

*) = Die oben gezeigte Kartenanimation nach dem IPCC-Szenario A1FI zeigt hingegen in den Tropen nur geringe Verschiebungen.

Tiere wandern mit steigenden Temperaturen zunehmend polwärts. Eine Untersuchung an 1.700 Spezies besagt, dass diese sich um durchschnittlich 6,1 km pro Jahrzehnt den Polen nähern bzw. sich mit 6,1 m pro Dekade in höhere Gebirgslagen zurückziehen. Für 279 dieser Spezies konnte ein so genannter „diagnostischer Fingerabdruck“ ermittelt werden, der andere Einflussgrößen auf dieses Verhalten als den Klimawandel nahezu ausschließt.[25] Für Westeuropa fand eine andere Studie für den Zeitraum von 1905 bis 2005 eine durchschnittliche Aufwärtswanderung von 29 m pro Jahrzehnt für 171 Pflanzenarten vor.[26]Besonders betroffen sind deshalb Spezies, die in Polargebieten oder auf Bergen leben und keine oder nur begrenzte Ausweichmöglichkeiten besitzen. Eine Studie, die 1.103 Pflanzen- und Tierarten untersuchte, die 20 % der Erdoberfläche abdecken, ergab, dass bei einer geringen Erwärmung von 0,8 bis 1,7 °C bis 2050 etwa 18 % der untersuchten Spezies aussterben würden. Bei einer mittleren Erwärmung von 1,8 bis 2,0 °C im gleichen Zeitraum würden etwa 24 % aller Arten aussterben und bei einer hohen Erwärmung von über 2 °C wären es hiernach sogar ca. 35 %.[27]

Die häufig auf Bewahrung eines Zustandes gerichteten Strategien für Naturschutzgebiete müssen überdacht und den veränderten Bedingungen angepasst werden. Der klimatische Wandel kann die bisherigen Schutzziele vieler Gebiete zunichtemachen.

In den Ozeanen ist etwa 50-mal mehr Kohlenstoff enthalten als in der Atmosphäre. Der Ozean wirkt als große Kohlenstoffdioxidsenke und nimmt circa ein Drittel der durch menschliche Aktivitäten freigesetzten Menge Kohlenstoffdioxid auf.[28] In den oberen Schichten der Ozeane wird es teilweise durch Photosynthese gebunden. Würden die Meere kein Kohlendioxid lösen, läge die atmosphärische Konzentration von Kohlenstoffdioxid einer Untersuchung aus dem Jahre 2004 zufolge um 55 ppm höher, zum damaligen Zeitpunkt also statt bei 380 ppm bei wenigstens 435 ppm.[29] Über den Zeitraum von Jahrhunderten gerechnet, sind die Ozeane in der Lage, bis zu 90 % der anthropogenen CO2-Emissionen aufzunehmen. Verschiedene Effekte sorgen jedoch dafür, dass mit steigenden Temperaturen und wachsendem atmosphärischem CO2-Anteil die Aufnahmefähigkeit der Meere für Kohlenstoff abnimmt. Wie weit die Aufnahmefähigkeit sinkt, lässt sich schwer beziffern. In einem Szenario mit über das 21. Jh. stark ansteigenden Emissionen (Business as usual) liegt der über diesen aufgenommene Anteil bei nur noch 22 %. Nur in einem Emissionsszenario mit strengem Klimaschutz steigt der aufgenommene Anteil.[30]

Die „Versauerung der Meere“ ist ein Paralleleffekt der steigenden Konzentration von Kohlendioxid in der Atmosphäre. Obwohl sie keine direkte Folge der Erwärmung ist, wird sie häufig in diesem Zusammenhang diskutiert und auch hier erwähnt.

Kohlendioxid senkt den pH-Wert der Ozeane.[31][32] Die Hydrosphäre nimmt etwa 92 Gigatonnen (Gt) atmosphärischen Kohlenstoff pro Jahr auf. Etwa 90 Gt davon werden von den Weltmeeren wieder abgegeben, und 2 ± 1 Gt speichern sie (insgesamt beherbergen die Meere gegenwärtig etwa 38.000 Gt Kohlenstoff). Seit 1800 haben die Ozeane zwischen 27 und 34 % der anthropogenen CO2-Emissionen oder 118 ± 19 Milliarden Tonnen (Gt) Kohlenstoff (C) aufgenommen. Damit haben sich die Ozeane zu einer bedeutenden CO2-Senke entwickelt, die sie zuvor so nicht gewesen waren.

Das Kohlendioxid verbindet sich teilweise mit dem Wasser zu Kohlensäure, was zur Versauerung der Ozeane beiträgt. Der durchschnittliche pH-Wert hat sich seit der Zeit vor der Industriellen Revolution (vor 1750) bis zum Jahr 2006 von 8,16 auf 8,05 verringert. Bei einer Verdoppelung der atmosphärischen CO2-Konzentration im Vergleich zur vorindustriellen Zeit wird mit einer weiteren Absenkung auf 7,91 gerechnet, bei einer Verdreifachung auf 7,76.[33] Dieser Effekt verlangsamt zwar die Erderwärmung, zieht aber schwerwiegende Folgen unter anderem für Tiere mit einem Schutzmantel aus Kalk nach sich. Betroffen sind besonders Korallen, bei denen die der Tropen und Subtropen zu den an meisten gefährdeten zu zählen sind, und Kleinstlebewesen wie winzige Meeresschnecken und Zooplankton, die am Anfang der Nahrungskette stehen. Die Tiefe, unterhalb derer sich Kalk im Ozean auflöst, hat sich in den letzten 200 Jahren um 400 Meter nach oben verschoben.[34]

Gegen Ende des 21. Jahrhunderts wird ein um bis zu 0,4 Punkte gesunkener und damit so niedriger pH-Wert in den Ozeanen erwartet, wie er seit mindestens 650.000 Jahren nicht mehr vorgekommen ist. Dieser Zustand ist nach menschlichen Maßstäben irreversibel, und es wird wenigstens einige zehntausend Jahre dauern, bis auf natürlichem Weg der vorindustrielle Säuregrad wiederhergestellt sein kann.

Als Folge der Erderwärmung erhöht sich der Meeresspiegel. Nach verschiedenen Szenarien des IPCC werden bis 2100 Anstiege zwischen 0,40 m bei strengem Klimaschutz und 0,67 m bei weiter steigenden Emissionen (Business as usual) gegenüber dem Stand der 1990er Jahre erwartet. Die Erhöhung fällt nicht gleichmäßig aus, sondern stellt sich aufgrund von Meeresströmungen und anderen Faktoren regional unterschiedlich dar. Von diesen Berechnungen noch ausgenommen ist der mögliche Kollaps von Teilen des antarktischen Eisschildes.[30][35] Der Meeresspiegel ist von 1901 bis 2010 um ca. 1,7 cm pro Jahrzehnt gestiegen, wobei sich der Anstieg seit 1993 auf ca. 3,2 cm pro Jahrzehnt erhöht hat.[35] Für die Meeresspiegelerhöhung werden im Wesentlichen zwei Faktoren verantwortlich gemacht: Zum einen dehnt sich das Meerwasser bei höheren Temperaturen stärker aus, zum anderen kommt es bei höheren Temperaturen zum verstärkten Abschmelzen von Gletschern (siehe unten).

Allein für die thermische Ausdehnung bis 2100 werden Werte von zwischen 13 und 18 cm (bei Erhöhungen der Lufttemperatur um 1,1–1,5 °C) bis hin zu 19 und 30 cm (bei 2,2–3,5 °C) genannt, die sich noch durch die hinzukommenden Beiträge des Schmelzwassers wenigstens verdoppeln dürften.[36] Wenn sich die Erwärmung bei 3 °C gegenüber dem vorindustriellen Wert stabilisiert, wird eine Meeresspiegelerhöhung bis zum Jahr 2300 um 2,5–5,1 m prognostiziert. Davon würden 0,4–0,9 m durch die thermische Ausdehnung, 0,2–0,4 m durch das Abschmelzen von Gebirgsgletschern, 0,9–1,8 m durch das Abschmelzen der Gletscher Grönlands und 1–2 m durch das Schmelzen der Gletscher der Westantarktis beigetragen.[31]

Besonders einige kleine Länder im Pazifischen Ozean, deren Landfläche nur wenig über dem Meeresspiegel liegt, müssen fürchten, dass sie in den nächsten Jahrzehnten im Meer versinken, falls der Anstieg sich nicht verlangsamt.[37] Neben Inselstaaten sind besonders Küstenregionen und -städte bedroht. Zu den Risiken gehören gesteigerte Küstenerosion, höhere Sturmfluten, veränderte Grundwasserspiegel, Schäden an Gebäuden und Häfen oder die Verschlechterung der Bedingungen für Landwirtschaft und Aquakulturen. Ohne Gegenmaßnahmen würden bei einem Anstieg des Meeresspiegels um 1 m weltweit 150.000 km² Landesfläche dauerhaft überschwemmt werden, davon 62.000 km² küstennaher Feuchtgebiete. 180 Millionen Menschen wären betroffen, und 1,1 Billionen Dollar an zerstörtem Besitz wären zu erwarten (bei heutiger Bevölkerung und Besitzstand).[38] Umfassender Küstenschutz würde mehr als 180 der 192 betroffenen Länder weltweit bis zum Jahr 2085 weniger als 0,1 % ihres BIP kosten.[39]

Die Meere erwärmen sich mit den steigenden Temperaturen der Atmosphäre zusätzlich. Dadurch kommt es zur thermischen Ausdehnung des Wassers, was einen Beitrag zum ansteigenden Meeresspiegel leistet (siehe oben). Für das Ökosystem Ozean gravierender sind aber die zahlreichen weiteren mit einer erhöhten Wassertemperatur einhergehenden Effekte. Global gemittelt haben sich die Ozeane seit 1955 um 0,04 °C erwärmt. Diese geringe Erwärmung liegt darin begründet, dass bislang nur einige hundert Meter der obersten Wasserschichten wärmer geworden sind. Betrachtet man lediglich die Oberflächentemperaturen, fällt die Erwärmung mit 0,6 °C bereits sehr viel deutlicher aus. Sie ist dennoch geringer als die Erhöhung der Oberflächentemperaturen an Land, da Landflächen sich allgemein schneller erwärmen.[31] Zwischen 1993 und 2005 wird die gesamte Erwärmungsrate der obersten 750 m Meerestiefe mit 0,33 ± 0,23 W/m² berechnet.

Die Erwärmung der Meere hat Folgen für ihre Bewohner wie Fische und

Meeressäuger. Sie wandern polwärts, worin sie den Landtieren ähneln. Die Populationen des Kabeljaus in der Nordsee etwa schrumpfen stärker, als es allein mit Überfischung erklärt werden kann; sie wandern infolge der steigenden Temperaturen bereits nordwärts. Nördlich gelegene Regionen profitieren von dieser Entwicklung: Für das Nordmeer ist davon auszugehen, dass sich der Fischfang insgesamt verbessern und die Zusammensetzung des Fangs ändern wird, solange die Erwärmung sich auf 1–2 °C beschränkt. Für darüber hinausgehende Steigerungsraten und ihre Folgen können keine Prognosen abgegeben werden, da die Unsicherheiten zu groß sind.

Die Erwärmung des Meerwassers kann bei Korallenriffen die so genannte Korallenbleiche hervorrufen, die zwar reversibel ist, bei länger anhaltender Belastung aber zum Tod der Koralle führt. Unterschiedliche Taxa von Korallen weisen jedoch stark unterschiedliche Toleranzen gegenüber der Korallenbleiche auf.[40] Beispielsweise ist Porites weit weniger anfällig für Bleiche als Acropora. Insofern würden Korallenriffe als Reaktion auf Meereserwärmungen nicht verschwinden, sondern sich in ihrer Artenzusammensetzung verändern.[41] Der wissenschaftliche Beirat der Bundesregierung für globale Umweltveränderungen hält in einem Sondergutachten (2006) ein Modell für realistisch, in dem sich die unterschiedlichen Schwellenwerte für das Absterben der Korallen mit der Zeit durch Akklimatisierung und Evolution verändern, und so eine begrenzte Anpassung an den Klimawandel ermöglichen.[31]

Durch die steigenden Temperaturen der Meere ist es als wahrscheinlich zu betrachten, das es vermehrt zu starken Algenblüten kommen wird. So stellen Dinoflagellaten eine nicht zu unterschätzdende toxische Bedrohung für Mensch und Umwelt dar. Bei einer Massenvermehrung von giftigen Dinoflagellaten wird soviel Gift produziert, dass auch Fische und andere Meereslebewesen getötet werden.[42] Karenia brevis produziert die Brevetoxine und kann bei den von ihnen erzeugten „Roten Tiden“ zu Massensterben bei Fischen, Vögeln und Säugern führen. Es ist wichtig zu erwähnen, dass giftige Dinoflagellaten (z. B. Alexandrium catenella, Karlodinium veneficum) mehr Zellgift produzieren, wenn das Wasser saurer wird.[43][44][45]

Ein nicht zu unterschätzendes Problem für den Menschen wird die Verseuchung von Nahrungsquellen durch giftige Algenarten darstellen, inwieweit das schon jetzt der Fall sein könnte ist nicht bekannt, da kaum Datensätze zur Verfügung stehen.

Die globale Erwärmung kann auch weniger offensichtliche Wirkungen haben: Der Nordatlantikstrom als Teil des globalen Förderbands wird unter anderem dadurch angetrieben, dass sich im Nordpolarmeer mit dem Golfstrom
herangetragenes Wasser abkühlt. In der Folge erhöht sich die Dichte des Oberflächenwassers, das daraufhin in tiefere Schichten des Ozeans absinkt. Dieses Absinken führt erstens zu einem Sog, der immer wieder neues Oberflächenwasser heranströmen lässt, und setzt zweitens eine dauernde Zirkulation des Meerwassers in Gang, weil sich in der Tiefsee eine in entgegengesetzte Richtung fließende Strömung herausbilden kann. Dieses Zusammenspiel wird auch thermohaline Zirkulation genannt.

In den vergangenen 120.000 Jahren ist der Nordatlantikstrom mehrfach unterbrochen worden.[46] Ursache dafür war der Zufluss großer Mengen Süßwassers, welches den Verdichtungsprozess abschwächte und das Absinken des Oberflächenwassers verhinderte. Bei einem dieser Ereignisse entleerte sich ein in Kanada gelegener riesiger Schmelzwassersee, der sich in der Erwärmungsphase am Ende einer Eiszeit gebildet hatte. Die enormen Mengen an zusätzlichem Süßwasser verhinderten das Absinken des Meerwassers, und der Nordatlantikstrom setzte aus. Für Europa bedeutete dies die Fortsetzung der eigentlich gerade zu Ende gehenden Eiszeit.

Durch die globale Erwärmung könnte theoretisch – resultierend aus dem verstärkten Eintrag von Süßwasser aus grönländischen Gletschern – eine erneute Unterbrechung geschehen. Ein Versiegen des Golfstroms hätte, wenn auch keine Eiszeit, so doch einen starken Kälteeinbruch in ganz West- und Nordeuropa zur Folge. Falls sich das Klima weiter erwärmt, könnte es mit der Zeit auch zu ähnlichen Veränderungen der übrigen ozeanischen Strömungen mit weit reichenden Folgen kommen. Eine Unterbrechung des Nordatlantikstroms wird bislang von den beteiligten Wissenschaftlern als zumindest mittelfristig sehr unwahrscheinlich erachtet.[47] Bis zum Ende des 21. Jahrhunderts wird nach Simulationen mit Klimamodellen eine leichte Abschwächung des Nordatlantikstroms erwartet. Die vor einigen Jahren veröffentlichten Berichte, nach denen bereits ein sehr starker Rückgang gemessen werden konnte, haben sich im Nachhinein nicht bestätigt. Vielmehr wurde durch die genauere Untersuchung des Nordatlantikstroms in den letzten Jahren deutlich, dass dieser starken natürlichen Schwankungen unterliegt, aber bisher keine Abschwächungstendenzen aufweist.[48] Einer Anfang 2008 veröffentlichten Studie zufolge ist es infolge der Erwärmung seit der letzten Eiszeit zu einer Verstärkung der ozeanischen Zirkulation gekommen, und eine weitere Erwärmung der mittleren Atmosphärenschichten in Zusammenhang mit der Globalen Erwärmung würde zu einer weiteren Verstärkung der Meeresströmungen führen.[49]

Simulationen ergeben, dass sich die atlantische thermohaline Zirkulation künftig abschwächen kann, was zu einem atlantischen El Niño-Zustand mit starker Erwärmung des Golfs von Guinea führte. Damit würde der Westafrikanische Monsun zusammenbrechen und in der Folge nach Norden in die Sahara ausweichen. Ein Ergrünen dieser Region gehört damit zu den möglichen Effekten der globalen Erwärmung.[50][51] Unter Federführung der NOAA bei Verwendung modernster Klimamodelle durchgeführte Klimasimulationen deuten für das 21. Jahrhundert jedoch auf einen Rückgang der Niederschläge in der Sahelzone hin.[52] Andere Klimamodelle sehen vor allem die Degradation von Boden und Vegetation als ursächlich für eine Aridisierung an, während sich eine Erwärmung einzeln betrachtet auf die Niederschläge überwiegend positiv auswirken soll.[53]

Eng mit dem Anstieg des Meeresspiegels verbunden, aber mit zahlreichen weiteren Folgen für Trinkwasserversorgung und lokale Ökosysteme einhergehend, ist der Rückgang der Gebirgsgletscher, der im 19. Jahrhundert begann und sich seitdem erheblich beschleunigt hat.[54]

Gletscher sind sehr träge Gebilde, was dafür sorgt, dass sie weniger durch einzelne Wetterlagen beeinflusst werden als vielmehr durch langjährige Klimaveränderungen. Daher sind sie in ihrer Gesamtheit ein guter Indikator für langfristige Temperaturtrends, auf die sie deutlich empfindlicher reagieren. 83 % aller Gletscher schrumpften zwischen 1970 und 2004, die durchschnittliche Rate des Rückgangs aller Gletscher betrug dabei 0,31 m pro Jahr.[55] Die Massenbalance der globalen Gletscher ist durch diesen Rückgang seit 1960 deutlich negativ, wie das Schaubild verdeutlicht.

Gletscher dienen Flüssen als jahreszeitenabhängige „Wassertürme“, die im Winter Wasser in Form von Eis anhäufen und dieses im Sommer abgeben. Durch die kontinuierliche Gletscherschmelze seit dem Ende der kleinen Eiszeit nahm die von den Flüssen geführte Wassermenge vor allem im Sommer zu. So hat die zusätzlich freiwerdende Wassermenge aus den Himalaya-Gletschern zu einer Steigerung der landwirtschaftlichen Produktivität in Nordindien geführt.[56] Im umgekehrten Fall führte die Ausweitung der Karakorum-Gletscher durch die regional sinkenden Sommertemperaturen seit 1961 zu einer Abnahme der sommerlichen Wassermenge der Flüsse Hunza und Shyok um 20 %.[57]

Den Prognosen des IPCC zufolge wird das Volumen der nordhemisphärischen Gletscher bis 2050 durchschnittlich um weitere 60 % zurückgehen.[58][4] In der zweiten Hälfte des 21. Jahrhunderts wird deshalb zunehmend effizienteres Wassermanagement nötig sein, um die dann rückläufigen sommerlichen Wassermengen der Flüsse auszugleichen. Andernfalls wird der Rückgang der verfügbaren Wassermenge die landwirtschaftliche Produktion in einigen Gebieten erheblich mindern.[59]

·         Trendentwicklung des Meereises in Arktis und Antarktis

Schmelzendes Meereis hätte zumindest für den Meeresspiegel nur geringfügige Folgen (und als positive die Öffnung der Nordwest- und Nordostpassage für die Schifffahrt). Da Meereis aus Süßwasser besteht und in gefrorenem wie flüssigen Zustand eine geringere Dichte aufweist als das darunter liegende Meerwasser, würde das Schmelzen allen Meereises und der schwimmenden Eisschelfe den weltweiten Meeresspiegel um ca. 4 cm anheben.[60] Dagegen sieht das Bild für die Eisschilde von Grönland und der Antarktis anders aus. Ein vollständiges Abschmelzen als worst Case-Szenario hätte einen steigenden Wasserpegel von 7 m bzw. 5 m (für die westliche Antarktis) zur Konsequenz. Um die Wahrscheinlichkeit dieses Ereignisses einschätzen zu können, sind jedoch weitere Forschungen nötig. Die verfügbaren Modelle erlauben diesbezüglich keine eindeutige Antwort.[61] Auf jeden Fall müsste eine solche Schmelze wenigstens einige hundert Jahre dauern, bis die genannten Landflächen eisfrei wären. Das Alter des grönländischen Eisschildes wird auf mindestens 130.000 Jahre geschätzt, so dass es offenbar auch die wärmste Phase des Holozän, das Atlantikum (6.-3. Jahrtausend v. Chr.), überstanden haben muss.

In der Zeit zwischen 2011 und 2014 gingen in Arktis und Antarktis jährlich insgesamt 503 ±103 km³ Eis verloren; in Grönland hat sich der Eisverlust gegenüber dem Vergleichszeitraum 2003–2009 verzweieinhalbfacht und in der Westantarktis verdreifacht.[62]

Schwere Schäden sind auch beim gegenwärtigen Erwärmungstrend besonders für Wildtierpopulationen im Nordpolargebiet zu erwarten. In den letzten Jahren wurden besonders die bei Eisbären bereits aufgetretenen Effekte kontrovers diskutiert. Da sie vom Meereis abhängig sind, sie jagen auf dem Eis lebende Robben und nutzen Eiskorridore um von einem Gebiet zu anderen zu ziehen, gilt es als unwahrscheinlich, dass sie als Art überleben, wenn es zu einem vollständigen Verlust des sommerlichen Meereises kommen sollte. Anderseits werden beispielsweise in Kanada jährlich tausende Robben getötet, was den Eisbären die Hauptnahrungsquelle stark reduziert. Ebenfalls betroffen sein wird die Lebensweise der Eskimos, die auf intakte Eisflächen für Begehbarkeit und Jagd angewiesen sind.[63]

Arktis

Aufgrund der polaren Verstärkung steigen die Temperaturen in der Arktis deutlich rascher als im globalen Durchschnitt.[64] Die gesamte Arktis ist in Bewegung. Auch in unmittelbarer Nähe des Pols zeigen sich im Sommer zunehmend offene Wasserflächen. Zwischen 1979 und 2005 nahm die beobachtete Eisfläche um 1,5 – 2,0 % pro Dekade ab. Am 8. August 2007, einen Monat vor dem normalerweise erst im September erreichten Minimum, wurde mit 5,8 Millionen km² die geringste je ermittelte Ausdehnung gemessen. Zum 14. August war die Ausdehnung weiter auf 5,4 Millionen km² gefallen.[65] Der Flächenverlust hatte sich in den Wintern 2005 und 2006 bereits erheblich beschleunigt. In den beiden Jahren ist die maximale Ausdehnung des Meereises um jeweils 6 % gefallen – eine Steigerung um den Faktor 30 bis 40 im Vergleich zur in den Jahrzehnten zuvor ermittelten Schmelzrate.[66] Zwischen 1979 und 2006 konnte für jeden Monat im Vergleich zum Vorjahreswert ein deutlicher Verlust an Meereis festgestellt werden. Am stärksten ist dieser für den September, traditionell der Monat mit der geringsten Ausdehnung, wo er 8,6 ± 2,9 % pro Jahrzehnt beträgt.[67]

Größere Unsicherheiten bestehen in der Erfassung der Dicke des Eispanzers. Hier schwanken die Angaben zwischen 40 % und 8 – 15 % Abnahme. Zwischen Mitte und Ende des 21. Jahrhunderts ist nach Modellberechnungen bei fortschreitender Erwärmung mit einem eisfreien Nordpolargebiet in den Sommermonaten zu rechnen.[68] Der Massenverlust in Grönland beträgt nach verschiedenen Messungen zwischen 239 ± 23 km³ und 224 ± 41 km³ pro Jahr.[69]

Antarktis

In der Antarktis zeigt sich bislang ein anderes Bild. Hier erhöhte sich die mittlere Temperatur seit dem 19. Jahrhundert um geschätzte 0,2 °C.[70] Während sich der antarktische Kontinent letztmals zwischen 1958 und 1970 leicht erwärmte, zeigen die antarktischen Temperaturaufzeichnungen der letzten 32 Jahre weder eine Erwärmung noch eine Abkühlung.[71] Über die genaue Entwicklung der Antarktis besteht Unsicherheit, da Akkumulation in den Kernbereichen und Schmelzprozesse in den Randbereichen eine geschlossene Massenbilanz sehr erschweren. Die erste vollständige Schwerkraft-Analyse über den gesamten antarktischen Eisschild zeigte, dass im Beobachtungszeitraum zwischen April 2002 und August 2005 der jährliche Verlust an Eismasse durchschnittlich 152 (± 80) km³ betrug.[72] In dieses komplexe Problem – der im Regelfall sehr trägen Eisdynamik – spielen zudem lokal wie global ergänzende Faktoren hinein, die zum Beispiel plattentektonischer oder isostatischer Natur (lokales Absinken, Verengung der Ozeane) sein können. Diese sind eher auf lange Zeiträume angelegt. Im Winter 2007 erreichte die Fläche des antarktischen Meereises mit 16,17 Millionen Quadratkilometern[73] die größte Ausdehnung seit Beginn der Messungen im Jahr 1979.[74] Die zunehmende antarktische Meereisfläche kann mit anwachsendem Schneefall durch die sich erwärmende Luft erklärt werden.[75]

Laut Scientific Reports schmelzen an den Küsten der Antarktis selbst bisher stabile Permafrostböden vor allem wegen einer intensiveren Sonneneinstrahlung schneller als bislang erwartet.[76]

Die globale Erwärmung führt zu einer veränderten Verteilung und Menge des Regens: Niederschläge fallen in anderen Intervallen als vorher üblich oder verteilen sich neu auf die Jahreszeiten. Auch niederschlagsbedingte Wetterextreme wie Überschwemmungen oder Dürren können auf einer erwärmten Erde zu- oder abnehmen. Zu beachten ist, dass ein einzelnes Ereignis nie direkt auf die globale Erwärmung zurückgeführt werden kann. Unter den Bedingungen des Klimawandels verändert sich aber die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten solcher Ereignisse.

Bei der Kartierung großflächiger Trends der einfallenden Niederschlagsmenge seit 1900 zeigen sich regional deutliche Unterschiede. Mehr Niederschlag entfiel besonders auf Kanada, Nordeuropa, Westindien und Ostaustralien. Rückgänge von bis zu 50 % wurden besonders in West- und Ostafrika und im Westen Lateinamerikas gemessen.[77] Im Vergleich zu 1980 wird nach einer Modellstudie bis 2050 der Osten Afrikas einen weiteren Rückgang erfahren, ebenso Mittelamerika und eine große Region, die sich von Neuseeland über Australien und Neuguinea bis nach Japan erstreckt. Ein deutlicher Anstieg wird für den Osten Grönlands, für Teile Lateinamerikas und Westafrikas sowie besonders über dem Pazifischen Ozean erwartet.[78]

In einer Studie aus dem Jahr 2002 werden mehrere tausend Zeitserien verschiedener klimatischer Indikatoren ausgewertet, die zu dem Schluss führen, dass sich die Zahl der Tage mit besonders schwerem Niederschlag signifikant erhöht hat. So haben sich schwere Regenfälle in Großbritannien während des Winters nahezu verdoppelt. Während in den 1960ern 7–8 % der Niederschläge im Winter in die Kategorie Starkregen fielen, waren es in den 1995ern bereits ca. 15 %.[79] Ebenfalls signifikant gewachsen ist ab 1950 die von Wetterextremen betroffene Landfläche, auch wenn für Teile Afrikas und Südamerikas bei der Erstellung der Studie nur unzureichende Daten vorgelegen haben.[80]Menschen in Afrika sind Extremereignissen besonders ausgesetzt, da es hier nur ein schwach ausgebautes meteorologisches Überwachungssystem gibt, was häufig zu verspäteten und ungenauen Informationen führt.[81] Eine Studie aus dem Jahr 2015 konstatiert, basierend auf Daten der Krymsk-Flutkatastrophe: „Über dem gesamten östlichen Mittelmeer und Schwarzen Meer ist die Atmosphäre durch die Meereserwärmung deutlich instabiler geworden“.[82][83]

Einer Studie von 2012 zufolge hat sich der Wasserkreislauf der Erde zwischen 1950 und 2000 um 4 % verstärkt. Mit jedem Grad Celsius an Erwärmung wird der Wasserkreislauf laut Studie um rund 8 % beschleunigt, was Niederschlagsmuster verändere und Ungleichgewichte in der globalen Wasserversorgung verschärfe. Dies führe zu mehr Trockenheit in bereits trockenen Regionen und einer Zunahme von Überschwemmungen in bereits wasserreichen Gebieten.[84][85]

Eine weltweit 195 Flüsse umfassende Studie von 2005 zeigt für 27 davon eine Zunahme an Überschwemmungen, für 31 eine Abnahme, für die restlichen 137 jedoch keine klare Tendenz.[86] Eine andere Studie von 2002 will jedoch einen weltweiten Trend zur Vermehrung besonders schwerer Überschwemmungen im Laufe des 20. Jahrhunderts festgestellt haben. Dieser Trend stimme mit den erwarteten Wirkungen der globalen Erwärmung überein, und es wird prognostiziert, dass er sich im 21. Jahrhundert weiter verschärfe.[87] Dabei ist zu berücksichtigen, dass menschliche Eingriffe in natürliche Flussverläufe ebenfalls einen erheblichen Einfluss auf Häufigkeit und Schwere von Überschwemmungen haben können und dass eine zunehmende Ansiedlung von Menschen in Flussnähe den durch eine Überschwemmung verursachten Schaden weiter erhöhen könnte.

Regional sind die Hochwassertrends sehr verschieden. Für Elbe und Oder ergab eine Studie aus dem Jahr 2003 keine Zunahme, sondern vielmehr eine Abnahme der Winterhochwasser und keinen Trend im Hinblick auf Sommerhochwasser über die letzten 80 bis 150 Jahre. Der Trend bei den Winterhochwassern sei zumindest teilweise auf die nicht mehr zufrierenden Flüsse zurückzuführen, die im Falle der Eisbedeckung als natürliche Barrieren das Ausmaß eines Hochwassers verstärken können.[88]

Ebenfalls in Zusammenhang mit erhöhten Niederschlagsmengen, vor allem in Kombination mit Landnutzungsänderungen, wird die Zunahme von gravitativen Massenbewegungen erwähnt.[89][90][91][92]

Im Jahr 2006 hielt der International Workshop on Tropical Cyclones der World Meteorological Organization (WMO) fest, dass es Anhaltspunkte für und wider das Vorhandensein eines erkennbaren anthropogenen Signals in den bisherigen Aufzeichnungen über tropische Wirbelstürme gibt, doch bislang können dazu keine gesicherten Schlussfolgerungen gezogen werden.[93] Ebenso weist die WMO darauf hin, dass kein einzelner tropischer Wirbelsturm direkt mit dem Klimawandel in Verbindung gebracht werden kann.[93]

Die Intensität tropischer Wirbelstürme folgt nach empirischen Erkenntnissen der Oberflächentemperatur des Meeres. Dabei ist zu beachten, dass diese Temperaturen aus bislang unbekannten Gründen über einen Zeitraum von mehreren Jahrzehnten variieren. Im Nordatlantik wechselt die Atlantische Multidekaden-Oszillation in einem Rhythmus von etwa 50 bis 70 Jahren zwischen ‚warm‘ und ‚kalt‘, während im Nordostpazifik die Pazifische Dekaden-Oszillation alle 20 bis 30 Jahre einen ähnlichen Wechsel vollzieht. Besonders im Nordatlantik lässt sich hierbei ein Trend erkennen, dass sich bei ‚warmer‘ AMO deutlich intensivere Hurrikansaisons ereignen als bei ‚kalter‘.[94] So ereigneten sich sieben der zehn intensivsten Hurrikansaisons (seit Beginn der Messungen im Jahr 1850) in den vorletzten beiden AMO-Warmphasen von ~1850 bis ~1900 sowie ~1925 bis ~1965. In der darauffolgenden Kaltphase, die bis in die frühen 1990er andauerte, kam es dagegen nur zu vergleichsweise milden Hurrikansaisons. Seit etwa 1995 befindet sich die AMO wieder in einer Warmphase, weshalb die Hurrikanintensität im Trend wieder deutlich zunahm. Prognosen zufolge wird die Warmphase der AMO bis etwa 2020 ihren Höhepunkt erreichen,[95] wodurch die Hurrikanintensität im Nordatlantik voraussichtlich bis zu diesem Zeitpunkt hoch bleiben wird.

Für den Nordostpazifik existieren verlässliche Daten der Hurrikanobservation erst seit 1971, weshalb sich hier noch keine Schlüsse über langfristige Trends ziehen lassen. Jedoch ereigneten sich auch hier die intensivsten Hurrikansaisons auf dem Höhepunkt der seit 1977 anhaltenden Warmphase der PDO. Seit 1998 zeigt die PDO einen Abkühlungstrend, und zugleich ereigneten sich seitdem nur unterdurchschnittlich intensive Hurrikansaisons (<100 ACE), mit Ausnahme der Saison 2006 (ACE 120).[96]

Den Statistiken der NOAA zufolge nahm die Intensität und insbesondere die Anzahl der Hurrikans im Trend in jeder Warmphase der AMO zu. Einige Forscher sehen in dieser Zunahme die Auswirkung der globalen Erwärmung,[97] während andere Studien – so etwa auch eine der NOAA selbst[98] – behaupten, die neuen Observationstechniken und Instrumente seien für diesen beobachteten Anstieg verantwortlich. Die WMO erklärt, dass die dramatischen Verbesserung bei den Techniken der Windgeschwindigkeitsmessung während der letzten Jahrzehnte es schwierig machen, einen genauen Trend zu bestimmen.[93]Während man im 19. und frühen 20. Jahrhundert auf die selektiven Luftdruck- und Windgeschwindigkeitsmessungen einzelner Stationen und Forschungsschiffe angewiesen war, ermöglichen Satelliten seit den 1970ern die wesentlich genauere Observation von Hurrikans. Einige Forscher weisen darauf hin, dass im 19. und frühen 20. Jahrhundert viele tropische Wirbelstürme unregistriert blieben, wenn sie keine Küste erreichten[99] oder nur wenige Tage existierten.[100]

Für langfristige Trends in der Intensität tropischer Wirbelstürme ist man auf die Rekonstruktionen der Paläotempestologie angewiesen. Die Zahl derartiger Rekonstruktionen hält sich aufgrund des jungen Alters dieser Forschungsrichtung bislang in engen Grenzen. Verschiedene Studien zeigen, dass es auch früher bereits Phasen hoher Sturmfrequenz gab.[101][102] Jedoch werden je nach Ort verschiedene Zeiten und Ursachen für solche „hyperaktiven“ Phasen genannt. Eine 1998 veröffentlichte Studie stellt fest, dass innerhalb einer solchen Phase insbesondere die Region um den Golf von Mexiko häufig von „katastrophalen Hurrikans“ der Kategorie 4 und 5 betroffen war.[103]

Nicht von Menschen verursachte Waldbrände sind natürliche Vorgänge, die unregelmäßig auftreten und wichtige Funktionen im Ökosystem Wal
übernehmen. Durch die Art der Waldnutzung und die Unterdrückung von wilden Feuern während des 19. und 20. Jahrhunderts ist in vielen Wäldern besonders der USA die Menge an Holz-Biomasse im Wald teilweise um ein Vielfaches über den natürlicherweise vorkommenden Wert gestiegen. Dies führt dann beim Entstehen eines Brandes zu schwereren und unkontrollierbareren Feuern, nicht selten mit Todesopfern und hohen Sachschäden.[104] Neben dieser Veränderung durch Landnutzung trägt auch die globale Erwärmung wahrscheinlich zu verstärktem Auftreten von Waldbränden bei. Eine Studie über die westlichen USA kommt zu dem Schluss, dass es in der Mitte der 1980er Jahre zu einem sprunghaften Anstieg der Anzahl, Stärke und Dauer von Waldbränden kam. Dieser Anstieg geschah in durch Waldnutzung relativ unberührten Gebieten, und er hängt eng mit beobachtbaren steigenden Frühlings- und Sommertemperaturen und einer immer früher einsetzenden Schneeschmelze zusammen. Zwar sei es auch möglich, dass ein noch unbekannter natürlicher Zyklus ursächlich für diese Effekte sei, doch passe das Muster der Veränderungen genau in das durch Klimamodelle vorhergesagte Verhalten.[105]

Für die Zukunft wird eine weitere Verschiebung der Temperaturen hin zu diesem anscheinend waldbrandfördernden Klima erwartet. Da dies sogar unberührte Waldgebiete gefährdet, sind künstlich mit Holz „angefüllte“ Wälder besonders starken Risiken ausgesetzt. In Gegenden mit einer erwarteten Zunahme der Niederschlagstage hingegen dürften sich bei ansonsten unveränderten Bedingungen weniger schwere Waldbrände ereignen. Eine Regionalstudie über das Bundesland Baden-Württemberg zum Beispiel erwähnt einen wahrscheinlichen Anstieg der Waldbrandgefahr bis 2050 im Lee des Schwarzwaldes sowie einen leichten Rückgang im Norden und Westen. Insgesamt erwartet die am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung erstellte Studie einen Produktivitätsgewinn der südwestdeutschen Wälder bis zur Hälfte dieses Jahrhunderts, der vor allem durch die verlängerte Vegetationsperiode und das schnellere Wachstum in höheren Lagen bedingt wäre, kombiniert mit dem Düngeeffekt des CO2 (siehe auch unten).[106]

Zwischen den globalen Temperaturen und der Biodiversität gibt es einen langfristigen Zusammenhang, der sich anhand von Fossilienfunden bis vor 520 Millionen Jahren feststellen lässt. In Zeiten höherer Temperaturen war die Artenvielfalt sowohl im Meer als auch am Land geringer als in Zeiten niedrigerer Temperaturen. Dies deutet darauf hin, dass sich die globale Erwärmung negativ auf die Biodiversität auswirken könnte.[107] Mittlerweile gilt als sehr wahrscheinlich, dass mit der Globalen Erwärmung das Artensterben beschleunigt wird. Werden keine Maßnahmen zur Bekämpfung des Klimawandels getroffen, sind weltweit 16 % aller Spezies vom Aussterben bedroht, wie eine 2015 in Science erschienene Reviewstudie ergab. Bei Einhaltung des Zwei-Grad-Ziels könnte diese Rate auf 5,2 % reduziert werden.[108]

Laut dem vom Arktischen Rat in Auftrag gegebenen Arctic Climate Impact Assessment wird in zahlreichen polaren Gebieten die Artenvielfalt zunehmen, weil im Zuge der Erwärmung neue Spezies in die Arktis einwandern werden und die Gesamtzahl der Arten und deren Produktivität zunehmen wird.[109]

Einige Wirkungen der globalen Erwärmung erzeugen wiederum neue Einflüsse auf den Umfang der globalen Erwärmung, sie wirken als Rückkopplungen im globalen Klimasystem. Einige Rückkopplungen sind negativ, d. h., die Erwärmung zieht abkühlende Effekte nach sich. Andere sind positiv, so dass sich die Erwärmung von selbst verstärkt.

„Der Wasserdampf-Effekt in der oberen Troposphäre ist der stärkste bekannte Rückkopplungsprozess.“[110] Dabei ist während der letzten 35 Jahren die Luftfeuchtigkeit am oberen Rand der Wetterschicht um durchschnittlich ca. zehn Prozent gestiegen.[111]

Vorsichtige Abschätzungen der durch die Erwärmung natürlicherweise forcierten weiteren Freisetzung von Kohlendioxid, einer klassischen positiven Rückkopplung, belaufen sich auf einen den Klimawandel zusätzlich verstärkenden Effekt um 15–78 Prozent im Laufe eines Jahrhunderts.[112] Das heißt, die durch zwei sinnbildliche von Menschen freigesetzten Teilchen Kohlendioxid ausgelöste Erwärmung führt ungefähr zur Freisetzung eines weiteren Teilchens durch die Natur.

Bedingt durch höhere Temperaturen sowie die Düngewirkung von CO2 rechnen manche Klimamodelle[113] mit einem erhöhten Pflanzenwachstum (gemessen an der Biomasse). Dies wird auch durch Beobachtungen der Paläoklimatologie
gestützt, die von einer Abhängigkeit zwischen Biomasse und Temperatur ausgeht. Diese verbesserten Wachstumsmöglichkeiten für Pflanzen führen zu einem Rückkopplungseffekt: Die Neubildung von Biomasse stellt in den Klimamodellen eine CO2-Senke dar. Die terrestrische Biosphäre alleine absorbiert ca. 20-30 % der anthropogenen CO2 Emissionen und führt dazu, dass es sich langsamer in der Atmosphäre anreichert.[114]

Für tropische Wälder wurde in einer Langzeitstudie anhand von zwei Gebieten in Panama und Malaysia nachgewiesen, dass eine erhöhte Temperatur zu einer Verringerung des Zuwachses an Biomasse führt, und zwar sowohl insgesamt als auch bei der Mehrzahl der einzelnen Arten.[115]

Eine Erhöhung des Pflanzenwachstums auf der Nordhalbkugel konnte im Zeitraum von 1982 bis 1991 durch Satellitenbeobachtung festgestellt werden.[116] Dieser Effekt tritt regional sehr unterschiedlich auf, da auch die Verfügbarkeit von Wasser Voraussetzung für Pflanzenwachstum ist und die Regenverteilung sich als Folge des Klimawandels ändern kann. Neuere Studien deuten diesbezüglich an, dass es zu keinem Nettozuwachs an Biomasse kommt, da klimabedingt heißere Sommer und Wassermangel anscheinend das Pflanzenwachstum hemmen.[117]

Versuche mit Gräsern in einer künstlich mit CO2-angereicherten Umgebung ergaben keine signifikant erhöhte Aufnahme von Stickstoff durch die Pflanzen.[118] Experimente an künstlich „gedüngten“ Wäldern[119] ergaben zwar ein gesteigertes Wachstum, zeigten aber auch, dass eine mögliche Mehraufnahme organischen Materials durch die Bäume von einer ebenfalls erhöhten
Bodenatmung wieder zunichtegemacht werden könnte, so dass Wälder trotz zusätzlicher CO2-Düngung nicht als verstärkte Kohlenstoffsenke fungieren würden.

Die Polare Verstärkung bewirkt vor allem in den Gebieten des arktischen Zirkels eine positive Rückkopplung durch den extremen Temperaturanstieg in diesen Breitengraden, welche sich um ein Vielfaches schneller erhöhen als im globalen Mittel. Der Erwärmungstrend in der Region zwischen 70° N und 90° N in den Jahren 1970–2008 betrug etwa das Dreifache des globalen Erwärmungstrends. Dies führt zu mehr Waldbränden und beschleunigt Tauprozesse. Mit dem Auftauen kommt es auch zur Thermokarstbildung, Mikroben werden aktiv und können große Mengen Kohlendioxid, Methan und Stickstoff produzieren.

In Permafrostgebieten wie der Arktis, Antarktis oder den Hochgebirgeen sind zwischen 13.000 und 15.000 Gigatonnen Kohlenstoff gespeichert, etwa doppelt so viel wie in der gesamten Erdatmosphäre: Beim durch den Klimawandel beschleunigten Auftauen der Permafrostböden wird dieser als Treibhausgas CO2 freigesetzt.[120][121]

Methanhydrat-Vorkommen finden sich meist ab einer Meerestiefe von 300 m aufgrund der niedrigen Temperatur und des Drucks dort an den Kontintentalhängen oder unterhalb von kontinuierlichem Permafrost. Faktoren wie Meeresströmungen, Meerestemperaturen, Sediment-Erosion, Seismik, Vulkanismus oder Pingo und Talik-Bildung in perforiertem Permafrost können Kanäle bilden, durch die Methanhydrat entweicht.

In der Regel absorbiert Meerwasser Methan, aber es kann auch zu unkontrollierten Gas-Fontänen kommen, die dann auch die Atmosphäre erreichen, da Klathrate Methanhydrat-Gas unter starkem Druck komprimiert. Beobachtungen zeigen, dass abhängig von der Saison unterschiedlich stark Methan aus dem Meeresboden entweicht und sich auch der Zustand der Offshore-Permafrostböden in manchen Regionen verschlechtert.[122][123] Das Treibhauspotenzial von 1 kg Methan ist, auf einen Zeitraum von 100 Jahren betrachtet, 25 mal höher als das von 1 kg Kohlenstoffdioxid;[124] nach einer neueren Untersuchung beträgt dieser Faktor sogar 33, wenn Wechselwirkungen mit atmosphärischen Aerosolen berücksichtigt werden.[125]

Die Abschätzungen über das Ausmaß des Auftauprozesses in Sibirien, Kanada und ähnlich weit nördlich gelegenen Regionen variieren ebenso wie die Meinungen darüber, wie viel Methan letzten Endes freigesetzt werden wird.[126] Laut jüngsten Studien könnte zwischen den Jahren 2300 und 2400 bis zu 75 % des dort gelagerten Kohlenstoffs in die Atmosphäre gelangen.[127] Im sibirischen Permafrost lagert insgesamt eine Kohlenstoffmenge, mit der man die atmosphärische CO2-Konzentration verdreifachen könnte, so sie in Form von CO2 in die Atmosphäre gelangen würde.[128] Das Auftauen des Permafrosts in Hochgebirgsregionen wird zur Destabilisierung der Berghänge und verstärkt zu Bergrutschen und Bergstürzen führen.[129]

Im Meeresboden lagern große Mengen Methan in Form von Methanhydraten, die bei einer starken Erwärmung freigesetzt werden könnten. Methanhydrate sind Feststoffe, die in ihrem aus Wassermolekülen bestehenden Kristallgitter Methanmoleküle einschließen. Sie sehen aus wie schmutziges Eis und sind brennbar. Die weltweiten Methanhydratvorkommen werden auf 500–3000 Gt C geschätzt.[130][131] Zum Vergleich: Die nachgewiesenen Kohlereserven betragen ca. 900 Gt C.[132] Methanhydrate, die im Laufe mehrerer Millionen Jahre entstanden sind,[133] sind nur unter bestimmten Druck- und Temperaturbedingungen stabil. Je höher die Umgebungstemperatur ist, desto höher muss der Druck sein, damit sich die Methanhydrate nicht auflösen. Solche Bedingungen herrschen in Meerestiefen ab 500 m, in der Arktis etwas näher an der Meeresoberfläche.

Durch die globale Erwärmung und die damit verbundene Erwärmung der Ozeane könnten die Methanhydrate im Meeresboden destabilisiert werden, was zu einer Freisetzung von großen Mengen Methan führen würde. Allerdings erwärmen sich die Ozeane langsamer als die Landoberfläche und durch die langsame Vermischung des Ozeans dringt diese Erwärmung nur langsam bis zum Meeresboden vor. Deshalb ist die Wahrscheinlichkeit einer großen und raschen Freisetzung von Methan innerhalb dieses Jahrhunderts sehr gering. Bedeutsamer ist die Gefahr einer langsamen, unkontrollierbaren und über Jahrhunderte anhaltende Methanfreisetzung aufgrund des allmählichen Eindringens der Erwärmung in die tieferen Ozeanschichten.

Durch die globale Erwärmung nimmt das Meereis, das bis zu 15 Prozent der Weltmeere bedeckt, ab. Die Ozeane haben ein geringeres Rückstrahlvermögen (Albedo) von Sonnenlicht als die Eisflächen, weil sie viel dunkler sind. Die Ozeane absorbieren also einen Großteil des eintreffenden Sonnenlichts, während das Meereis bis zu 90 % der eingestrahlten Sonnenenergie ins Weltall reflektiert. Nimmt die Fläche des Meereises ab, wird mehr Sonnenenergie absorbiert und die Erde erwärmt sich stärker. (Der Effekt tritt vergleichbar auch auf, wenn sich ein schwarzes Auto im Sonnenlicht schneller als ein weißes erwärmt.) Diese positive Rückkopplung hat bereits begonnen. So hat die arktische Meereisfläche, die sich im Winter bildet und im Sommer zum Teil wieder verschwindet, im September 2012 mit ca. 3,5 Millionen km² das geringste je gemessene Ausmaß angenommen. Zu Beginn der Messungen 1979 betrug diese Fläche im September noch ungefähr 7,5 Millionen km². Seitdem hat sie jede Dekade um mehr als 8 % abgenommen.[134] Unter anderem wegen des Rückgangs des Meereises und des Schnees hat sich die Jahresmitteltemperatur in der Arktis fast doppelt so schnell wie die der übrigen Welt erhöht. Nach verschiedenen Prognosen wird sich die Arktis in den nächsten 100 Jahren um weitere 4 bis 7 °C erwärmen.[135]

Seit 2007 mehren sich die Stimmen, die den Klimawandel als eine Gefahr für den Weltfrieden bezeichnen. Auf Anregung Großbritanniens debattierte der UN-Sicherheitsrat im April 2007 über dieses Thema. Ein US-amerikanisches, mit hohen Ex-Offizieren besetztes Beratungsgremium bezeichnete den Klimawandel in einem eigenen Bericht als eine Gefahr für die Sicherheit der Vereinigten Staaten. Der Bericht sieht den Klimawandel als einen „Gefahrenverstärker“ und erwartet u. a. eine erhebliche Zunahme globaler Migration durch Umweltflüchtlinge.[136] Im Jahr 2014 stufte nun auch das Pentagon den Klimawandel erstmals als Bedrohung für die nationale Sicherheit ein. Das US-Verteidigungsministerium prüft diesbezüglich eine Neuausrichtung des Militärs, etwa bei der Verteilung der Vorräte.[137]

Anzeichen für politische Folgen des Klimawandels hat der Geograph Jared Diamond 2006 schon im Hinblick auf den Völkermord in Ruanda 1994 gesehen. In dem Ressourcenkonflikt um knappes Land habe der Klimawandel als Wirkungsfaktor bereits eine Rolle gespielt.[138]

In Weltregionen, wo der Klimawandel die Lebensbedingungen nachhaltig beeinträchtigt oder unerträglich macht, dürfte sich in Gestalt von Umweltflüchtlingen eine zunehmende Wanderung ergeben. Dies ist vor allem in der „Dritten Welt“ zu erwarten, wo angestammte Lebensräume einerseits durch den steigenden Meeresspiegel – etwa in Bangladesh – und andererseits durch zunehmende Wasserknappheit in semiariden Regionen – z. B. in Afrika – verloren gehen. Da in den meisten betroffenen Regionen das Bevölkerungswachstum erschwerend hinzukommt und die Migrationsmotive oft nicht eindeutig bestimmbar sind (und nirgendwo zentral registriert werden), stellt die präzise quantitative Erfassung von Migrantenzahlen im Zusammenhang mit der globalen Erwärmung wohl bis auf Weiteres ein unlösbares methodisches Problem dar.[139]

Die menschliche Gesundheit wird vom Klima direkt (z. B. Kälte oder Hitze) und indirekt (z. B. durch temperaturbedingte Veränderung der Ausbreitungsgebiete von Krankheitsüberträgern) beeinflusst. Die Prognosen für die Auswirkungen einer zukünftigen Erwärmung sind mit großen Unsicherheiten behaftet, da insbesondere die indirekten Folgen primär vom wirtschaftlichen Stand einer Region beeinflusst werden. Dem IPCC zufolge werden die negativen Folgen der Erwärmung für die Gesundheit die positiven sehr wahrscheinlich übersteigen. Besonders stark werden dabei die Entwicklungsländer betroffen sein.[140]

In Europa sterben jedes Jahr deutlich mehr Menschen an Kälte als an Hitze, wobei jedoch zu beachten ist, dass es trotz gravierend unterschiedlicher Durchschnittstemperaturen gleichermaßen in Helsinki wie in Athen zu Todesfällen durch Hitze und Kälte kommt, wobei die Kältetoten in beiden Fällen etwa um das Fünffache überwiegen.[141] Todesfälle durch Kälte sind in praktisch allen Ländern außerhalb der Tropen weit zahlreicher als Hitzetote.[142] Keatinge et al. gehen deshalb davon aus, dass die zu erwartende Zunahme an Hitzetoten durch die globale Erwärmung bei weitem durch den Rückgang an Kältetoten ausgeglichen wird.[141] Eine weitere Studie geht für Großbritannien bei einer Erwärmung um 2 °C von 2.000 zusätzlichen Hitzetoten sowie 20.000 weniger Kältetoten aus.[143] Eine vom WWF in Auftrag gegebene und vom Kieler Institut für Weltwirtschaft erstellte Studie prognostiziert hingegen, dass sich bis zum Jahr 2100 die Zahl der Hitzetoten in Deutschland um zusätzliche 5.000 (ohne Berücksichtigung der demografischen Entwicklung) beziehungsweise um 12.000 (mit Einbeziehung der veränderten Altersstrukturen) erhöhen kann. Gleichzeitig käme es zu einem Rückgang an Kältetoten um 3.000 beziehungsweise 5.000 Opfer.[144]

Zu den indirekten Folgen der globalen Erwärmung zählt die regionale Änderung von Gesundheitsrisiken durch Veränderung des Verbreitungsgebiets, der Population und des Infektionspotentials von Krankheitsüberträgern wie Stechmücken (z. B. Anopheles, Überträgerin der Malaria[145]), Flöhen oder Zecken. Durch die Erwärmung werden nach bisherigen Erkenntnissen einige Gebiete für Überträger höchstwahrscheinlich unbewohnbar werden, andere bisher unbewohnbare wiederum könnten von ihnen als neue Lebensräume erschlossen werden. Ob sich die weltweiten Ausbreitungsgebiete insgesamt vergrößern, verkleinern oder gleich bleiben, ist dabei nicht nur von klimatischen Faktoren, sondern auch vom jeweiligen Überträger und entsprechenden Gegenmaßnahmen abhängig.[146] So spielt die Temperatur z. B. nur eine untergeordnete Rolle bei der tatsächlichen Ausbreitung von Malaria, da diese Krankheit bis in die 1950er in 36 US-Bundesstaaten verbreitet war und erst später durch gezielte Bekämpfung der Mücken mittels DDT ausgerottet werden konnte.[147] Auch in Europa ist eine erneute Ausbreitung der Malaria höchst unwahrscheinlich, da hier ein hoher medizinischer Standard herrscht und regelmäßig teilweise auch biologische Maßnahmen zur Bekämpfung von Stechmücken durchgeführt werden.[148] Ärmere Länder, insbesondere jene West- und Zentralafrikas, werden von einer möglichen Malariaausbreitung wesentlich stärker betroffen sein, weil sie sich keine Gegenmaßnahmen leisten können.

Neben der reinen Temperaturerhöhung wird sich aber mit hoher Wahrscheinlichkeit auch die durch stärkere Regenfälle und das Abtauen von Permafrostregionen bedingte Zunahme von Feuchtgebieten speziell auf Stechmückenpopulationen auswirken.[149] In Norddeutschland wurde die unter dem Namen Marschenfieber bekannte Malaria als Nebeneffekt der Trockenlegung der Marschen zwar effektiv eingeschränkt, die eigentliche Reduktion des Risikos besteht aber weiterhin in der gezielten Prophylaxe speziell bei Reisenden in tropische Länder. Damit kann die Anzahl infizierter Hauptwirte höchstwahrscheinlich auch in Zukunft gering genug gehalten werden, um eine epidemische Ausbreitung zu verhindern, obwohl die Lebensräume der Überträger weiterhin vorhanden sind.[150]

Auch wenn Deutschland nicht zu den erklärten Risikogebieten für Malaria gehört, ist hier bei einer Erwärmung aufgrund frostärmerer Winter und feuchterer Sommer unter anderem mit einer Ausbreitung von Zeckenpopulationen zu rechnen, die wiederum ein erhöhtes Risiko für Borreliose und Frühsommer-Meningoenzephalitis (FSME) mit sich bringen.[151] Die Ausbreitung der Krankheiten selbst kann dabei sowohl durch vorbeugende Maßnahmen als auch eine Impfung gegen FSME eingeschränkt werden. Gegen Borreliose gibt es bisher keinen zugelassenen Impfstoff.[152]

Nach einer Studie der Weltgesundheitsorganisation (WHO) starben schon 2002 jährlich mindestens 150.000 Menschen an den indirekten Folgen der globalen Erwärmung, zu denen die WHO Nahrungsmangel, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Durchfall, Malaria und andere Infektionen zählt.[153] Die meisten Opfer sind in Entwicklungsländern zu beklagen.

Es wird erwartet, dass durch die globale Erwärmung sowohl die Zahl der Betroffenen als auch die Schwere der Heuschnupfen-Symptome stark zunehmen wird. Nach einer 2016 erschienenen Arbeit in Environmental Health Perspectives steigt demnach in Europa die Zahl der Betroffenen, die allergisch auf Pollen des Beifußblättrigen Traubenkrautes reagieren, von derzeit 33 Millionen auf ca. 77 Millionen, wobei die stärksten Zunahmen in Staaten wie Deutschland, Polen und Frankreich auftreten werden. Die Pollensaison verlängert sich zudem in weiten Teilen Europas bis September und Oktober.[154]

Bei der Abschätzung der Folgekosten eines ungebremsten Klimawandels bestehen große Unsicherheiten. Das Deutsche Institut für Wirtschaftsforschung (DIW) schätzt dennoch, dass bis zum Jahr 2050 Schäden von bis zu 200 Billionen US-Dollar auftreten könnten.[155] Der von der britischen Regierung in Auftrag gegebene Stern-Report hält fest, dass die Gesamtkosten und -risiken, die sich aus dem Klimawandel ergeben, heute und auf Dauer einer Einbuße in Höhe von 5 % des Welt-Bruttosozialprodukts entsprechen, möglicherweise sogar bis zu 20 % – was in etwa den Folgen der Weltwirtschaftskrise der 1930er entspräche.[156] Kritiker wie der Ökonom Richard Tol halten diese Zahlen jedoch für weit übertrieben, da Stern willkürlich jene Studien in seinem Bericht zusammenzähle, die die dramatischsten Auswirkungen prognostizieren.[157] Zudem geht Stern von einer stagnierenden Wirtschaftsentwicklung aus, wohingegen es viel eher wahrscheinenlich sei, dass sich insbesondere die afrikanischen Länder bis zum Jahr 2100 enorm entwickelt haben werden.[157]

Bei einer Expertenumfrage meinten knapp zwei Drittel der teilnehmenden Ökonomen[158], dass schon jetzt oder in den nächsten Jahren der Klimawandel global überwiegend Schäden verursachen würde, weitere 26 %, dass dies spätestens 2050 der Fall sein würde, nur 2 % glaubten, dass auch nach dem Jahr 2100 die Schäden nicht überwiegen würden. Mehr als drei Viertel bejahten die Frage, dass die globale Erwärmung langfristig das Wirtschaftswachstum schwächen würde. Insgesamt 93 % der teilnehmenden Ökonomen sprachen sich für Maßnahmen angesichts des Klimawandels aus, eine Mehrheit hielt drastische Maßnahmen für erforderlich.[159]

Das DIW und der Stern-Report rechnen für einen „effektiven Klimaschutz“ mit jährlichen Kosten von ca. 1 % des Welt-Bruttosozialprodukts.[155][156] Einige Ökonomen halten diese Zahl für zu niedrig, zumal Stern auch hier von ausschließlich optimistischen Schätzungen ausgehe, etwa dass sich die Kosten für erneuerbare Energien bis zum 2050 auf ein Sechstel der heutigen Kosten reduzieren werden.[157] Zudem ignoriere Stern, dass die kostspielige Reduktion von Treibhausgasen auf die von ihm vorgeschlagenen 550 ppm (CO2-Äquivalent) die globale Erwärmung lediglich hinauszögern, aber nicht aufhalten würde.[157]

Die wirtschaftlichen Folgekosten alleine der Freisetzung von Methangas beim Abtauen des Permafrosts unter der Ostsibirischen See im Zuge der
Klimaerwärmung werden 2013 auf weltweit 60 Milliarden US-Dollar (60 Mrd. Euro) geschätzt.[160]

Die Häufigkeit von Extremwetterereignissen und die wirtschaftlichen Schäden[161] infolge solcher Ereignisse sind zwischen 1960 und 2000 gestiegen. Der Haupttreiber waren dabei Bevölkerungswachstum und gestiegener Wohlstand. Es gibt begrenzt Hinweise, dass die um diese beiden Faktoren korrigierten ökonomischen Verluste durch den Klimawandel gestiegen sind. In den meisten Fällen lässt sich aber bislang ein klarer Zusammenhang weder herstellen noch ausschließen.[162]

Während eine langfristig angelegte Klimapolitik, die einen entschiedenen aber schrittweisen Übergang zu einer dekarbonisierten Wirtschaft befördert, mit vergleichsweise geringen Kosten und Risiken einhergeht, kann eine späte und abrupte Realisierung wirksamer Klimaschutzmaßnahmen hingegen nicht nur zu höheren Klimaschäden sondern auch zu massiven Marktwertverlusten von Unternehmen der fossilen Industrie und plötzlich steigenden Energiepreisen führen. Über Zweit- und Drittrundenffekte besteht die Gefahr von Instabilitäten im Finanzsystem und in der Weltwirtschaft (siehe auch Kohlenstoffblase).[163][164][165]

Ein im November 2006 herausgegebener Bericht der Finance Initiative des United Nations Environment Programme (UNEP) gab an, dass sich die Versicherungsschäden gegenwärtig alle 12 Jahre verdoppeln. Hält dieser Trend an, rechnet das UNEP mit dem Erreichen einer jährlichen Schadenssumme von über einer Billion Dollar in drei bis vier Jahrzehnten.[166] Wie die World Meteorological Organization (WMO) jedoch klarstellt liegt die zunehmende Auswirkung von tropischen Wirbelstürmen in jüngerer Zeit in erster Linie an der wachsenden Konzentration von Bevölkerung und Infrastruktur in Küstenregionen.[93]

Im Jahr 1930 wohnten in allen 109 US-Counties an Golf- und Atlantikküste von Texas bis Virginia weniger Menschen als heute allein in Miami wohnen. Zudem führte der gestiegene allgemeine Wohlstand zu aufwendigeren und wertvolleren Häusern, weshalb die Summe der durch Hurrikans angerichteten Schäden jährlich steigt. Relativiert man jedoch den Wohlstandzuwachs innerhalb des letzten Jahrhunderts, zeigt sich, dass etliche Hurrikans einen vielfach größeren Schaden angerichtet hätten, wenn sie bei heutigem Wohlstand auf die US-amerikanischen Küsten getroffen wären. Der „Miami“-Hurrikan von 1926 hätte demnach einen Schaden von 157 Milliarden Dollar angerichtet.[167]

Die britische Association of British Insurers rechnet in einem Bericht von 2005 mit um zwei Drittel steigenden versicherten Schäden bis 2080 lediglich durch Stürme, und zwar auf dann jährlich 27 Milliarden Dollar allein in den Märkten USA, Japan und Europa. Die Schäden durch Überflutungen in Großbritannien sieht die Association um das Fünfzehnfache erhöht. Die Berechnungen gelten alle für ansonsten unveränderte sozioökonomische Bedingungen, beziehen also weder Aspekte der Bevölkerungsentwicklung noch den in der jüngeren Vergangenheit beobachtbaren Trend zur Ansiedlung in attraktiven, aber besonders verwundbaren Küstenregionen.[168] Zu einer ähnlichen Prognose kommt ein Bericht der amerikanischen Versicherer, laut dem sich die Versicherungsschäden durch Hurrikans alle zehn Jahre verdoppeln werden, weil die Baukosten wie auch die Zahl der Gebäude zunehmen und sich die Art der Ausführung ändert.[169]

Nach Angaben der Münchener Rückversicherungs-Gesellschaft besteht ein deutlich erkennbarer Trend hin zu schwereren und kostspieligeren Naturkatastrophen.[170] Der Zusammenhang zwischen diesen und dem globalen Klimawandel ist keineswegs eindeutig, da neben Überschwemmungen und Sturmschäden auch Ereignisse wie Tsunamis oder Erdbeben mitgezählt werden. Dennoch erhöht nach Auffassung der Forscher des Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung eine steigende Erdtemperatur die Wahrscheinlichkeit für wetterbedingte katastrophale Ereignisse. Im Versicherungswesen ergeben sich daraus steigende Kosten für die Versicherungsnehmer oder, in besonders gefährdeten Gebieten, die Weigerung der (Rück-)Versicherer, angesichts unkalkulierbar werdender Kosten überhaupt Versicherungspolicen anzubieten.

Im Jahr 2008 beliefen sich die Schäden aus Naturkatastrophen auf einem Rekordniveau von 200 Mrd. USD und 220 000 Toten. Die Münchener Rückversicherungs-Gesellschaft benennt als Ursache klar den Klimawandel,[171] obgleich ein Großteil der Versicherungsschäden und Opfer auf das Erdbeben in Sichuan zurückgeht.

Ein den Menschen direkt betreffendes Problem der Verschiebung von Vegetationszonen sind Veränderungen der Erträge aus der Landwirtschaft. Die landwirtschaftliche Produktivität wird sowohl von einer Temperaturerhöhung als auch von einer Veränderung der Niederschläge betroffen sein. Zusätzlich ist von entscheidender Bedeutung, ob sich durch steigende Kohlenstoff-dioxidkonzentrationen ein Düngungseffekt ergibt. Letztlich ist bezüglich der Auswirkungen maßgeblich, in welchem Umfang und zu welchen Kosten sich die Landwirtschaft anpasst, und in Zukunft anpassen kann und anpassen wird, etwa durch Verwendung anderer (vorhandener oder noch zu züchtender)
Pflanzensorten oder anderer Anbaupraktiken und mit welchen Begleiterscheinungen und Rückkoppelungen diese Anpassungsleistungen wiederum verbunden sind. Global ist, grob gesehen, mit einer Verbesserung der landwirtschaftlichen Möglichkeiten in den gemäßigten und kühleren Klimazonen und einer Verschlechterung in den tropischen und subtropischen Gebieten zu rechnen. Die Tatsache, dass es unter den heutigen Bedingungen schon in vielen besonders betroffenen Regionen schwerfällt, einen funktionalen Agrarsektor zu gestalten, wird die damit verbundenen Probleme wahrscheinlich weiter verschärfen.

Für den Zeitraum 1981–2002 wurde ein negativer Einfluss von steigenden Temperaturen auf die globalen Ernteerträge von Weizen (-18,9 % pro Jahr),
Mais (-12,5 %) und Gerste (-8 %) festgestellt.

Für Reis (-1,6 %), Sojabohne (+1,8 %) und Sorghumhirsen (-0,8 %) wurden geringere negative bzw. positive Effekte geschätzt. Die negativen Effekte seien durch steigende Kohlenstoffdioxidkonzentrationen und technologische Anpassungen mehr als wettgemacht worden, stellen aber für sich genommen einen Ertragsverlust von etwa 40 Megatonnen pro Jahr dar. Ohne die Temperaturanstiege seit 1981 wären die Weizen-, Mais- und Gerstenerträge im Jahr 2002 um 2-3 % höher gewesen.[173]

In den 1980er Jahren durchgeführte Laborexperimente zu den Düngungseffekten einer steigenden Kohlenstoffdioxidkonzentration in der Luft dienten bis vor einigen Jahren als Parameter in den Schätzungen zu den Ertragseffekten der globalen Erwärmung. Darauf basierende Prognosen hatten ergeben, dass negative Ertragseffekte durch steigende Temperaturen von positiven Ertragseffekten durch steigende Kohlenstoffdioxidkonzentrationen mehr als ausgeglichen werden würden. Jüngere Freilandversuche mit der FACE-Technologie hingegen zeigen an, dass die aus den Laborexperimenten abgeleiteten Düngungseffekte um etwa 50 % überschätzt worden seien. Die Freilandversuche suggerieren, dass zukünftige globale Erwärmungstendenzen trotz Kohlenstoffdioxiddüngung eher negative Ertragseffekte haben werden.[174] Hierdurch biete sich jedoch die Chance, mithilfe von Pflanzenzüchtung (inklusive Grüner Gentechnik) und Pflanzenbauwissenschaft eine höhere Kohlenstoffdioxidkonzentration besser auszunutzen.[175]

Die Europäische Union hat im Rahmen des Vierten Rahmenprogramms für Forschung und Entwicklung im Bereich Umwelt und Klima die Effekte auf die EU-Mitgliedstaaten untersucht und ist zu dem Ergebnis gekommen, dass die Produktivitätsunterschiede zwischen verschiedenen Nutzpflanzenarten zunehmen werden. In Teilen Südeuropas könnte es bei Überschreiten einer Temperaturobergrenze von einzelnen Pflanzenarten zu Missernten kommen, während es in Europa unter Umständen möglich sein wird, dank einer wärmeren und längeren Vegetationsperiode ein breiteres Spektrum von Arten anzubauen. Die Auswirkungen auf die gegenwärtig angebauten Arten werden voraussichtlich in Südeuropa eher negativ, in Nordeuropa eher positiv ausfallen.[176]

Die durchschnittlichen erwarteten Auswirkungen der von sechs Klimamodellen prognostizierten Veränderungen von Temperatur und Niederschlag bis in die 2080er Jahre auf die Landwirtschaft deuten auf einen Rückgang des Produktionspotenzials hin. Das globale Produktionspotenzial würde um ca. 16 % zurückgehen, in Entwicklungsländern um 21 %, in Industrieländern um 6 %. Diesem Szenario liegt die Annahme zugrunde, dass eine Kohlenstoffdioxid-Düngung durch einen erhöhten Anteil von Kohlenstoffdioxid-Gehalt in der Luft nicht stattfinden wird, auch sind mögliche Schäden durch extreme Wetterereignisse und möglicher höherer Schädlings- und Krankheitsbefall nicht berücksichtigt. Sollte die Düngung stattfinden, wird der globale Rückgang des Produktionspotenzials auf 3 % geschätzt. Unter diesem Szenario käme es zu einem Zuwachs des Potenzials in Industrieländern um 8 %, während das Produktionspotenzial in Entwicklungsländern um 9 % sinken würde. Die Landwirtschaft Indiens würde massiv unter der globalen Erwärmung zu leiden haben, mit Rückgängen im Produktionspotential von 30 bis 40 %. In Deutschland würde das landwirtschaftliche Produktionspotenzial bei Ausbleiben der Kohlenstoffdioxid-Düngung um 3 % ab-, andernfalls um 12 % zunehmen.[172]

Die globale Erwärmung wirkt sich auf den Weinbau aus; so hat sich in den letzten beiden Jahrzehnten die Rebblütezeit und damit der Reifebeginn der Trauben im Herbst nach vorne verlagert.

Einer Modellrechnung von Forschern an der Universität Wageningen zufolge wird in Europa und den Vereinigten Staaten zukünftig im Sommer dadurch, dass die Flüsse weniger Wasser führen und dieses wärmer ist, sich die Kapazität der auf Kühlwasser angewiesenen Wärmekraftwerke verringern und das Risiko für eine Reduktion der Stromproduktion um mehr als 90 Prozent im Schnitt dreimal so groß sein. Infolge eines heißen und trockenen Sommers wurden bereits 2003, 2006 und 2009 in Europa, 2007 und 2008 in den USA Kraftwerke heruntergefahren.[177][178]

Im Tourismus dürfte es bezüglich des Sommerurlaubs tendenziell zu einer Verschiebung der Touristenströme zu Gunsten der kühleren äquatorfernen Gebiete und zu Lasten der tropischen und subtropischen Länder kommen. Tourismusziele in Russland oder Kanada können dabei unter Umständen mit Steigerungen des Tourismusaufkommens um ein Drittel bis 2025 rechnen. Noch bedeutendere Auswirkungen auf den Tourismus als die globale Erwärmung dürften aber aus wissenschaftlicher Sicht weiterhin die wirtschaftliche und die Bevölkerungsentwicklung haben.[179]

Wirtschaftliche Nachteile werden aufgrund von Schneemangel in Skigebieten erwartet, insbesondere in den in niedrigen und mittleren Lagen gelegenen Gebieten.[180] So hat eine Studie aus der Schweiz ergeben, dass im dortigen Wintertourismus bei einer Temperaturerhöhung von 2 °C mit einem hohen Wertschöpfungsverlust von 1,78 bis 2,28 Milliarden CHF (1,131–1,159 Milliarden Euro) pro Jahr zu rechnen ist. Zum Vergleich: Derzeit beträgt die Bruttowertschöpfung des Wintersports in der Schweiz ca. 5,3 Milliarden CHF (ca. 3,4 Milliarden €) pro Jahr. Besonders stark werden die Voralpen und der Kanton Jura betroffen sein.[181]

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