Der Blick in die Zukunft der Erde kann mit Unannehmlichkeiten verbunden sein. Er kann etwa bedeuten, dass man auf dem Furkapass wortwörtlich an Ort und Stelle tritt. Er kann auch bedeuten, dass man in Kolumbien kilometerweit durch den Urwald fährt, immer auf der Hut vor Guerilleros, bloss um mitten im Dschungel Bäume zentimeter­genau aus­zu­messen. Das künftige Klima unseres Pla­ne­ten vorauszusagen kann auch heissen, dass man Tausende Programm­zeilen schrei­ben muss. Oder dass man in der Hohen ­Tatra tagelang auf Bauch und Knien umherrutscht, um mit klammen Fin­gern Flechten und Bergblumen zu bestimmen.

Wenn Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf der ganzen Welt solche Mühsal auf sich nehmen, so hat das nichts mit akademischem Selbstzweck und viel mit einem riesigen Netzwerk zu tun: mit der ­internationalen Forschungsgemeinschaft, die den Klimawandel, dessen Auswirkun­gen auf den Planeten und mögliche Massnahmen dagegen untersucht.

Wenn vom 7. bis 18. Dezember in Kopen­hagen Politiker aus der ganzen Welt über Massnahmen beschliessen, wie der Klimawandel gestoppt werden könnte, dann liegen den Beratungen die Erkenntnisse von unzähligen Forschungsprojekten zugrunde. «Um handeln zu können, muss man Grundlagen haben und wissen, was Sinn macht», sagt Christoph Ritz, Geschäftsführer von ProClim, dem Forum für Klima und Globalen Wandel der Schweizerischen ­Akademie der Naturwissenschaften. «Es ist noch längst nicht alles erforscht in Sachen Klimawandel, auch wenn man in den vergangenen zehn Jahren riesige Fortschritte gemacht hat.» Allein dass man heute sagen könne, dass der Klimawandel mit sehr grosser Wahrscheinlichkeit vom Menschen verursacht werde, habe für die Forschung zahlreiche weitere Fragen aufgebracht, sagt Ritz, «etwa zu den konkreten Anpassungsmassnahmen an den Klimawandel. Dazu braucht es Aussagen über die regional zu erwarten­den Veränderungen.»

Anzeige

Fragen, die mitunter mit seltsam anmutenden, aber durchaus effektiven Methoden beantwortet werden. So bot sich etwa Wanderern in den Sommern 2002 bis 2005 auf der Furka ein ungewohntes Bild: eine Frau, die auf 2500 Metern über Meer auf einem kleinen Stück Alpwiese an Ort ging und ­dabei sorgfältig ihre Schritte zählte. An ihren Füssen: eine mit Hilfe eines Tier­prä­parators angefertigte Konstruktion mit je drei Schafhufen, die sie eigenhändig aus dem Schlachthof geholt hatte.

Einblicke in die Alp der Zukunft

Mit ihrem Gehen an Ort simulierte die Basler Biologin Erika Hiltbrunner den Effekt, den Schafhufe auf Krummseggen­rasen haben, eine im Alpenraum häufige Pflanzengesellschaft. In anderen Experimenten begast Hiltbrunner, die seit acht Jahren auf der Furka forscht, die Pflanzen in einem mehrjährigen Versuch mit einer CO2-Konzentration, wie sie in etwa 70 Jahren zu erwarten ist. Wieder andere Gras­stücke setzt sie einer erhöhten Stickstoffbelastung aus. Dabei traktiert die Biologin quasi den Alpboden der Zukunft. Den Krummseggen­rasen, den sie für ihre Experimente braucht, holt sie sich 200 Höhenmeter weiter oben und transportiert ihn dann Mutte für Mutte zur tiefer gelegenen Forschungsstation.

Anzeige

Dort ist es rund ein Grad wärmer – ideale Bedingungen, um zu studieren, wie sich die Vegetation angesichts der Klimaerwärmung schon in einigen Jahren verhalten wird. Welche Pflanzen profitieren vom Klimawandel, welche gehören zu den Verlierern? Das sind die Fragen, welche die Biologin mit ihren Experimenten klären möchte. Erste Antworten hat sie bereits gefunden. «Alle Pflanzenarten dieser Pflanzengemein­schaft haben Probleme, wenn es wärmer wird», sagt sie. «Vor allem diejenigen, die gut an ein Überleben unter einer langen Schneebedeckung angepasst sind. Und wenn deshalb etwa Pflanzen verschwinden, die ein ausgeprägtes Wurzelsystem bilden, dann beeinträchtigt das die Stabilität des Hanges, und die Gefahr von Hangrutschen bei Extremniederschlägen nimmt zu.»

Alvaro Duque: Der Kolumbianer erforscht den Einfluss der Erderwärmung auf den tropischen Regenwald.

Quelle: private Aufnahme
Anzeige

Forschen im Gebiet der Guerillios

Während Erika Hiltbrunner einen Blick in die Klimazukunft und deren Auswirkungen auf die Pflanzenwelt und letztlich auch auf den Menschen wirft, so behält 10'000 Kilometer entfernt Alvaro Duque die Gegenwart im Auge. Der Forstwissenschaftler aus Medellín, Kolumbien, untersucht auf mehreren, weit verteilten Versuchsflächen, wie sich die kolumbianischen Wälder mit dem sich wandelnden Klima verändern. «Wir versuchen hier, globale Trends abzulesen», erklärt der 44-jährige Forscher: «Welche Baumarten reagieren wie auf den Klimawandel, welche kommen hinzu, welche sterben aus? Wie sind die Kohlenstoffflüs­-se in den Wäldern, welchen Einfluss haben Trockenperioden? Das sind die Fragen, die uns beschäftigen.»

Für deren Beantwortung nehmen Alvaro Duque und seine Studentinnen und Studenten der Universidad Nacional de Colombia beschwerliche Reisen in Kauf. «Zu den abge­legensten Standorten muss man acht bis neun Stunden fahren», erzählt Duque, «und manchmal müssen wir kurz vor dem Ziel umkehren, weil Guerilleros die Gegend unsicher machen.» Und kommen sie durch, warten lange Fussmärsche und jede Menge Moskitos auf die Forscherinnen und Forscher. «Aber ich liebe diese Arbeit», sagt Duque, der selber schon monatelang bei Ureinwohnern im Wald gelebt hat.

Anzeige

Der Urwald wird vermessen

Trotz aller Passion für den Wald: Steht Duque mit seinen Studenten auf einer seiner Versuchsflächen, so ist er primär Forscher. Nach genau festgelegten Standards vermisst er mit seinem Team die Bäume auf der Versuchsfläche. Auf Brusthöhe, also etwa 130 bis 140 Zentimeter ab Boden, wird der Umfang jedes Baums auf der Versuchsfläche bestimmt, vom jahrhundertealten Baumriesen bis hinunter zum einen Zen­timeter dicken Sprössling.

Alvaro Duque und sein Team arbeiten zwar oft isoliert im Dschungel, aber nicht allein. Die Forschergruppe ist Teil des Projekts Corfor (Cordillera Forest Dynamics Network), das sich von Panama über die ganze Cordillera – die Anden – bis nach Salta im ­Norden Argentiniens erstreckt. Weitere Untersuchungs­gebiete in Nordamerika ergänzen die Studien.

Anzeige

Von ihrem gemeinsamen Ziel, die Veränderungen der Wälder und die Konsequenzen daraus in einem grossen Massstab zu begreifen, sind die Wissenschaftler jedoch noch weit entfernt. «Wir ­arbeiten erst fünf Jahre an dem Projekt», sagt Alvaro Duque. «Um verbindliche Aussagen machen zu können, wie der Klimawandel die Wälder in der Cordil­lera verändert, müssen wir noch sehr lange forschen.»

Robert Kanka: Der Slowake erhebt in der Hohen Tatra die Pflanzenvielfalt und deren Veränderung durch den Klimawandel.

Quelle: private Aufnahme

Tausende Forscher für ein Projekt

«Netzwerke sind in der Klimaforschung absolut zentral», sagt Christoph Ritz. «Ohne sie hätten wir den heutigen Wissensstand nie erreichen können.» Ein Netzwerk wie Corfor gehört dabei zu den kleinen Wis-senschaftsorganisationen, in anderen wie etwa dem World Climate Research Programme sind Tausende von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern weltweit aktiv. In ver­schie­denen grossangelegten Projekten erheben sie über den ganzen Globus nach den gleichen Methoden Daten und vergleichen die Klimamodelle untereinander. «Für die Klimaforschung ist es zentral, dass man Veränderungen nicht nur an einem bestimmten Ort studiert, sondern diese mit Veränderungen, die an ganz anderen Orten beobachtet und gemessen wurden, vergleichen kann. Nur so kann man Zusammenhänge verstehen.»

Anzeige

Exakt gleich messen wie die Kollegin­nen und Kollegen am Mount Burns in Neuseeland und diejenigen in der Carson ­Range in Kalifornien, das ist auch das Ziel von ­Robert Kanka vom Institut für Landschaftsökologie an der slowakischen Akademie der Wissenschaften in Bratislava. Seine Forschungsgruppe ist Teil des Netzwerks Gloria, der Global Observation Research Initiative in Alpine Environments, die an der Universität Wien ihren Ursprung hatte. Kanka und sein Team erforschen schon seit mehreren Jahren an den Flanken von vier Berggipfeln in der Hohen Tatra im Norden der Slowakei die Vegetation. Um alle menschlichen Einflüsse auszuschliessen, geschieht dies in den abgelegensten Teilen des Tatra-Nationalparks – was für die Forscher bis zu vier Stunden Fussmarsch bedeuten kann, um überhaupt in das Untersuchungsgebiet zu gelangen.

Anzeige

Fleissarbeit mit Körpereinsatz

Dort angekommen, wird das Forschungsgebiet zuerst exakt ausgemessen, bevor dann in jeder Himmelsrichtung und in ganz bestimmten Abständen zum Gipfel je ein drei mal drei Meter grosses Gitternetz ausgelegt wird. Erst dann beginnt die eigentliche Arbeit: Kniend und auf dem Bauch liegend, bestimmen die Forscherinnen und Forscher, welche Pflanzen in den vier an den Ecken liegenden Qua­draten vorkommen.

Mit einem feineren Gitter werden die untersuchten Flächen in zehn mal zehn Zentimeter grosse Quadrätchen eingeteilt. Nun wird ausgezählt, in welchen Quadraten welche Bergblumen vorkommen – ­eine Fleissarbeit, die trotz oft unwirtlichem Wetter höchste Konzentration verlangt. Für Robert Kanka steht fest, dass sich der Einsatz trotz diesen Mühen lohnt. «Indem wir an vielen verschiedenen Orten auf fünf Kontinenten nach der exakt gleichen Methode messen, können wir aufgrund der Veränderungen in der Pflanzenwelt Aussagen über den Klimawandel und dessen Verlauf machen», sagt er.

Anzeige

Die zentrale Datenbank des Gloria-Projekts, die an der Universität Wien betrieben wird, ist dabei von eminenter Bedeutung. Hierhin schicken die Forschenden aus der ganzen Welt ihre Daten, die dann in gross­angelegten Publikationen analysiert, verglichen und interpretiert werden.

Reto Knutti: Der Physiker der ETH Zürich erstellt aus global erhobenen Daten Klimamodelle.

Quelle: private Aufnahme

Studienobjekt: die ganze Erde

Auf riesige Datenbanken und viel Rechenkapazität ist auch Reto Knutti angewiesen. Der Physiker an der ETH Zürich entwickelt Computerprogramme, die die Zusammen­hänge im Klimasystem beschreiben. Sein Forschungsobjekt: die ganze Erde. Sein Zeithorizont: die nächsten 20 bis 1000 Jahre. Der junge Professor befasst sich dabei vor allem mit chemisch-physischen Prozessen, die in den Ozeanen, in der Atmosphäre oder im Boden ablaufen. Die Resultate von Feldforschungsprojekten, wie etwa die Biomassemessungen von Alvaro Duque im kolumbianischen Regenwald, finden deshalb ebenfalls Eingang in die komplexen numerischen Modelle. «Je nach Fragestellung müssen wir sehr genau wissen, wie viel Wald, Weideland oder Steppe in bestimmten Gebieten vorhanden sind», sagt der Klimaphysiker Knutti. «Da sind wir auf Datensätze angewiesen, in denen ganz viele Resultate von solchen Feldstudien aufbereitet sind.»

Anzeige

In Knuttis Klimamodelle fliessen auch viele Daten ein, die auf den ersten Blick nichts mit seinem Forschungsgebiet zu tun haben: Studien über die Entwicklung der Erdbevölkerung, über künftige industrielle Tätigkeiten oder die Energiegewinnung der Zukunft – alles in Zahlen und Formeln auf­gelöst. Die komplexesten Modelle, mit denen Knutti rechnet, umfassen fast eine Million Programmzeilen. «Um die Modelle errechnen zu können, müssen wir versuchen, die Welt so genau wie möglich in Zahlen zu erfassen», sagt Knutti. Zu diesen Zahlen kommen riesige Datensätze aus der Meteorologie: lange Zahlenreihen, die über die klimatischen Entwicklungen in den vergangenen 150 Jahren Auskunft geben. «Wir haben mitt­lerweile ein gutes Verständnis davon, was in einem grösseren Massstab abläuft. Aber wir sind noch lange nicht perfekt.»

Anzeige

Ein Problem dabei: «Mit dem Klima der realen Erde kann man nicht einfach experimentieren.» Oder nur ganz selten. Als etwa die chinesische Regierung für die Zeit der Olympischen Sommerspiele 2008 für Peking einschneidende Verkehrsbeschrän­kungen erliess und Fabriken schloss, war Knutti mit einem Kollegen zur Stelle – am Computer in seinem ETH-Büro. Sie analysierten Satellitenbilder und Wetterdaten und verglichen sie mit den entsprechenden Daten aus sechs vorangegangenen Jahren.

Klimaschutz als PR-Gag

Das Resultat war ebenso wenig überraschend wie ernüchternd: Die Aerosole – Schwebeteilchen in der Luft – gingen bei der milliardenteuren Übung bloss um 10 bis 15 Prozent zurück. «Da stellt man sich natürlich die Frage, was damit erreicht werden sollte – ob es ein ernsthafter Versuch war, die Luftqualität zu verbessern, oder ob es sich bloss um einen PR-Gag handelte», meint Knutti.

Anzeige

Ähnliches gilt auch für die Weltklimakonferenz in Kopenhagen: Erst in 50 oder 100 Jahren werde man wissen, was die Beschlüsse, die in der dänischen Hauptstadt gefällt werden sollen, tatsächlich gebracht haben, sagt Knutti im Interview im Energie- und Umwelt-Blog auf beobachter.ch. Klima­wissenschaftler könnten nur die Informationen liefern, damit Gesellschaft, Wirtschaft und Politik die besten Entscheidun­gen treffen. «Aber die Welt retten, das können wir Wissenschaftler nicht.»