Chinas sauberere Luft beschleunigt die Erderwärmung

Chinas Vorstoß für saubere Luft und das Erwärmungsparadoxon

China hat seine Luftqualität in einem Tempo und Ausmaß verändert, für die es kaum historische Beispiele gibt. Innerhalb von etwa einem Jahrzehnt schränkten die Behörden die Schwefelbelastung durch Kraftwerke, Industrie und Fahrzeuge ein und verringerten damit drastisch den Ruß und den Sulfatschleier, der einst die Städte erstickte. Die gesundheitlichen Verbesserungen sind erheblich: Es gibt weniger Atemwegs- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen, und die Lebenserwartung ist gestiegen. Doch dieser Erfolg für die öffentliche Gesundheit hat eine klimatische Kehrseite. Indem China Partikel entfernte, die Sonnenlicht reflektieren und Wolken aufhellen, beseitigte es zugleich einen kühlenden Schleier, der einen Teil der Treibhauserwärmung verborgen hatte. Das Ergebnis ist laut einer wachsenden Zahl von Studien eine jüngste Beschleunigung der globalen Erwärmung.

Wissenschaftler schätzen, dass sich das Erwärmungstempo nach Berücksichtigung natürlicher Schwankungen von etwa 0,18 °C pro Jahrzehnt seit den 1970er-Jahren auf rund 0,24 °C pro Jahrzehnt seit 2010 erhöht hat. Mehrere Modellierungsstudien nennen den starken Rückgang der Sulfate in Ostasien, angeführt von China, als wichtigen Grund für diesen Anstieg. Eine internationale Analyse kommt zu dem Ergebnis, dass die Luftreinhaltung in Ostasien die globalen Temperaturen um etwa 0,07 °C erhöht hat. Eine andere Untersuchung führt den Großteil der jüngsten Beschleunigung der Erwärmungsrate auf den Rückgang chinesischer Aerosole zurück. Die Schlussfolgerungen unterscheiden sich hinsichtlich Methode und Umfang, und einige Ergebnisse durchlaufen noch das Peer-Review-Verfahren. Die zentrale Aussage deckt sich jedoch mit Erkenntnissen aus Jahrzehnten der Klimaphysik: Aerosole kühlen, solange sie in der Luft verbleiben. Werden sie rasch entfernt, erwärmt sich der Planet vorübergehend schneller, weil das zugrunde liegende Signal der Treibhausgase stärker zum Tragen kommt.

Die Maßnahmen für saubere Luft haben diese Erwärmung nicht verursacht. Sie war bereits im Klimasystem angelegt und wird nun sichtbar. Chinas Beschränkungen von Schwefeldioxid und Feinstaub haben Leben gerettet und den Alltag verbessert. Die dadurch sichtbar werdende Herausforderung für den Klimaschutz erinnert daran, dass die Verringerung von Kohlendioxid- und Methanemissionen mit den Fortschritten bei der Luftqualität Schritt halten muss, wenn die langfristige Erwärmung begrenzt werden soll.

Was hat sich in China seit 2013 verändert?

Nach einer Smogkrise im Jahr 2013 wuchs in Peking und anderen Städten der öffentliche Druck, etwas zu unternehmen. China führte ein umfassendes Programm für saubere Luft ein. Kohlekraftwerke installierten Anlagen zur Rauchgasentschwefelung, die Industrie führte sauberere Verfahren ein, und Städte verschärften die Vorschriften für Fahrzeugemissionen und Kraftstoffqualität. Programme zur Stilllegung und Nachrüstung richteten sich gegen kleine, stark verschmutzende Heizkessel. Kraftwerke wechselten in einigen Regionen zu schwefelärmerer Kohle oder Erdgas, und die Behörden verstärkten Überwachung und Durchsetzung der Vorschriften.

Diese Maßnahmen ließen die Schwefeldioxidemissionen massiv sinken. Schätzungen zufolge gingen sie im vergangenen Jahrzehnt um etwa 70 bis 75 Prozent zurück: von mehr als 20 Millionen Tonnen Anfang der 2010er-Jahre auf wenige Millionen Tonnen in den vergangenen Jahren. Der Rückgang der Sulfate, eines Hauptbestandteils des städtischen Dunsts, ist auf Satellitenbildern und Messungen am Boden zu erkennen. Die Vorteile für die öffentliche Gesundheit sind groß. Frühere Studien legen nahe, dass die sauberere Luft in China inzwischen jedes Jahr mehrere Hunderttausend vorzeitige Todesfälle verhindert, insbesondere bei älteren Menschen und Menschen mit Herz- und Lungenerkrankungen.

Chinas Wende bei der Luftqualität ist international anerkannt. Für die Bewohner von Peking, Shanghai und vielen Provinzhauptstädten ist der Unterschied an der Himmelsfarbe und der klareren Sicht bis zum Horizont deutlich zu erkennen. Die Umweltverbesserungen sind real und wertvoll.

Wie Aerosole kühlen und warum ihre Entfernung verborgene Wärme sichtbar macht

Aerosole sind winzige Schwebeteilchen in der Luft. Einige entstehen auf natürliche Weise, etwa Meersalz und Staub. Viele gehen auf menschliche Aktivitäten zurück, darunter Sulfate, die aus Schwefeldioxid entstehen, das bei der Verbrennung von Kohle und Öl freigesetzt wird. Sie beeinflussen das Klima auf zwei wesentliche Arten. Erstens streuen und reflektieren Aerosolpartikel Sonnenlicht zurück ins Weltall und verringern so die Energie, die die Erdoberfläche erreicht. Zweitens verändern sie Wolken. Als Keime für Wolkentröpfchen begünstigen Aerosole Wolken mit mehr, kleineren Tröpfchen, die heller sind und länger bestehen. Hellere Wolken reflektieren mehr Sonnenlicht und kühlen dadurch die darunterliegende Oberfläche.

Die Kühlung durch Aerosole ist real, aber vorübergehend. Diese Partikel fallen meist innerhalb weniger Tage bis einer Woche aus der Atmosphäre und müssen ständig nachgeliefert werden, damit ihre abschirmende Wirkung anhält. Treibhausgase verhalten sich anders. Kohlendioxid kann Jahrhunderte in der Atmosphäre verbleiben. Methan bleibt etwa ein Jahrzehnt. Der Weltklimarat hat festgestellt, dass Aerosole einen erheblichen Teil der menschengemachten Erwärmung verdeckt haben. Wenn Staaten die Luftverschmutzung aus gesundheitlichen Gründen eindämmen, schwindet dieser Schleier, und die volle Wirkung der Treibhausgase zeigt sich in den Temperaturmessungen.

Was die neuesten Studien über die Beschleunigung der Erwärmung zeigen

Mehrere Forschergruppen haben fortschrittliche Klimamodelle verwendet, um den Einfluss des Rückgangs von Aerosolen in Ostasien auf die jüngsten Temperaturtrends zu bestimmen. Eine Reihe von Simulationen, in die acht Erdsystemmodelle einfließen, kommt zu dem Ergebnis, dass eine Verringerung der Sulfatemissionen in Ostasien um rund 75 Prozent die globale Durchschnittstemperatur wahrscheinlich um etwa 0,07 °C erhöht hat. Dieselbe Arbeit zeigt ein Erwärmungsmuster, das über Ostasien und in Windrichtung davon am stärksten ist und sich über den Nordpazifik bis in die Arktis erstreckt. Eine andere Analyse schätzt, dass der Rückgang chinesischer Aerosole für einen großen Teil der Beschleunigung der Erwärmung seit etwa 2010 verantwortlich ist, und zwar in einer Größenordnung von 0,05 °C pro Jahrzehnt. Diese Untersuchung wartet noch auf das Peer-Review-Verfahren, während die Studie mit mehreren Modellen bereits wissenschaftlich begutachtet wurde.

Die beteiligten Forscher betonen, dass die Maßnahmen für saubere Luft eine Erwärmung sichtbar gemacht haben, die bereits durch Treibhausgase angetrieben wurde. Ausmaß und Ort des Rückgangs der Aerosolemissionen sind dabei entscheidend. Die Luft über China wird rasch über den Pazifik transportiert. Dadurch verteilt sich die Kühlung oder ihr Ausbleiben über ein großes Gebiet. Eine regionale Änderung der Emissionen wirkt sich so auf einen größeren Teil der Erde aus.

Bjorn Samset, leitender Wissenschaftler am CICERO-Zentrum für internationale Klimaforschung und Leiter einer der Analysen, sagte, der Effekt sei auf globaler Ebene messbar.

Als wir uns die Zahlen angesehen haben, hat sich gezeigt, dass der Effekt eindeutig erheblich ist und keineswegs gering.

Laura Wilcox, Atmosphärenforscherin an der University of Reading und Mitautorin der Studie mit mehreren Modellen, betonte, dass sich die schnellere Erwärmung in diesem Zeitraum durch die Anpassung an sauberere Luft erklären lasse und nicht durch einen dauerhaften Anstieg der Klimasensitivität.

Während der Schleier verschwindet, werden wir eine Beschleunigung der Erwärmung beobachten.

Wenn sich die Aerosolwerte in Ostasien stabilisieren, erwarten mehrere Forscherteams, dass sich die Erwärmungsrate wieder dem längerfristigen, durch Treibhausgase bestimmten Trend annähert. Zeitpunkt und genaues Ausmaß hängen davon ab, wie schnell die Emissionen in anderen Sektoren und Regionen sinken und wie Wolken auf eine wärmere Welt reagieren.

Ein Hotspot im Pazifik im Zusammenhang mit klarerer Luft

Ab 2013 erlebte der Nordostpazifik eine gewaltige marine Hitzewelle, die als „The Blob“ bekannt wurde. Die Meeresoberflächentemperaturen stiegen in einem riesigen Gebiet um bis zu 4 °C. Die Ereignisse schadeten den Fischbeständen, ließen Seevögel verhungern, lösten schädliche Algenblüten aus und veränderten das Verhalten von Meeressäugern. Die langfristige globale Erwärmung und natürliche Zyklen wie El Niño trugen zwar dazu bei, konnten die Intensität und Dauer aber nicht vollständig erklären.

Eine neue, von Forschern der Ocean University of China geleitete Analyse bringt einen Teil dieser Erwärmung im Pazifik mit der drastischen Verringerung der Luftverschmutzung in Ostasien in Verbindung. Durch den Rückgang der kühlenden Wirkung von Aerosolen über China erwärmte sich die Luft in Windrichtung, und die Luftdruckmuster verschoben sich. Das Aleutentief verstärkte sich, die Windgeschwindigkeiten in Teilen des Nordostpazifiks gingen zurück, und der Ozean verlor weniger Wärme an die Luft. So wurden die Voraussetzungen für eine extreme Erwärmung an der Meeresoberfläche geschaffen. Satellitendaten zeigen in den vergangenen Jahren einen bemerkenswerten Erwärmungstrend im Nordpazifik, der dem typischen Muster eines Aerosolrückgangs entspricht. Auch andere Faktoren spielten eine Rolle, doch dieser Mechanismus scheint inzwischen ein wichtiger Teil des Puzzles zu sein.

Schifffahrtsvorschriften und weitere Aerosolrückgänge verändern Wolken

Im Jahr 2020 setzte die Internationale Seeschifffahrts-Organisation strenge Grenzwerte für den Schwefelgehalt von Schiffskraftstoffen fest und verringerte damit eine wichtige Quelle der Aerosolverschmutzung über dem offenen Meer. Jahrzehntelang bildeten sich entlang von Schifffahrtsrouten helle Wolkenstreifen, die Sonnenlicht reflektierten und die Meeresoberfläche kühlten. Mit dem saubereren Kraftstoff sind diese Wolkenstrukturen schwächer geworden, und die Meere darunter haben sich schneller erwärmt. Wissenschaftler bringen einen Teil der Rekordhitzewelle im Nordatlantik mit dem Rückgang der durch die Schifffahrt verursachten Aerosole in Verbindung. Schätzungen zufolge trugen die Schifffahrtsvorschriften in erheblichem Maße zur Intensität dieser Hitzewelle bei. Der Rest steht im Zusammenhang mit der Treibhauserwärmung, natürlichen Schwankungen und weiteren Faktoren.

Forscher untersuchen außerdem, ob frühere Modelle die Empfindlichkeit von Wolken gegenüber Veränderungen der Aerosolkonzentration unterschätzt haben. Gleichzeitig könnten steigende globale Temperaturen bestimmte Wolken weniger reflektierend machen. Beide Forschungsrichtungen weisen auf ein Klimasystem hin, in dem Veränderungen bei Aerosolen überproportional starke regionale Reaktionen auslösen können, selbst wenn sich die globalen Durchschnittswerte nur um Zehntelgrade verändern.

Gerettete Leben und die politische Schuldfrage

Maßnahmen für saubere Luft in China haben Leben gerettet, Krankenhauseinweisungen verringert und den Alltag von Hunderten Millionen Menschen verbessert. Die öffentliche Gesundheit war das klare Ziel, und die Vorteile zeigen sich unmittelbar. Wer die jüngste Beschleunigung der Erwärmung als Grund anführt, Maßnahmen für saubere Luft zu verlangsamen oder rückgängig zu machen, verkennt den entscheidenden Punkt. Luftverschmutzung als schützenden Sonnenschirm zu nutzen, würde bedeuten, schwere Schäden für die menschliche Gesundheit hinzunehmen.

Chinesische Wissenschaftler und Kommentatoren haben Darstellungen zurückgewiesen, die allein Chinas Luftreinhaltung als Klimaproblem herausstellen. Sie weisen darauf hin, dass die Vereinigten Staaten und Europa aus ähnlichen gesundheitlichen Gründen bereits vor Jahrzehnten ihre Sulfatemissionen verringert haben. Ausmaß und Tempo der Emissionssenkungen in Ostasien sind anders, und das Klima hat darauf reagiert. Das ändert jedoch nichts an der eigentlichen Ursache der langfristigen Erwärmung: der Anreicherung von Treibhausgasen. Sauberere Luft hat diese Ursache lediglich sichtbarer gemacht.

Was das jetzt für die Klimapolitik bedeutet

Die kurzfristige Lehre ist klar: Länder sollten die Luftverschmutzung weiterhin eindämmen, um die Gesundheit zu schützen, und zugleich den Ausstoß von Treibhausgasen schneller verringern. Ohne raschere Senkungen der Kohlendioxid- und Methanemissionen wird der Wegfall der kühlenden Wirkung von Aerosolen zu höheren Temperaturen und extremerer Hitze führen. Eine Verringerung der Methanemissionen ist ein praktikabler Weg, die kurzfristige Erwärmung zu begrenzen, denn Methan ist sehr wirksam und kurzlebig. Programme zur Suche nach Lecks und deren Behebung in der Gasinfrastruktur, die Erfassung von Methan aus Ölbohrungen und Kohlebergwerken sowie Beschränkungen für routinemäßiges Abfackeln können rasch Wirkung zeigen.

Deutliche Senkungen der Kohlendioxidemissionen bleiben unverzichtbar. Dazu müssen saubere Stromerzeugung rasch ausgebaut, Kohle ersetzt, Stromnetze erweitert, die Effizienz verbessert und Verkehr, Wärmeversorgung sowie Teile der Industrie elektrifiziert werden. Maßnahmen, die den Ausbau erneuerbarer Energien und von Speichern sowie den Einsatz emissionsfreier Kraftstoffe beschleunigen, verringern den Bedarf an Aerosolen als unbeabsichtigtem Schutzschild.

Auch Anpassungsmaßnahmen sind wichtig. Marine Hitzewellen, zu denen veränderte Aerosole teilweise beitragen, werden Fischerei und Küstenökosysteme belasten. Eine bessere Meeresüberwachung, Frühwarnsysteme und eine flexible Fischereiverwaltung können Schäden verringern. Hitzeschutzpläne, Strategien zur Kühlung von Städten und widerstandsfähige Infrastruktur können bei extremer Hitze an Land Leben retten.

Wie lange könnte die Beschleunigung anhalten?

Aerosole werden rasch aus der Atmosphäre ausgewaschen. Deshalb wirkt sich ihre Entfernung im Vergleich zu Treibhausgasen über kurze Zeiträume aus. Wenn sich die Emissionen in Ostasien auf niedrigerem Niveau stabilisieren, dürfte der zusätzliche Schub für die Erwärmung nachlassen und die Rate wieder zum längerfristigen, durch Treibhausgase bestimmten Trend zurückkehren. Es gibt jedoch Unsicherheiten. Die Schifffahrtsvorschriften von 2020 werden die Wolkendecke über den Meeren weiterhin beeinflussen, und andere Regionen beginnen mit eigenen Maßnahmen für saubere Luft. Natürliche Zyklen sorgen zusätzlich für Schwankungen.

Samset erwartet, dass weitere Verringerungen chinesischer Aerosole weniger Einfluss haben werden, weil der größte Teil des Rückgangs bereits erfolgt ist.

Es gibt in China wirklich nicht mehr viele Luftschadstoffe, die noch beseitigt werden könnten.

Die übergreifende Aussage ist in den Studien einheitlich: Die gesundheitlichen Gründe für saubere Luft bleiben überzeugend. Die Notwendigkeit, Treibhausgasemissionen tiefgreifend und rasch zu senken, ist angesichts des dünner gewordenen Aerosolschleiers heute dringender denn je.

Auf einen Blick

• Chinas Schwefeldioxid- und Partikelemissionen sind seit Anfang der 2010er-Jahre um etwa 70 bis 75 Prozent gesunken. Das hat die Luftqualität verbessert und Leben gerettet.
• Aerosole kühlen den Planeten, indem sie Sonnenlicht reflektieren und Wolken aufhellen. Ihre Entfernung macht jedoch die durch Treibhausgase verursachte Erwärmung sichtbar.
• Modellierungsstudien bringen den Aerosolrückgang in Ostasien mit zusätzlichen 0,07 °C globaler Erwärmung und einem Anstieg der Erwärmungsrate seit etwa 2010 in Verbindung.
• Die mit saubererer Luft verbundene Erwärmung ist über Ostasien und dem Nordpazifik am stärksten und hat wahrscheinlich zu marinen Hitzewellen beigetragen.
• Die Schwefelvorschriften für die Schifffahrt von 2020 verringerten Aerosole über den Meeren und trugen während der jüngsten marinen Hitzewellen wahrscheinlich zur Erwärmung des Nordatlantiks bei.
• Die durch den Rückgang von Aerosolen bedingte Beschleunigung der Erwärmung dürfte vorübergehend sein, da Aerosole nur kurz in der Atmosphäre verbleiben.
• Treibhausgase bleiben die wichtigste Ursache des langfristigen Klimawandels. Deshalb sind deutliche Senkungen der Kohlendioxid- und Methanemissionen unverzichtbar.
• Maßnahmen für saubere Luft sollten aus gesundheitlichen Gründen fortgesetzt und mit einer schnelleren Dekarbonisierung sowie gezielten Maßnahmen gegen Methanemissionen verbunden werden, um die kurzfristige Erwärmung zu begrenzen.