G. Warnecke M. Huch K. Germann Herausgeber Tatort »ERDE« Menschliche Eingriffe in Naturraum und Klima Zweite Auflage Mit 72 Abbildungen und 28 Thbellen Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York London Paris Tokyo Hong Kong Barcelona Budapest Prof. Dr. GUNTER WARNECKE Freie UniversitiU Berlin Thielallee 50 1000 Berlin 33 MONIKA HUCH Plock 52 6900 Heidelberg Prof. Dr. KLAUS GERMANN Technische Universitat Berlin FG Lagerstattenforschung Ernst-Reuter-Platz 1 1000 Berlin 12 Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme Thtort Erde: menschliche Eingriffe in Naturraum und Klima; mit 28 Thbellen / G. War necke ... - 2. Auf!. - Berlin; Heidelberg; New York; London; Paris; Tokyo; Hong Kong; Barcelona; Budapest: Springer, 1992 ISBN-13: 978-3-540-55185-0 e-ISBN-13: 978-3-642-77316-7 DOl: 10.1007/978-3-642-77316-7 NE: Warnecke, Gunter Dieses Werk ist urheberrechtlich geschtitzt. Die dadurch begrundeten Rechte, insbeson dere die der Dbersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildun gen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfliltigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehaIten. Eine Vervielfl!ltigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im EinzelfaIl nur in den Grenzen der gesetzlichen Be stimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. Septem ber 1965 in der jeweils gultigen Fassung zuliissig. Sie ist grundsatzlich vergutungs plJichtig. Zuwiderhandiungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsge setzes. © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1992 Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, HandeIsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, daB solche Namen im Sinne der Warenzeichen-und Markenschutz-Gesetzgebung aIs frei zu betrachten waren und daher von jedermann benutzt werden dtirften. Produkthaftung: Fur Angaben ilber Dosierungsanweisungen und Applikationsformen kann vom Verlag keine Gewahr ilbernommen werden. Derartige Angaben milssen vom jeweiligen Anwender im Einzelfall anhand anderer Literaturstellen auf ihre Richtigkeit ilberprilft werden. Satz: K + V Fotosatz GmbH, Beerfelden 32/3140-5 4 3 2 1 0 - Gedruckt auf saurefreiem Papier Vorwort zur zweiten Auflage Die Aktualitat der in dies em Buch angeschnittenen Themen bestatigt unser Anliegen, das wir im Vorwort zur 1. Auflage formuliert haben: die Verletzlich keit des Systems Erde verbreitet bewuBt zu machen. Wir freuen uns sehr tiber die Resonanz in den Medien und bei den l..esern, die wir in diesem AusmaB nicht erwartet hatten, die aber eine zweite Auflage innerhalb eines halben Jah res notig macht. Die kritischen Anmerkungen tiber ein fehlendes Sachverzeichnis haben wir daher gerne aufgegriffen und hoffen, mit den ausgewahlten Stichworten den Zugang zu den verschiedenen Themenbereichen auch fachfremden l..esern zu erleichtern. Berlin, Heidelberg, GUNTER WARNECKE . MONIKA HUCH im Dezember 1991 KLAUS GERMANN Vorwort zur ersten Auflage Die Sorge urn unsere Umwelt laBt uns immer sensibler darauf achten, welche Folgen menschliche Eingriffe auf der Erde bisher bewirkt haben und noch aus Ibsen werden. In den vergangenen lahren fand der Begriff "Umwelt" Eingang in die Politik, und die Einrichtung von Umweltministerien war eine der Konse quenzen aus dem gestiegenen UmweltbewuBtsein. Doch was verstehen wir unter "Umwelt"? Umwelt, das ist die physikalische und biologische Umgebung des Menschen, die Luft, die wir atmen, das Wasser, das wir trinken, der Boden, den wir bewirtschaften, der uns umgebende Natur raum also. Mit ihm stehen wir in standiger Wechselwirkung. Wir haben inzwi schen gelernt, daB dieser Naturraum nicht vermehrbar ist, sondern ein be grenztes und verletzliches Kapital bedeutet, mit dem wir sehr sorgsam umge hen mussen. Mit dem Begriff Umwelt eng verknupft sind aber auch die Nut zung dieses Naturraumes und die daraus entstehenden Belastungen. Wir ver schmutzen die Luft durch Abgase, belasten das Wasser durch Reinigungsmittel und verandern den Boden auf vielfaltigste Weise, indem wir die nattirlichen Biotope umgestalten oder zerstbren, ihn seiner schutzenden Vegetationsdecke berauben, ihn uberdungen, vergiften oder mit Gebauden uberbauen und mit Strafien und Wegen verdichten. Der Mensch hat schon immer in den Naturraum eingegriffen. So haben un sere Vorfahren in Mitteleuropa bereits vor lahrhunderten damit begonnen, die Naturlandschaft in eine sogenannte Kulturlandschaft zu verwandeln. Diese Eingriffe stbrten aber lange Zeit die Eigendynamik des Oko- und Klimasy stems Erde insgesamt nicht entscheidend. Zwar verursachte z. B. schon der an tike Bergbau auf Silber oder Kupfer und die Verhuttung der Erze in manchen Landstrichen erhebliche Naturschaden, und weitraumiger Kahlschlag oder Uberweidung fUhrten zu Verkarstung und Versteppung, aber diese Folgen blie ben zumeist regional begrenzt. Erst seit die technische Entwicklung beispiels weise die massenhafte Verwendung fossiler Brennstoffe und die Produktion or ganischer Kunststoffe in groBem MaBstab mbglich machte, erreichte die Stra pazierung des globalen Okosystems Erde eine neue Qualitat, die sich vor aHem in den Veranderungen der Atmosphare auBert. Daruber hinaus fuhrt das Anwachsen der Bevblkerung weltweit zu wachsenden Anspruchen an die Erde. Beispielhaft sei hier die Steigerung der Lebensmittelertrage durch den Einsatz von kunstlichem Dunger und von Pestiziden zur Schadlingsbekamp fung mit den daraus entstehenden Belastungen fUr Boden und Grundwasser erwahnt. VIII Vorwort Es bleiben nicht viele Wege und nicht viel Zeit, die sich immer deutlicher ab zeichnende globale Gefahrdung, vor der seit nun tiber 30 lahren gewarnt wird, abzuwenden. Oberstes Gebot muB eine bewuBtere Nutzung des nicht vermehr baren Naturraums sein, die auf sparsamen und schonenden Umgang mit den Ressourcen ausgerichtet ist, urn die Auswirkungen der bisherigen Schaden zu begrenzen und ktinftige Schaden moglichst gering zu halten. Dazu benotigen wir Bestandsaufnahmen, urn Ursachen, Art und AusmaB der Schadigungen abschatzen zu konnen. So, wie der Kriminologe versucht, die Hintergrtinde der Tat und den Tathergang zu ermitteln, mtissen die Auswirkungen des weltweiten fahrlassigen Umganges mit der Erde systematisch studiert werden. Bereits die bisher vorgenommenen Untersuchungen zu den Veranderungen auf unserem Planeten lieBen erkennen, daB die gesamte Erde als "Tatort" zu betrachten ist. Die Erfassungsmethoden fUr die Umweltveranderungen wurden laufend verfei nert, aber das AusmaB und die Geschwindigkeit der Veranderungen haben sich kaum verringert. Zu viele, im einzelnen vielleicht unscheinbare Einzeltaten summieren sich zu den inzwischen untibersehbaren globalen Folgen. GroBe Hoffnungen werden nun z. B. an die neue Weltklimakonvention ge kntipft. Doch was kann der einzelne zur Verbesserung der Situation beitragen? Wir denken, nur wenn jeder einzelne bei sich anfangt, in seiner unmittelbaren Umgebung, in seinem personlichen Verantwortungsbereich alles Handeln kri tisch zu prtifen und auf umweltschadigende Handlungen weitgehend zu ver zichten, kann es gelingen, die Folgen zu begrenzen. Am SchluB der Einleitung zu unserem Buch "Die Erde - Dynamische Entwicklung, menschliche Ein griffe, globale Risiken" hatten wir geschrieben: ,;Wichtig ... ist die Erkenntnis der Verletzlichkeit der Erde, besonders die Erkenntnis, daB ein Teil dieser Einwirkungen offensichtlich irreversibel ist, das heiBt, daB irreparable Schaden entstehen bzw. entstehen konnen. Es gilt also, diese zum Teil in hohem MaBe vorhandene Verletzlichkeit auch des Systems der unbelebten Natur zur Kenntnis zu nehmen und verbreitet bewuBt zu ma chen, selbst wenn genaue AusmaBe, insbesondere hinsichtlich ihrer raumlichen Verteilung oder Zuordnung, nicht immer vollig geklart oder gentigend abgesi chert erscheinen. Aus dieser Erkenntnis heraus wird beim Bemtihen, irreparable Schaden zu vermeiden, zu beachten sein, daB wir bei der Nutzung der Natur deren Schutz, d. h. die Erhaltung ihrer nattirlichen dynamischen Gleichgewichtszustande nicht schon dadurch gewahrleisten, daB wir menschliche Interessen gegen an dere menschliche Interessen aufrechnen (z. B. den Verkehrsnutzungswert einer Landschaft gegen ihren Erholungswert). Der Schutz kann nur gelingen, wenn menschliche Interssen mit den ,Interessen' der tibrigen Natur in Einklang ge bracht werden". Diese Einsicht gab den AnstoB zu einer weitergehenden Beschaftigung mit dem Thema "Naturraum Erde". Zu dies em Problemfeld gibt es bisher nur we nige zusammenfassende Darstellungen. Mit dem Eingehen auf diese Thematik mochten wir auch den Blick auf einen neuen Zweig der Geowissenschaften len ken, der sich mit dem Naturraumpotential befaBt. Ihm wird ktinftig beim Um gang mit der Erde eine immer groBere Bedeutung zukommen. Vorwort IX Die Auswirkungen der menschlichen Aktivitaten auf das Klima wurden be reits in unserem ersten Buch angesprochen, aber es fehlten wichtige Aspekte zu diesem Themenkreis. In diesem Buch haben wir diese Problematik deshalb noch einmal aufgenommen. Bereits erschienene Beitrage wurden z. T. vOllig uberarbeitet, und neue wurden erganzt. Dabei galt unser besonderes Interesse vor allern den prognostischen Klimamodellen sowie der Betrachtung mOglicher Anwendungen der Chaostheorie auf das Wetter und das Klimasystem. Jedem der drei Abschnitte des Buches ist eine Einleitung vorangestellt, in der ein Einblick in die jeweilige Problematik gegeben wird sowie die Schwerpunkte der folgenden Beitrage kurz dargestellt und in den Gesamtzusammenhang ein geordnet werden. Wir danken allen beteiligten Autoren fUr ihre Bereitschaft zur Mitarbeit und dem Springer-Verlag fUr die Anregungen und die Verwirklichung der Idee. Berlin, Heidelberg, GUNTER WARNECKE • MONIKA HUCH im Januar 1991 KLAUS GERMANN Inhaltsverzeichnis Menschliche Eingriffe in den Natnrranm Erde Menschliche Eingriffe in den Naturraum Erde MONIKA HUCH ............................................... 3 Naturraumpotential im Spannungsfeld konkurrierender Nutzungsanspruche PETER WYCISK ............................................... 10 Die Belastung von Boden JOACHIM GERTH und ULRICH FdRSTNER ....... .......... .. .... .. 51 Naturraumplanung: Bestandsaufnahme und Instrumentarium am Beispiel mineralischer Rohstoffe JENS DIETER BECKER-PLATEN .................................. 73 Dynamische Prozesse in der Natur als Kriterien fur die langfristig sichere Deponierung anthropogener Abfalle ALBERT G. HERRMANN ........................................ 86 1st Meeresbergbau vertretbar? Gefahrenpotential eines kunftigen marinen Bergbaus JORGEN SCHNEIDER ........................................... 112 Atmosphiire nnd UmweIt Atmosphare und Umwelt GUNTER WARNECKE .......................................... 137 Die Ozonschicht und ihre Beeinflussung durch den Menschen PETER FABIAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 145 Anthropogene atmosphtirische Spurengase HANS-WALTER GEORGII ........................................ 157 XII Inhaltsverzeichnis Gefahren und mogliche Konsequenzen eines Atomkrieges fur das Klima PAUL J. CRUTZEN und GUNTER WARNECKE...................... 173 Vulkanismus und Klima KARIN LABITZKE .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 Klimamodelle und ihre Grenzen Klimamodelle und ihre Grenzen KLAUS GERMANN ............................................. 215 Beobachtung von dynamischen Prozessen aus dem Weltraum in Zeitraffung: Eine neue Wahrnehmungsdimension GUNTER WARNECKE .......................................... 220 Klimaforschung und Klimamodelle GUNTER FISCHER ............................................. 236 Prinzipielle Grenzen der Vorhersagbarkeit atmospharischer Prozesse HEINZ FORTAK ............................................... 257 Die Chaostheorie und mogliche Anwendungen auf das Wetter- und Klimasystem HANS-JOACHIM LANGE ........................................ 270 Sachverzeichnis ............................................... 293 Autorenverzeichnis Dr. JENS DIETER BECKER-PLATEN Niedersaehsisehes Landesamt fUr Bodenforsehung, Alfred-Bentz-Haus, Postfaeh 510153, 3000 Hannover 51 Prof. Dr. PAUL J. CRUTZEN Max-Planek-Institut fUr Chemie, Otto-Hahn-Institut, Abt. Chemie der Atmosphare, Postfaeh 3060, 6500 Mainz Prof. Dr. Dr. he. PETER FABIAN Lehrstuhl fUr Bioklimatologie und Angewandte Meteorologie der Ludwig-Maximilians-Universitat, Amalienstr. 52, 8000 MUnehen 40 Prof. Dr. GUNTER FISCHER Meteorologisehes Institut der Universitat Hamburg, Bundesstr. 55, 2000 Hamburg 13 Prof. Dr. ULRICH FORSTNER Teehnisehe Universitat Hamburg-Harburg, Arbeitsbereich Umweltsehutzteehnik, EiBendorfer Str. 40, 2100 Hamburg 90 Prof. Dr. HEINZ FORTAK Edithstr. 14, 1000 Berlin 37 Prof. Dr. HANS-WALTER GEORGII Universitatsinstitut fUr Meteorologie und Geophysik, Feldbergstr. 47, 6000 Frankfurt am Main Dr. JOACHIM GERTH Teehnisehe Universitat Hamburg-Harburg, Arbeitsbereich Umweltsehutzteehnik, EiBendorfer Str. 40, 2100 Hamburg 90 Prof. Dr. ALBERT G. HERRMANN Institut fUr Mineralogie und Mineralisehe Rohstoffe, Faehgebiet Salzlagerstatten und Untergrund-Deponien der TU Clausthal, Adolph-Roemer-StraBe 2A, 3392 Clausthal-Zellerfeld