Bewirkt nun die durch die Industrialisierung des 20. Jahrhunderts gestiegene Kohlendioxidemission einen Klimaanstieg und wie groß ist der Effekt? Genau diese Frage ist gar nicht so leicht zu beantworten. Im ersten Moment wäre man geneigt zu sagen, dass durch zusätzliches Kohlendioxid natürlich auch die Temperatur ansteigen sollte. Wenn der natürliche Anteil von 300 ppm Kohlendioxid eine Temperaturerhöhung von 5°C bewirkt, sollte dann eine Verdopplung auf 600 ppm nicht noch einmal einen Anstieg um 5°C bewirken?
Genau diese plausibel erscheinende Rechnung ist mit Sicherheit falsch: Aufgrund der natürlich vorhandenen Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre sind die Bereiche, in denen Kohlendioxid die Infrarotstrahlung absorbiert, schon weitgehend gesättigt. Eine Erhöhung der Konzentration bewirkt daher nicht in gleichem Maße eine Erhöhung der Temperatur. Man kann sich dies mit folgendem Bild veranschaulichen: Wenn vor einem Fenster eine dunkelbrauner Vorhang hängt, kommt fast kein Licht hindurch, und wenn man stattdessen einen schwarzen Vorhang nimmt, ändert sich für die Lichtdurchlässigkeit nicht mehr viel. Andere äußere Einflüsse, etwa von draußen kommender Straßenlärm, werden weder durch den braunen noch durch den schwarzen Vorhang abgehalten. Mit anderen Worten, die Absorption von Wärmestrahlung in anderen Wellenlängenbereichen des Infrarotspektrums wird durch das Kohlendioxid nicht beeinflusst. Ganz so einfach ist es aber auch nicht: Die Erhöhung der Konzentration bewirkt eine Verbreiterung der Absorptionsbanden des Kohlendioxids, so dass der Bereich, in dem die Wärmestrahlung absorbiert wird, größer wird. Eine Simulation dieses Effekts für die Vervierfachung der Kohlendioxidkonzentration kann hier (Quelle realclimate.org, hier kommt man dann ohne genauere Begründung zu der Aussage, dass eine Verdopplung der Kohlendioxidkonzentration zu einer Temperaturerhöhung von 2-4 °C führen sollte) gefunden werden.
Diese Frage wird heftig und sehr kontrovers diskutiert. Aufgrund der obigen Analyse kommt man zu der Voraussage, dass durch das zusätzlich emittierte Kohlendioxid die Temperatur auf der Erde nur wenig erhöht wird, wobei die Abschätzungen hierzu stark variieren. Man muss aber weiterhin auch so genannten Sekundäreffekte mit einbeziehen. Durch eine Temperaturerhöhung verdampft mehr Wasser aus den Ozeanen, und da Wasserdampf ebenfalls ein effektives Klimagas ist, ist ein weiterer Temperaturanstieg denkbar. Andererseits führt der zusätzliche Wasserdampf in der Atmosphäre zu einer verstärkten Wolkenbildung, die - je nach Art der Wolken - zu einer Erwärmung oder einer Abkühlung der Erde führen könnten. Das Max-Planck-Institut für Meteorologie in Hamburg berechnete für die globale Erwärmung seit Ende des 19. Jahrhunderts etwa 0.7°C. Dieser Wert liegt innerhalb des Bereichs verschiedener Abschätzungen aufgrund von Temperaturmessungen (0.4 bis 0.8 °C). Die globale Erwärmung bis zur Mitte des nächsten Jahrhunderts wird auf etwa 0.9 °C geschätzt, wobei die Auswirkung auf den Kontinenten mit etwa 1.4°C größer ist als bei den Ozeanen.
Tatsache ist, dass in den letzten 100 Jahren das Klima um etwa 1°C auf der Erde wärmer geworden ist. Dass auch natürliche Klimaschwankungen hierfür verantwortlich sein können, ist nicht ohne weiteres von der Hand zu weisen. Es hat immer wieder Warmzeiten gegeben, etwa während der Eem-Interglazialzeit vor etwa 100.000 Jahren, als das Klima etwa 4.5°C wärmer war als heute, und Elefanten und Löwen durch Europa streiften.
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