Klimawandel
Beobachtete Folgen und Risiken für die Zukunft
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Anders Levermann, Potsdam Institut für Klimafolgenforschung
Beratung der
Kanzlerin
G8+5 Beratung
Klimawandel
Beobachtete Folgen und Risiken für die Zukunft
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Anders Levermann, Potsdam Institut für Klimafolgenforschung
Temperaturtrends des letzten Jahrhunderts
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CO2 Konzentration steigt rapide an
Intergovernmental Panel on Climatic Change
Report (IPCC AR4, Feb. 2007)
4th Assessment
3
CO2 ist ein Treibhausgas
Arrhenius 1896 (4-6 ºC)
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Effekt einer CO2 Verdopplung:
“Klimasensitivität”
3 ± 1 ºC
4
Die Erde erwärmt sich.
π
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π
1990er wärmstes Jahrzehnt
2005, 1998, 2002, 2003, 2006, 2004, 2001 wärmsten Jahre
year
5
~0.8oC Temperaturanstieg im letzten Jahrhundert
Ähnliches gilt für Meeresoberfläche
Die Erwärmung ist ungewöhnlich
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Temperaturabweichungen (°C)
Rekonstruktion der Temperatur der Nordhemisphäre
6
Jahr
Hauptursache: Menschen
7
Schattierungen: Modelle. Schwarze Kurve: Messung
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Notwendigkeit von anthropogenen Treibhausgasen bei Simulationen
IPCC AR4, Feb. 2007
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Beobachtete Folgen
8
Folgen
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Meerespiegelanstieg der letzten 140 Jahre
15 - 20 cm
9
Gletscher schmelzen weltweit
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Neuseeland
10
Peru
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Ururashraju Gletscher
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11
~ 5000 m Höhe
USA
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Grinnell Gletscher
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12
Glacier National Park
Schweiz
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Rhone Gletscher
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13
Österreich
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Pasterze
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14
Alaska
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Portage Glacier
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15
Alaska
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Portage Glacier
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16
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Kilimanjaro
2015
17
1979
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17th September
Arktisches
Eis
18
2007
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17. September
Arktisches
Eis
19
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Zukunftsprojektionen
20
Szenarien für die Zukunft
Projektionen
IPCC, 2007
A2
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A1B2
B1
Com.
21
Mögliche Risiken
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in einer wärmeren Welt
22
Washington Post, 30 March 2005
Extremereignisse
• Wahrscheinlichkeitsverteilung
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• Auftreten von Extremereignissen
Plus möglicher
Veränderungen der
Verteilung
• Geringe Verschiebung der Verteilung
• Überproportional häufigeres Auftreten von Extremen
23
Risiko: Hitzewellen
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Europa,
Sommer
2003
Schär et al.
2004
-4
-2
0
+2
+4
+6
Wahrscheinlichkeit
1:10 000 000
24
+8 ºC
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Risiko: Hitzewellen
„Business as usual“
Szenario
Im Rahmen der globalen Erwärmung:
25
Weniger unwahrscheinlich
Risiko: Hitzewellen
Hitze
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Influenza
Schär et al. 2004
26
Risiko: Überflutungen
• Wärmere Atmosphäre hält mehr Wasserdampf (~7%/°C)
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• Mehr Niederschlag in extremen Ereignissen
27
Tipping points
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Schmelzen des Arktischen Meereises
Ursprung:
28
Schellnhuber,
1996
“Kippprozesse des Klimasystems”
zeigen starke Reaktion bereits auf kleine Klimaveränderungen
Grafik, FAZ
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Risiko: Eisschilde
Volumen:
2.8x1015 m3 entspricht
7 m globaler Meeresspiegelanstieg
Abschmelzregion des
Grönländisches
Eisschildes wächst
zwischen 1979 und 2002
im Mittel um 16%.
Daten von K. Steffen und R. Huff
Universität von Colorado, USA
30. Jan,
2002
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Scambos,
NSIDC
20 km
30
4. März,
2002
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Scambos,
NSIDC
20 km
31
4. März,
2002
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Scambos,
NSIDC
20 km
Ice sheet response time “is of the order of
centuries, not millennia”. James Hansen, head of
NASA Goddard Institute to US Congress in 2005
32
Was sagt uns die Vergangenheit ?
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Meeresspiegel und Temperatur
33
Archer & Brovkin, 2007
Meerespiegel
IPCC AR4, 2007
Seit 1900:
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0.15 m – 0.20 m
Rahmstorf,
Science, 2007
Bis 2100:
0.55 m – 1.25 m
(abhängig von Szenario)
Archer & Brovkin,
Auf langen Zeitskalen
Climatic Change,
30 m – 50 m
2007
34
(für 560 ppm CO2equ)
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Dutch cow ready for global warming !
35
Gibt es Grenzen der Anpassungsfähigkeit ?
Risiko: Hurricanes
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Vince
Delta
36
Tropical Storms 2005
“Hurricane Rekorde”
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Hurricane Catarina off Brasil, 26. March 2004.
2004:
2005:
37
π
Erster Hurricane im Süd Atlantik
π
Erstmals 4 Hurricanes in Florida in einer Saison
π
Erstmals 10 Typhoons in Japan in einer Saison
π
Erstmals 28 tropische Stürme seit 1851
π
Erstmals 15 Hurricanes
π
Erstmals ein Hurricane vor Europa (Vince)
π
Niedrigster gemessener Druck (Wilma, 882 mbar)
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Risiken: Hurricanes
38
Hurricane Vorhersagemodelle:
Stärkere Hurricanes in wärmerem Klima
(Knutson, GFDL Princeton)
Risiken: Hurricanes
Hurricane Power (PDI)
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Sea Surface Temperature (September)
Global Mean Temperature
Atlantic
Beobachtungen:
Energie der Hurricane hängt direkt
mit der Ozeantemperatur zusammen.
39
Beide steigen an (Emanuel, MIT).
Tipping points
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Schmelzen des Arktischen Meereises
Ursprung:
40
Schellnhuber,
1996
“Kippprozesse des Klimasystems”
zeigen starke Reaktion bereits auf kleine Klimaveränderungen
Grafik, FAZ
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Der Golfstrom
41
Kuhlbrodt, Griesel, Montoya, Levermann,
Hofmann, Rahmstorf, Rev. Geophy., 2007.
Folgen eines Abbruchs der THC
Regionale Abkühlung im Nord Atlantik (Manabe & Stouffer 1988)
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π
42
(Vellinga & Wood 2002)
Folgen eines Abbruchs der THC
π
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π
Regionale Abkühlung im Nord Atlantik (Manabe & Stouffer 1988)
Rapider Anstieg im Nord Atlantik (Levermann et al. 2005)
~1 Meter
43
Folgen eines Abbruchs der THC
π
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π
Regionale Abkühlung im Nord Atlantik (Manabe & Stouffer 1988)
Rapider Anstieg im Nord Atlantik (Levermann et al. 2005)
~1 Meter
1 Meter Meerespiegelerhöhung:
Jahrhundert-Sturmflut
alle 3-4 Jahre
44
Sturmflutrisiko in Manhattan
(Rosenzweig & Solecki, 2001)
Folgen eines Abbruchs der THC
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π
π
Regionale Abkühlung im Nord Atlantik (Manabe & Stouffer 1988)
Rapider Anstieg im Nord Atlantik (Levermann et al. 2005)
π
Verschiebung der Innertropischen Konvergenzzone
(Vellinga & Wood 2002)
Niederschlag
Primärproduktion
45
Folgen eines Abbruchs der THC
π
π
Verschiebung der Innertropischen Konvergenzzone
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π
Regionale Abkühlung im Nord Atlantik (Manabe & Stouffer 1988)
Rapider Anstieg im Nord Atlantik (Levermann et al. 2005)
(Vellinga & Wood 2002)
π
46
Störung des ökologischen Gleichgewichts (Schmittner, 2005)
Folgen eines Abbruchs der THC
π
π
Verschiebung der Innertropischen Konvergenzzone
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π
Regionale Abkühlung im Nord Atlantik (Manabe & Stouffer 1988)
Rapider Anstieg im Nord Atlantik (Levermann et al. 2005)
(Vellinga & Wood 2002)
Atlantik
π
47
π
Pazifik
Störung des ökologischen Gleichgewichts (Schmittner, 2005)
Verringerung ozeanischer CO2 -Aufnahme (Zickfeld et al., 2007)
Subjektive “Abbruchswahrscheinlichkeiten”
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für den Abbruch der THC oder sein unwiderrufliches Einleiten
Risiko = Wahrscheinlichkeit x Folgen ?
48
Tipping points
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Schmelzen des Arktischen Meereises
Ursprung:
49
Schellnhuber,
1996
“Kippprozesse des Klimasystems”
zeigen starke Reaktion bereits auf kleine Klimaveränderungen
Grafik, FAZ
Zukunftsprojektionen
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Peaking out of the box of natural science
50
Szenarien für die Zukunft
Projektionen
IPCC, 2007
A2
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A1B2
EU Ziel
2ºC
B1
?!
Com.
51
EU Ziel:
Emissionen bis 2050 um mindestens 50% verringern - global
Übereinstimmung mit Ökonomen !
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Vermeidungskosten 1% bis 3% des GWP
Sir Nicholas Stern
Nötige Emissionsreduktion:
~ 20% bis 2020 oder
~ 50% bis 2050
Lange Zeitskalen
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CO2 Emissionen
CO2 Konzentrationen
Temperatur stabil =
Null Emissionen
Temperatur
53 & Brovkin, 2007
Archer
Lösungsansätze
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„Ok, noch jemand für den
Antrag der USA ? Ich zitiere ´Laßt uns diesen
verdammten Planeten leer
saugen und dann nichts wie
weg zur Venus oder so´
– Ende des Zitat“
54
Was können wir tun ?
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Hauptvermeidungsoptionen:
55
π
Energie Effizienz
π
Erneuerbare Energie
π
Carbon capture and storage (CCS)
Elektrizitätsproduktion
(„Business as usual“ Szenario)
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EJ/
a
Coal PC
Biomass Combined Heat-power
Solar energy
Natural Gas NGCC
56
Wind energy
Hydropower
Nuclear LWR
Geothermal energy
Elektrizitätsproduktion
(450 ppm Szenario)
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EJ/
a
57
Coal PC
Biomass Combined Heat-power
Natural Gas NGCC with CCS
Solar energy
Natural Gas NGCC
Wind energy
Hydropower
Nuclear LWR
Geothermal energy
Elektrizitätsproduktion
(450 ppm Szenario mit Nuklearausstieg)
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EJ/
a
58
Relativer Anstieg der
Vermeidungskosten durch
Nuklearausstieg:
4.6 %
Coal PC
Biomass Combined Heat-power
Natural Gas NGCC with CCS
Solar energy
Natural Gas NGCC
Wind energy
Hydropower
Nuclear LWR
Geothermal energy
Ist es möglich ?
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Beispiel: Windenergie
59
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Beispiel: Wind Energie
60
Strompreis dieser Woche
~ 5 c/kWh
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~ 4 c/kWh
61
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
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Anders Levermann, Potsdam Institut für Klimafolgenforschung
IPCC AR4, 2007.
“Business as usual” Szenario für 2100
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~ 5 c/kWh
~ 4 c/kWh
63
Risiko: Hitzewellen
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Europa,
Sommer
2003
Influenza
-4
64
-2
0
+2
+4
+6
Hitze
+8 ºC
Schär et al.
2004
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Klimawandel - ForschungsVerbund Erneuerbare Energien