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Treibhausgas-Emissionen aus globaler
Landnutzung
HAFL Jubiläum
Spiel mit dem Feuer:
Landnutzung im Zeichen des Klimawandels
Fortunat Joos
Klima- und Umweltphysik,
und Oeschger Zentrum für Klimaforschung,
Universität Bern
5-fache Zunahme von Acker- und Weideland
Weideland/Wiesen
Ackerland
1800
3500
0
0
1500
Jahr
2000
1500
Jahr
2000
Globale Landbedeckung (2000 AD)
Kulturland
Wald
Busch+Gras
Global Land Cover 2000 Project
2015
+30%
CO2 Konzentration (ppm)
Beispiellos: CO2 der letzen 800’000 Jahre
<
Zeit (1000 Jahre vor heute)
(Lüthi et al.,2008, NOAA)
Milliarden Tonnen Kohlenstoff
pro Jahr (GtC/a)
Beispiellos: Globale CO2 Emissionen aus fossilen
Energieträgern
10
+45%
<
5
1900
1950
2000
(CDIAC)
Die Erwärmung geht weiter
Temperaturänderung: Global gemittelt
2016
Süden
NASA GISS Surface Temperature Analysis 2017
Norden
CO2 aus fossilen Quellen dominiert die Erwärmung
- auch gegenüber Landnutzung
CO aus fossilen Quellen dominiert die Erwärmung
2
Beitrag zur Temperaturänderung (2100)
andere
CO2
Öl, Kohle, Erdgas
(GtC/a)
10
Landnutzung
0
1900
1950
2000
CO2 Emissionen aus
Landnutzung
Input Daten:
Hurtt et al, 2006
(crop/pasture/built-up)
Total 1850-2004: 171 GtC
(Pre-1850: 72 GtC)
Holzernte: 13%
Stocker et al.,Tellus,2014
Rotationswirtschaft: 15%
(Pre-1850: 28%)
(kg-C m-2)
Total Landnutzung:~250 GtC
Total Fossil:
420 GtC
Wohin gehen die CO2 Emissionen?
Der globale Kohlenstoffkreislauf: 2000-2009
Atmosphärische Zunahme
4 GtC/yr
Emissionen
(Fossil+Land Nutzung):
8.9 GtC/yr
Ozean Senke
2.3 GtC/yr
Land Senke
2.6 GtC/yr
Ciais et al., 2013
Abholzung setzt nicht nur CO2 frei, sondern
vermindert auch die CO2 Senkenkapazität der
Landbiosphäre
Landnutzungs-Emissions (GtC/a)
Direkte versus indirekte Emissionen aus Landnutzung
Effektive Emissionen
(Erdsystemmodell)
PrimäreEmissionen
«book-keeping»
1800
1900
2000
2100
Verlorene Senkenkapazität
-> zusätzliche indirekte Emissionen
Stocker et al., ESD, 2015
Irreversible Wirkung der fossilen CO2 Emissionen
Wie verändern die Emissionen der letzten ~10 Jahre
- CO2 in der Atmosphäre ?
- die globale mittlere Oberflächentemperatur ?
Die Auswirkungen der CO2 Emissionen sind
irreversibel auf menschlichen Zeitskalen
∆CO2 (ppm/100 GtC)
CO2 Änderung
50
25
0
0
250
Jahre nach heute
500
Ein grosser Teil der Emissionen bleibt
Jahrtausende in der Atmosphäre
Die Auswirkungen der CO2 Emissionen sind
irreversibel auf menschlichen Zeitskalen
Temperaturänderung
0.4
50
∆SAT (oC/100 GtC)
∆CO2 (ppm/100 GtC)
CO2 Änderung
0.2
25
0
0
0
250
Jahre nach heute
500
0
250
Jahre nach heute
Temperaturänderung
- innerhalb 10-20 Jahren realisiert
- permanent über Jahrhunderte
500
• Jede hundert Gt-C an CO2 Emissionen
führen zu einer «permanenten» Erwärmung von
rund 0.17oC (beste Schätzung)
• Stabilisierung der CO2 Emissionen genügt nicht um
T zu stabilisieren;
- im Gegensatz zu Methan und O3 precursors;
Was braucht es um ein 1.5oC oder 2oC
Ziel mit 68% Wahrscheinlichkeit zu erreichen?
Paris agreement: in Kraft seit 4.Nov 2016,
ratifiziert durch148 Staaten
Art 2 (a): “Holding the increase in the global average temperature
to well below 2°C above pre-industrial levels and pursuing efforts
to limit the temperature increase to 1.5°C above pre-industrial levels,
recognizing that this would significantly reduce the risks and
impacts of climate change;”
CO2 Emissionsbudget um Temperaturziele zu erreichen
(mit 68% Wahrscheinlichkeit)
472 GtC für Paris
1.5oC Ziel
(Steinacher and Joos, 2016, Steinacher et al., 2013)
(68% Wahrscheinlichkeit)
Implikationen für die Erreichung des Paris Ziels
Die Menge an «erlaubten» CO2 Emissionen ist beschränkt
um das Paris Ziel zu erreichen
• Ein Verschieben der Emissionsreduktion bedeutet, dass
die Emissionen später noch mehr fallen müssen oder
das Klimaziele unerreichbar werden.
• Alle Länder müssen ihre Wirtschaft und Gesellschaft
dekarbonisieren und die CO2 Emissionen auf Null senken
-> keine Investionen mehr in fossile Infrastruktur
• CO2 Emissionszertifikate im Ausland einzukaufen ist
auf Dauer keine Option, da die Emissionen überall auf
Null sinken müssen
Wieviel an fossilen Energie kann man durch Biomasse
in der Schweiz ersetzen?
(mio t C/a)
15
13.7
Jährliche CO2 Emission (2007)
10
Jährliche Holzernte
Biomasseproduktion auf
10% der Ackerfläche
5
1.1
8%
0
0.3
2.2%
Körner, Nova Acta Leop., 2004
- Bioenergiepotential von 3-5% in CH
- ohne Reduktion der fossilen können die
Ziele von Paris nicht erreicht werden
Land- und Waldwirtschaft und weitere Landnutzung
(AFOLU): Vermeidungspotentiale (IPCC, AR5, WGIII)
- Global ca 25% der Emissionen in CO2eq aus AFOLU
- Ökonomisches Potential zur Mitigation:
bis zu 20% der heutigen globalen Emissionen
(100 US$/ton-CO2,eq)
Negative Emissionen durch Biomasseenergie und
und CO2 Einfang und Speicherung (BECCS)?
-
technisches Potential von Bioenergie: ~20% der Primärenergie von heute
«rebound» Effekt: Abgabe von CO2 aus Ozean und Land
frisst rund 50% der Emissionsreduktion weg
Zuckerrohr, Chinaschilf, Eukalyptus (nicht Mais und Soja)
-
Keine grossräumige Implementation von BECCS
bis heute realisiert
-
Nutzungskonflikte für Land und Wasser und Auswirkungen auf
Nahrungspreise und –sicherheit, Biodiversität, Existenzgrundlage
von Kleinbauern, .... Zusätzliche Abholzung
Akzeptanz von CO2 Speicherung
durch lokale Bevölkerung?
-
-
Demonstration von effektiver, dauerhafter CO2
Speicherung in Basaltgestein in Island
(Matter et al., Science, 2016)
Schlussfolgerungen
• An der Reduktion der fossilen Emissionen
(Auto, Transport,Heizen, Industrie) führt kein Weg vorbei,
soll das Klimaziel von Paris erreicht werden
• Ohne Reduktion der fossilen Emissionen bleiben
Massnahmen im Landnutzungssektor praktisch wirkungslos
• Der Landnutzungsektor (Aufforstung, Bioenergie, BECCS,
Aquakultur, etc) bietet ein begrenztes, aber bei sinnvoller
Umsetzung ein nützliches Potential auf dem Weg zur
Klimastabilisierung
• Bestehende Wälder als Kohlenstoffspeicher erhalten
Danke für Ihre
Aufmerksamkeit