Klimawandel global und in Deutschland.

Klimawandel
global und in Deutschland
•D
Materialien zu einer
Informationsveranstaltung
am 29.01.2008 in Marburg
Prof. Dr. Christian-D. Schönwiese
Universität Frankfurt/Main
Institut für Atmosphäre und Umwelt
© ESA/EUMETSAT: METEOSAT 8 SG – multi channel artificial composite colour image, 23-5-2003, 12:15 UTC
Vortragsübersicht
• Klima ist nicht Wetter: Begriffsklärung
• Klima der Vergangenheit: Paläoklima
(indirekte Rekonstruktionen)
• Klima der Vergangenheit: Neoklima
(direkt gewonnene Messdaten)
• Ursachendiskussion: Natürliche Vorgänge
und Klimafaktor Mensch
• Klima der Zukunft: Emissionsszenarien
und Modellprojektionen
• Maßnahmen: Anpassung und Vorsorge;
Forschung
Zeitskalen in der Meteorologie/Klimatologie
Klimabegriff:
106 a
103 a
Klima ist die
Statistik der WetterMessgrößen
(Klimaelemente
Temperatur,
Niederschlag ...)
über eine relativ
große Zeitspanne
(i.a. mindestens
30 Jahre; WMO*).
→ Mittelwerte
→ Streuung
→ Jahresgänge
→ Häufigkeiten ...
*) Weltmeteorolog. Org., UN)
Zur Unterscheidung von Wetter und Klima
Klima,
Häufigkeit
z.B. 30-jährige Statistik
Klimaänderung
Streuung
Extremereignisse
Mittelwert
Messgröße
Wetterereignisse
Klimawandel
in verschiedenen
Zeitskalen:
bodennahe
Lufttemperatur,
Mittelung über die
Nordhemisphäre
Viele Quellen, hier nach
Schönwiese, 2003
Klimawandel in den letzten 650 000 Jahren:
Temperatur und Spurengase (Eisbohrrekonstruktionen, Antarktis)
Spurengase
Temperatur
Jahrhunderttausende vor heute (2005)
IPCC 2007
Klimawandel in den letzten 2000 Jahren
(rel. zu 1961-1990)
Unsicherheit
Jahr
Klimaänderungen: Industriezeitalter
Globaltemperatur, Jahresanomalien 1850 - 2007
0,6
1998
Temperaturanomalien in °C
(relativ zu 1961-1990)
0,4
0,2
1944
1878
0
-0,2
1964
-0,4
-0,6
1976
1956
1862
1917
Linearer Trend 1901-2000: + 0,7 °C
1850 1860 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
Zeit in Jahren
Quelle: CRU (Jones et al.).
Internet, 2008; bearbeitet.
Quelle: CRU, Jones et al., 2007
Rückgang der arktischen Meereisbedeckung
Sept. 1980
< 50 %
> 50 %
Sept. 2005
mittl. min. Ausdehnung 1979-2000
Der Rückgang liegt derzeit bei 2,7 %, im Sommer jedoch bei 7,4 % pro
Jahrzehnt. Bis ungefähr 2060-2100 wird ein totales Verschwinden der
sommerlichen Eisbedeckung erwartet.
CIRES; NSIDC, 2005; IPCC, 2007
Gletscher als Klimaänderungsindikatoren
Pasterze, Hohe Tauern, Großglocknerregion
um 1900
2000
Seit 1850 haben die Alpengletscher ca. 50 % ihres Volumens verloren
(Häberli et al., 2001).
Gesellschaft für ökologische Forschung, Gletscherarchiv, Nr. 11-202006
mm
Meeresspiegelanstieg 1870-2005
(verschiedene Quellen, global gemittelt)
IPCC, 2007
1900-2005: + 17 cm (± 5 cm), durch thermische Expansion des (oberen)
Ozeans (57 %), Rückschmelzen von Gebirgsgletschern und kleinen
Eiskappen (29 %), des Grönland-Eises (7 %) und des Antarktik-Eises
(7 %, hier jedoch in Zukunft negativer Beitrag erwartet).
Ein Blick in die Stratosphäre
Global gemittelte Temperatur der Stratosphäre (16 - 24 km)
Anomalien 1960-2002 (relativ zu 1958-1977)
und einige explosive Vulkanausbrüche
Temperaturanomalien in °C
1
Agung(1963+1
)
Fernandia (1968+2)
0,5
Trend: - 1.89 °C
St. Augustine (1976)
El Chichón (1982)
0
Pinatubo (1991+1)
-0,5
-1
-1,5
-2
1960
1965
1970
1975
1980
1985
1990
Zeit in Jahren
Datenquelle: Angell, 2006
1995
2000
2005
Regionale Strukturen des Klimawandels
Bodennahe Temperaturtrends
1901-2000 (Jahreswerte)
in °C (Jahreswerte)
Temperaturtrends
1901-2000
Datenquelle: Jones et al., 2005; Analyse: Schönwiese et al., 2005
Niederschlagstrends 1951-2000 in mm (Jahreswerte)
Beck, Grieser, Rudolf, Schönwiese, Staeger, Trömel, 2007
Klimawandel in Deutschland
Deutschland-Temperatur, Jahresanomalien 1761-2007
2,0
Temperaturanomalien in °C
1,0
2000
1994
1989/90
(relativ zu 1961-1990)
1,5
1779
1822
1834
2007
1934
1868
0,5
0,0
-0,5
-1,0
1962/63
-1,5
1996
1956
1940
-2,0
-2,5
1799
1805
1829
Mittelwert (1961-1990): 8,3 °C; 2000: 9,9 °C
-3,0
1760 1780 1800 1820 1840 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000
Zeit in Jahren
4
Temperaturanomalien in °C
Deutschland-Temperatur, Sommeranomalien 1761-2007
2003
3
2
1947
1826 1834
1781
1992/94
1983
1
0
1993
-1
1987
1962 1978
1956
1916
1913
-2
1816
-3
1760
1780
1800
1820
1840
1860
1880
1900
1920
1940
1960
Zeit in Jahren
Mittelwert (1961-1990): 16,2 °C; 2003: 19,6 °C
1980
2000
6
Temperaturanomalien in °C
Deutschland-Temperatur, Winteranomalien 1761-2007
4
1975 1990
1834
1796
2007
2
0
-2
1970
-4
1929 1940
-6
-8
1760
1985 1996
1947
1963
1830
1780
1800
1820
1840
1860
1880
1900
1920
1940
1960
Zeit in Jahren
Mittelwert (1961-1990): 0,2 °C: 2006/07: 4,5 °C
1980
2000
400
Deutschland-Niederschlag, Sommersummen 1901-2007
1927
Niederschlag in mm
350
1954 1956
1966
1910
1980
1987
300
2002
250
200
1949
150
1947
1904
100
1900
350
1976
2003
1983
1911
1910
1920
1930
1940
1950
1960
1970
1980
1990
2000
Deutschland-Niederschlag, Wintersummen 1902-2007
300
1948
1994/95
Niederschlaginmm
1916
2000
250
200
150
100
1933
1947
1996
1949
1964
50
1900
1910
1920
1930
1940
1950
1960
1972
1970
1980
1990
2000
Übersicht der jahreszeitlichen Klimatrends in Deutschland
(Flächenmittelwerte, nach Schönwiese und Janoschitz, 2005)
Klimaelement, Zeitintervall
Frühling
Sommer
Herbst
Winter
Jahr
Temperatur,
1901 – 2000
+ 0,8 °C
+ 1,0 °C
+ 1,1 °C
+ 0,8 °C
+ 1,0 °C
1951 – 2000
+ 1,4 °C
+ 0,9 °C
+ 0,2 °C
+ 1,6 °C
+ 1,0 °C
Niederschlag, 1901 – 2000
+ 13 %
-3%
+9%
+ 19 %
+9%
1951 – 2000
+ 14 %
- 16 %
+ 18 %
+ 19 %
+6%
Winter
Sommer
Niederschlagtrends
1901-2000 in Prozent
Wird das Klima extremer?
Düsseldorf, Aug. 2003
Dresden,
Aug. 2002
Motten (Rhön), Okt. 2005
New Orleans, Aug. 2005
Febr. 2003
Große Naturkatastrophen
1950-2006
Volkswirtschaftliche (a) und versicherte (b) Schäden in Mrd. US Dollar
Dekade
(a) Anzahl
(b) VolkS
VersS
1960/69
1970/79
1980/89
1990/99
1995/2004
Faktor *
27
47
63
91
63
2,3 (3,4)
81
148
228
704
567
7,0 (8,7)
7
14
29
132
102
14,6 (18,9)
Quelle: Münchener Rückversicherungs-Ges. 2005, 2007 * 1995/2004´(1990/99) gegenüber 1960/69
Größte Naturkatastrophen der Versicherungsgeschichte seit 1900 (Auswahl*)
Datum
Jahr
Land, Region
Ereignis
Tote
+
Schäden
Versich.
Mill. US $
Mill. US $
18.4.
1906
USA, San Francisco
Erdbeben
3.000
524
180
1.9.
23.10.
1923
1972
Japan, Tokio
Nicaragua, Managua
Erdbeben
Erdbeben
142.807
11.000
2.800
800
590
100
14.-22.9.
25.1.-1.3.
1989
1990
Karibik, USA
Westeuropa
Hurrikan (Hugo)
Stürme (Daria u.a.)
86
230
9.000
14.800
4.500
10.200
26.-28.9.
23.-27.8.
17.1.
17.1.
5.7.-10.8.
20.-30.9.
26.12.
1991
1992
1994
1995
1997
1998
1999
Japan, Kiuschu u.a.
USA, Florida u.a.
USA, Kalifornien
Japan, Kobe
Ost- u. Mitteleuropa
Karibik, USA
Deutschland u.a.
Taifun (Mireille)
Hurrikan(Andrew)
Erdbeben
Erdbeben
Überschwemm.
Hurrikan (Georges)
Stürme (Lothar,
Kurt, Martin)
62
62
61
6.348
110
4.000
130
6.000
30.000
44.000
100.000
5.900
10.000
11.000
5.200
17.000
15.300
3.000
795
3.400
5.000
12.-20.8.
Juni-Aug.
2002
2003
Deutschland u.a.
Mitteleuropa u.a.
Überschwemm.
Hitzewelle
37
>35.000
13.500
13.000
3.100
<1.000
26.12.
25.-30.8.
2004
2005
Südasien, Indonesien
USA (New Orleans)
Tsunami
Hurrikan (Katrina)
170.000
1.322
>10.000
125.000
>1.000
60.000
18.1.
2007
West-/Mitteleuropa
Orkan (Kyrill)
45
~8.000
~6.000
*) Auswahlkriterien: Mehr als 1000 Tote oder/und Schäden über 500 Mill. US $ +) Versicherte Schäden
Quelle: Münchener Rückversicherungs-Gesellschaft, 2006; nach Presseberichten ergänzt, 2007
Hurrikane Katrina, Wilma und die Saison 2005
(Nordatlantik, Stand 1.1.2006)
•
27 tropische Wirbelstürme (mit „Zeta“ am Jahresende);
bisheriger Rekord: 21 in 1933; Mittelwert 1970-2004: 11);
•
14 Hurrikane (bisheriger Rekord: 12 in 1969; Mittelwert 1970-2004: 6);
•
Wilma (Okt.): Kerndruck von 882 hPa, neuer Rekordwert;
•
Katrina (Aug.): 1322 Tote und höchste volkswirtschaftliche Schäden
einer Naturkatastrophe seit 1900: 125 Mrd. US $.
•
Delta (Nov.): Erstmals Kanarische Inseln von Hurrikan betroffen.
Quellen: NOAA, MüRück, 2006
Meeresoberflächentemperatur und Hurrikan-Häufigkeiten
°C
Sommer-Werte, 5-jähr. übergreifend
%
Relative Häufigkeit pro Kategorie
Webster et al., Science 2005
Wärmere Ozeane begünstigen tropische Wirbelstürme.
Bisher gibt es keine signifikante Häufigkeitsänderung insgesamt,
aber eine Umverteilung: Die stärkeren Hurrikane (Kategorie 4 und 5)
nehmen aufkosten der schwächeren (Kategorie 1) zu.
Rezente Überschwemmungen in Deutschland
• Dezember 1993, Rheinregion
• Januar 1995, Rheinregion
• Juli 1997, Oderregion
• Mai 1999, Donau-/Bodenseeregion
• August 2002, Elberegion
• August 2005, Nordalpenregion
Koblenz, 1995
Eschenlohe, 2005
Dresden, 2002
Extremeres Klima? ⇒ Wahrscheinlichkeitsanalyse
Hier gezeigt am
Beispiel der
Normalverteilung
Nach IPCC, 2001;
dt. nach Hupfer u.
Börngen, 2004.
Niederschlag, Trends der Extremwert-Wahrscheinlichkeit
Unterschreitung 5%-Perzentil
Januar
Überschreitung 95%-Perzentil
Januar
Monatsdaten 1901-2000
Trömel, 2005
Niederschlag, Trends der Extremwert-Wahrscheinlichkeit
Unterschreitung 5%-Perzentil
Überschreitung 95%-Perzentil
August
Monatsdaten 1901-2000
Trömel, 2005
Zur Extremwertstatistik (1901-2000)
• Bei der Temperatur besteht in den meisten Regionen der
Erde eine Tendenz zur Verschiebung der Häufigkeitsverteilungen in Richtung höherer Werte → häufigere
mildere Winter, häufigere und extremere Hitzewellen im
Sommer (auch Frühling und Herbst wärmer).
• Beim Niederschlag sind die Trends jahreszeitlich sehr
unterschiedlich. Teilweise (z.B. Deutschland, Winter) wird
eine
„Verbreiterung“
der
Häufigkeitsverteilungen
beobachtet → sowohl niederschlagsarme als insbes.
auch niederschlagsintensive Episoden werden häufiger
(Überschwemmungen!). Im Mittelmeerraum und anderen
niederschlagsarmen Regionen geht der Niederschlag
generell zurück (Wasserversorgungsprobleme!).
• Der Wind ist sehr unterschiedlich zu beurteilen:
Tropische Wirbelstürme werden bisher nicht häufiger,
aber intensiver; in Mitteleuropa (Winterstürme, Tornados)
gibt es keine gesicherten Trends.
Wie funktioniert Klima?
Cubasch und Kasang, 2000
Weltbevölkerung und Weltenergie
Energie 2004: 14,6 Gt SKE, davon ca. 88 % fossil
Viele Quellen; hier nach Schönwiese, 2003; erg. nach BP, IEA, 2006
Aktuelle Kohlendioxid-Emissionen und Trend nach Ländern
1900:
2 Mrd. t
+ ca.
6 Mrd. t
durch
Waldrodungen
DIW
(FNP),
2005
Globaler Kohlenstoffkreislauf in Gt C bzw. Gt C/Jahr
Vulkanismus
< 0,05
100
Stratosphäre
2-15 J
650
Troposphäre
1-10 J
Atmosphäre
2??
Waldrodung
1,5?
0,5?
600 Landvegetation
1600 tote Biomasse
Biosphäre
60
90
<1?
0,5-50 J
200-400 J
1000
Mischungsschicht 1-10 J
38 000
„tiefer“ Ozean
Sedimente
davon: 3500 Kohle
Pedosphäre/
Lithosphäre
2-3
> 1000 J
Ozean
Bodenemission
20 000 000
fossile Brennstoffe
6 *
106-109 J
Verwitterung
0,4
300 Erdöl
200 Erdgas
IPCC 2001 u.v.a., hier nach Schönwiese, 2003;
*
2004: 7,5 Gt C entspr. 27,5 Gt CO2
Als Folge der Nutzung fossiler
Energieträger sowie Waldrodungen u.a. nimmt die atmosphärische Konzentration klimawirksamer Spurengase (Kohlendioxid,
Methan usw.) zu.
Dies verändert die Strahlungs- und
Wärmeflüsse in der Atmosphäre
mit dem Effekt einer bodennahen
Erwärmung und stratosphärischen
Abkühlung (jeweils im globalen
Mittel, regional erheblich modifiziert; anthropog. Treibhauseffekt).
Gleichzeitig reagieren alle weiteren
Klimaelemente (Niederschlag, ...).
IPCC 2007
Dies steht in Konkurrenz zu diversen weiteren anthropogen und natürlichen Klimafaktoren.
Kohlendioxid-Konzentration, Mauna Loa
380
2006: 381,8 ppm
Konzentration in ppm
370
360
350
Jahr - zu - Jahr - Anstieg in ppm
340
330
3
320
2
310
1
300
1960
1965
1970
1975
1980
1985
Zeit in Jahren
1990
1995
2000
2005
Spurengasübersicht
Spurengas, Symbol
Anthropogene
Emissionen
Kohlendioxid, CO2
33 Gt a-1
Methan, CH4
400 Mt a-1
FCKW
0,4 Mt a-1
Distickstoffoxid, N2O 15 Mt a-1
Ozon, O3
0,5 Gt a-1
Wasserdampf, H2O
relativ gering
Atmosphärische Treibhauseffekt
Treibh.
Treibh.
Konzentrationen natürlich anthrop.
380 (280) ppm
26 %
61 %
1,8 (0,7) ppm
2%
15 %
F12: 0,5 (0) ppb
11 %
0,32 (0,27) ppm
4%
4%
25 (?) ppb
8%
9 % **
2,6 (2,6) % *
60 %
(indirekt)
Aufschlüsselungder
deranthropogenen
anthropogenenEmissionen
Emissionen
Aufschlüsselung
CO2: 75%
75% fossile
fossile Energie,
Energie,20%
20%Waldrodungen,
Waldrodungen,5%
5%Holznutzung
Holznutzung(insb.
(insb.E-Länder)
E-Länder)
CH44: 27%
27% fossile
fossile Energie,
Energie,23%
23%Viehhaltung,
Viehhaltung,17%
17%Reisanbau,
Reisanbau,16%
16%Abfälle
Abfälle(Müll,
(Müll,
Abwasser), 11%
11% Biomasse-Verbrennung,
Biomasse-Verbrennung,6%
6%Tierexkremente
Tierexkremente
Abwasser),
FCKW: Treibgas
Treibgas in
in Spraydosen,
Spraydosen,Kältetechnik,
Kältetechnik,Dämm-Material,
Dämm-Material,Reinigung
Reinigung
N
O: 23-48%
23-48% Bodenbearbeitung
Bodenbearbeitung(einschl.
(einschl.Düngung),
Düngung),15-38%
15-38%chemische
chemischeIndustrie,
Industrie,
N22O:
17-23% fossile
fossile Energie,
Energie,15-19%
15-19%Biomasse-Verbrennung
Biomasse-Verbrennung
17-23%
O
O33::
indirekt über
über Vorläufersubstanzen
Vorläufersubstanzen(z.B.
(z.B.Stickoxide
StickoxideNO
NO
, Verkehrsbereich)
indirekt
x,xVerkehrsbereich)
Viele Quellen, u.a. IPCC, 2001, 2007, Lozan et al., 2001, hier nach Schönwiese, 2003
Atmosphärischer Strahlungs- und Wärmehaushalt
Theoretische Berechnungen zeigen, dass ohne Atmosphäre die
Erdoberflächentemperatur bei – 18 °C liegen würde (bei derzeitiger
Albedo der Erdoberfläche). Die Differenz zum tatsächlich beobachten
Wert von + 15 °C wird als (natürlicher) „Treibhauseffekt“ bezeichnet.
Externe Einflüsse auf das Klimasystem sind als „Strahlungsantriebe“
erfassbar (messtechnisch und im Modell) und können als Störungen des
mittleren Strahlungshaushalts aufgefasst werden (i.a. der Troposphäre).
Schema des Treibhauseffektes
Sonne
1. Jeder Körper strahlt aufgrund seiner Oberflächentemperatur Energie aus, so auch die Sonne (UV, Licht, Wärme).
Weltraum
Atmosphäre
2. Ein Teil der
Sonnenenergie
wird in der
Atmosphäre
absorbiert bzw.
gestreut.
H2O, CO2, CH4, N2O, FCKW, O3 ,...
O3
H2O
3. Einen weiteren
Teil absorbiert die
Erdoberfläche
und erwärmt sich.
6. Wärmeflüsse kompensieren
den Energieüberschuss.
4. Die Erde strahlt Wärme aus.
5. Einen Teil davon absorbieren
die „Treibhausgase“, strahlen
z.T. zurück und reduzieren die
Abkühlung der Erdoberfläche .
Erde
Treibhauseffekt (II):
Planck´sches Strahlungsgesetz und Absorptionsbanden einiger klimawirksamer Spurengase
Bei Gasen lässt sich die Klimawirksamkeit weitgehend darauf
zurückführen, dass sie nur im
Bereich der terrestrischen
Ausstrahlung (IR) Absorptionsbanden aufweisen bzw. die
Absorption in diesem Wellenlängenbereich gegenüber derjenigen im Bereich der solaren
Einstrahlung überwiegt. Weil
dadurch der „Treibhauseffekt“
verstärkt wird, spricht man auch
von „Treibhausgasen“.
Globale Strahlungsantriebe 1750-2005 nach IPCC (2007)
Aufgrund der
vorliegenden
(physikalischen)
Klimamodellrechnungen sind
natürliche Ursachen
für die globale
Erwärmung der
letzten ca. 50 Jahre
extrem
unwahrscheinlich*
(IPCC, 2007)
----------------------------*p < 5 %, somit p > 95 %
für anthrop. Ursachen
Quantifizierung der Klimafaktoren
Mittlere globale troposphärische Strahlungsantriebe (ca. 1750-2000; IPCC, 2007)
und empirisch-statistisch geschätzte bodennaheTemperatursignale 1866-1998
Klimafaktor
„Treibhausgase“
Troposphär. Sulfat
Ruß
Stratosphär. Ozon
Strat. Wasserdampf
Albedo (Landnutzung)
Flugverkehr (Ci u.a.)
Vulkaneruptionen
Sonnenaktivität
El Niño (ENSO)
2 x CO2, Gleichgew.
Art
Strahlungsantrieb*
Signal***
Signalstruktur
a
a
a
a
a
a
a
n
n
n
a
+ 3,0 (2,7 - 3,6)
- 1,2 (0,4 - 2,7)
+ 0,1 (0,0 - 0,2)
- 0,1 (0,05 - 0,15)
+ 0,07 (0,02 - 0,12)
- 0,2 (0 - 0,4)
+ 0,01 (0,003 - 0,03)
max. ≈ - 3 **
+ 0,1 (0,06 - 0,3)
(intern)
+ 4,4
0,9 - 1,3 K
0,2 - 0,4 K
0,1 - 0,2 K
0,1 - 0,2 K
0,2 - 0,3 K
2,0 - 4,5 K
progressiver Trend
uneinheitlicher Trend
Trend
Trend
Trend
Trend
Trend
episodisch (1 - 3 Jahre)
fluktuativ
episodisch (Monate)
progressiver Trend
* Strahlungsantrieb in Wm-2; + Erwärmung, - Abkühlung; Art: a = anthropogen, n = natürlich
** Pinatubo: 1991 → 2.4 Wm-2, 1992 → 3.2 Wm-2, 1993 → 0.9 Wm-2; nach McCormick et al. (1995)
*** Schönwiese et al. (1997), Walter et al. (1998), Walter (2001)
Quelle: IPCC, 2007, ergänzt
Die IPCC - Emissionsszenarien (Auswahl)
IPCC, 2000, 2001, 2007; MPIM, 2006
Multi-Modell-Abschätzungen der globalen Erwärmung
IPCC, 2007
Multi-Modell-Abschätzungen der regionalen Strukturen
der Erwärmung, Szenario A1B, Jahreswerte (IPCC, 2007)
2020 − 2029
2090 − 2099
°C
Referenzintervall: 1980-1999
Multi-Modell-Abschätzungen der regionalen Strukturen der
Niederschlagsumverteilungen, Szenario A1B, 2090-2099,
Winter und Sommer (IPCC, 2007)
Referenzintervall: 1980-1999; Rasterung: Mehr als 90% der Modelle
stimmen im Vorzeichen der Niederschlagsänderung überein.
Die wichtigsten KlimamodellZukunftsprojektionen (IPCC, 2007):
• Erwärmung der unteren Atmosphäre (global bis
2100 um 1,1 - 6,4 °C, wahrscheinlichster Bereich
2 - 4 °C; Maxima im Winter polwärts der Tropen)
• Abkühlung der Stratosphäre (begünstigt dort den
Ozonabbau)
• Niederschlagsumverteilungen (→ z.B. MittelmeerRegion trockener, Skandinavien u. Polarregionen
feuchter, Mitteleuropa Winter feuchter / Sommer
trockener)
• Meeresspiegelanstieg (global bis 2100 um etwa
20 - 60 cm; Ozean- u. Gebirgsgletscher-Effekt)
• Regional häufigere/intensivere Extremereignisse
(z.B. Hitzewellen, Dürren, Starkniederschläge,
Hagel − aber im einzelnen teilweise sehr
unsicher; intensivere tropische Wirbelstürme)
Fallstudie Sommer 2003 in der Schweiz
(nach C. Schär et al., Nature 2004)
Häufigkeitsanalyse der Schweizer Sommer 1864-2003
Häufigkeit
Modellsimulationen für Gegenwart und Zukunft
REMO-Projektionen A1B, Temperatur, Winter und Sommer
Wi
So
Jacob et al., 2006
REMO-Projektionen A1B, Niederschlag, Winter und Sommer
Wi
So
Jacob et al., 2006
Die wichtigsten Klimamodellprojektionen für
Deutschland bis 2100
Regionales Klimamodell (REMO)
des Hamburger Max-Planck-Instituts für Meteorologie)
• Weitere Erwärmung in allen Jahreszeiten, im Jahresmittel ca. 2,5-3,5 °C, Maxima über 4 °C im Süden/Winter.
• Regional unterschiedliche Niederschlagsumverteilungen mit Zunahmen im Winter um ca. 10-30 % und
Abnahmen ähnlichen Ausmaßes im Sommer; Frühling
und Herbst moderate Zunahmen.
• Häufigere und z.T. auch intensivere Extremereignisse
wie insbesondere Hitze-/Trockensommer, winterliche
(und herbstliche) Starkniederschläge (mit Überschwemmungsgefahr, dies z.T. auch im Sommer); Hagelgefahr
schwer abschätzbar, zumindest aber nicht abnehmend.
• Beim Wind keine markanten Trends, Winter- und HerbstStürme eventuell seltener (da die Sturmbahnen dazu
neigen, sich polwärts zu verlagern).
Vereinfachtes Schema
des nordatlant.
Strömungssystems
(Quadfasel,
2005)
Warme oberflächennahe Strömung
Kalte Tiefenströmung
Beispiele für Klimamodellsimulationen
Erwärmung durch
den anthropogenen
Treibhauseffekt,
Szenario A2
(IPCC, 2001)
Abkühlung durch
ein Abreißen der
thermohalinen
Zirkulation im
Bereich des
Nordatlantiks
(Rahmstorf, 2002)
Die Folgen des Klimawandels...
...sind teils positiv (weniger Heizbedarf, Touristik im Norden,
potentiell längere Vegetationsperiode),
weitaus überwiegend aber negativ:
• Wasserprobleme (Überschwemmungen, Dürren, Qualität);
• Belastungen der Ökosysteme (Schäden, Artenschwund);
• Nahrungsmittelproduktion regional gefährdet;
• Gesundheitsprobleme (Hitze, Tropenkrankheiten usw.)
• Küstenprobleme (Meeresspiegelanstieg, Stürme).
Stern Review, Okt. 2006: Jede Tonne CO2, die von der
Menschheit zusätzlich in die Atmosphäre gebracht
wird, verursacht einen Schaden von 85 US $. Mit zur
Zeit ca. 33 Mrd. t CO2/Jahr folgt: 2800 Mrd. US $/Jahr.
DIW (C. Kemfert et al.), März 2007: Steigt die Temperatur in Deutschland bis 2100 um 4,5 °C, könnte das
kumulativ Kosten von 3000 Mrd € bewirken, bis 2050
von 800 Mrd € (durchschnittlich ca. 20 Mrd. €/Jahr).
Handlungsbedarf
• Anpassung an nicht mehr vermeidbare Klimaänderungen und deren Folgen.
• Vorsorge, um den Klimawandel und seine Folgen
auf einem erträglichen Niveau zu begrenzen, und
zwar durch:
– Steigerung der Energieeffizienz.
– Weitgehende Substitution kohlenstoffhaltiger
Energieträger (Kohle, Öl, Gas); Sequestrierung.
– Ökonomische Maßnahmen (Emissionshandel).
– Maßnahmen im Verkehrsbereich.
– Vegetationsschutz . . .
• Weitere Klimaforschung.
Klimarahmenkonvention
(Rahmenübereinkommen der Vereinten Nationen über Klimaänderungen,
Konferenz für Umwelt und Entwicklung, Rio de Janeiro, 1992,
völkerrechtlich verbindlich seit 1994)
„Das Endziel dieses Übereinkommens ... ist es, ... die Stabilisierung der
Treibhausgaskonzentrationen in der Atmosphäre auf einem Niveau zu
erreichen, auf dem eine gefährliche anthropogene Störung des Klimasystems
verhindert wird. Ein solches Niveau sollte innerhalb eines Zeitraums erreicht
werden, der ausreicht, damit sich die Ökosysteme auf natürliche Weise den
Klimaänderungen anpassen können, die Nahrungsmittelerzeugung nicht
bedroht wird und die wirtschaftliche Entwicklung auf nachhaltige Weise
fortgeführt werden kann.“
Zielsetzungen zur Reduktion der anthropogenen CO2-Emission
Frühere Empfehlungen:
• IPCC, 1990: bis ca. 2050 global um 60%
• Enquete-Komm. d. Deut. Bundestags, 1991: ebenso, Industrieländer 80 %,
Deutschland um 25 % bis 2005 gegenüber 1990
UN-Klimarahmenkonvention (KRK, 1992) ohne quantitative Aussagen.
Kyoto-Protokoll (3. Vertragsstaatenkonferenz zur KRK), 1997,
bzgl. CO2, CH4, N2O, HFCs, PFCs, SF6:
• Industrieländer um 5,2 % bis 2008-2012 gegenüber 1990 nach Länderschlüssel
(z.B. EU und Schweiz 8 %, USA 7 % *), Japan 6 %, GUS 0 %, Australien +8 %)
*) USA inzwischen „ausgestiegen“
• EU-Beschlüsse dazu, 1998: Deutschland 21%
(A 13 %, GB 12,5 %, I 6,5 %, F 0 %, E +15 %, GR +25 %, P +27 %)
WBGU - Empfehlungen, 2003:
• bis 2020 Industrieländer um 20 % („Kyoto-Gase“)
• bis 2050 global um 45 - 60 % (CO2)
EU-Ziel, 2007: bis 2020 um 20 % („Kyoto-Gase“), Option 30 %; D-Ziel: 40 %
Vielen Dank
für Ihr Interesse
Homepage des Autors:
http://www.geo.uni-frankfurt.de/iau/klima