Klimawandel - Fiktion oder Realität
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Gesellschaft für Wehr- und Sicherheitspolitik Bückeburg 23.06.2005 Klimawandel - Fiktion oder Realität Dr. Manfred Stock Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung Senator James M. Inhofe, Chairman Senate Committee on Environment and Public Works, USA, 4. Januar 2005: „Die Gefahr einer Katastrophe durch eine globale Erwärmung ist die größte Täuschung, die jemals Amerikanern zugemutet wurde.“ Premier Tony Blair, UK, 3. November 2004: „Ich halte den Klimawandel für das wichtigste Problem, dem wir als Weltgemeinschaft langfristig gegenüber stehen.“ Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 1 Klimawandel im Wandel der Gegenpositionen SKEPTIKER KLIMA(FOLGEN)FORSCHUNG I BEOBACHTUNGEN III URSACHEN IV AUSWIRKUNGEN V MAßNAHMEN Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 2 Klimawandel im Wandel der Gegenpositionen SKEPTIKER KLIMA(FOLGEN)FORSCHUNG Es gibt keine Klimaveränderung Es gibt inzwischen tausende Belege für eine Klimaveränderung I BEOBACHTUNGEN III URSACHEN IV AUSWIRKUNGEN V MAßNAHMEN Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 3 Weltweite Gletscherschmelze South Cascade Glacier in den Washington Cascade Mountains, in den Jahren 1928, 1979 und 2000 (Images courtesy of the National Snow and Ice Data Center) Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 4 Weltweite Gletscherschmelze South Cascade Glacier in den Washington Cascade Mountains, in den Jahren 1928, 1979 und 2000 (Images courtesy of the National Snow and Ice Data Center) Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 5 Climate classification by Koeppen 1901 - 2002 Climate types Ar Am Aw Manfred Stock As Changes 1988-2002 BS BW Cr Cs Cw Do http://www.pik-potsdam.de/ Dc Eo Ec FT FI 6 Phänologische Uhr Potsdam Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 7 Verfrühung der Erstankünfte vieler Vogelarten Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 8 Weinbau als Klimaindikator phänologische Daten: 1. Austrieb 2. Blütebeginn 3. Reifebeginn 4. Erntebeginn 22.09.2003 Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 9 Beobachtete Niederschlagsänderungen Gerstengarbe & Werner, PIK Datenquelle: DWD Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 10 Großwetterlagen - Indikatoren des Klimawandels Troglage Mitteleuropa (Vb-Lagen) KLIMA EXTREMWETTER +STARKREGEN - DAUERREGEN Vb-Wetterlage 12.08.2002 Starkregentage im Juli/August für verschiedene Großwetterlagen Wolfgang Fricke, DWD GAW Brief 12, Sept.02 Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 11 Großwetterlagen - Indikatoren des Klimawandels Troglage Mitteleuropa (Vb-Lagen) KLIMA EXTREMWETTER +STARKREGEN - DAUERREGEN Vb-Wetterlage 12.08.2002 Starkregentage im Juli/August für verschiedene Großwetterlagen Dresden Aug. 2002 Manfred Stock Wolfgang Fricke, DWD GAW Brief 12, Sept.02 http://www.pik-potsdam.de/ 12 Großwetterlagen - Indikatoren des Klimawandels Troglage Mitteleuropa (Vb-Lagen) KLIMA EXTREMWETTER +STARKREGEN - DAUERREGEN Vb-Wetterlage 12.08.2002 Oderflut Juli 1997 Dresden Aug. 2002 Manfred Stock Starkregentage im Juli/August für verschiedene Großwetterlagen Wolfgang Fricke, DWD GAW Brief 12, Sept.02 http://www.pik-potsdam.de/ 13 Großwetterlagen - Indikatoren des Klimawandels Andauer des Clusters West (Dekadenmittel) Fraedrich, Gerstengarbe u. Werner, 2001 Sturm Lothar, Dez. 1999 Lawine Galtür, Feb. 1999 Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 14 Aspekte des „Globalen Wandels“ • Bevölkerungszunahme, Migration • Wirtschaftliche Entwicklung; steigender Lebensstandard • Veränderungen im menschlichen Siedlungsverhalten, zunehmende Urbanisierung • Massive Eingriffe in Landschaften und Gewässer • Verlust traditioneller Überlebens- und Anpassungsstrategien • Klimaänderung Verringertes Anpassungspotential, steigende Exposition und Verletzlichkeit gegenüber Naturgefahren Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 15 Beobachtete Klimaänderungen in Mitteleuropa ¾ Deutliche Temperaturzunahme ¾ Änderungen im Auftreten potentiell hochwasserauslösender und sturmgefährlicher Wetterlagen ¾ Erhöhung der Winterniederschläge ¾ verringerte Sommerniederschläge ¾ höhere Niederschlagsintensitäten (Starkregen) ¾ veränderte Entstehungsbedingungen für Hochwasser (weniger Schneeschmelz- und Eisgangereignisse) ¾ teilweise signifikanter Anstieg in der Häufigkeit und Intensität extremer Hochwasserereignisse in den letzten 20 Jahren Was wird sich künftig ändern ? Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 16 Klimawandel im Wandel der Gegenpositionen SKEPTIKER KLIMA(FOLGEN)FORSCHUNG Es gibt keine Klimaveränderung Es gibt inzwischen tausende Belege für eine Klimaveränderung Es gibt keinen (anthropogenen) Treibhauseffekt; das Klima ändert sich durch natürliche Ursachen Die seit ca. 1970 beobachtete Temperaturveränderung ist ohne den anthropogen verstärkten Treibhauseffekt nicht zu erklären I BEOBACHTUNGEN III URSACHEN IV AUSWIRKUNGEN V MAßNAHMEN Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 17 Wetter und Klima Wetter momentaner Zustand der Atmosphäre (1 Stunde, 1 Tag) Witterung Charakter des Wetters über einige Tage oder eine Jahreszeit Klima (überholte Definition) mittlerer Zustand der Atmosphäre (z.B. 30-40 Jahre) Klima (moderne Definition) raum-zeitliche Gesamtheit der möglichen momentanen Zustände der Atmosphäre unter Berücksichtigung des Maßstabs der interessierenden Prozesse (Hupfer/Chmielewski, 1990) → Klimasystem Atmosphäre + Hydrosphäre + Biosphäre + .... Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 18 Klimasystem und Modell Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 19 Klimasystem und Modell Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 20 Anteil der Spurengase am Treibhauseffekt Wasserdampf - 20.6 K Kohlendioxid - 7.2 K Ozon - 2.4 K Stickoxid - 1.4 K Methan - 0.8 K Sonstige - 0.8 K Summe - 33.2 K Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 21 Der Treibhauseffekt M. Latif, 2002 Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 22 Eiszeiten in Norddeutschland Heute 250.000 500.000 200.000 20.000 18.000 15.000 14.000 (Elster) (Saale-Warthe) (Weichsel-Brandenburg) (Weichsel-Frankfurt) (Weichsel-Pommern) (Weichsel-Rosenthal) Vor 13.000 Jahren (Saale-Drenthe) (Weichsel-Velgast) www.webgeo.de/ - nach H. Liedtke & J. Marcinek (Hrsg.): Physische Geographie Deutschlands, Gotha u. Stuttgart, 3.Aufl., 2001, S.388 Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 23 Über 400 000 Jahre Klimageschichte 2000 Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 24 Fenster in die Vergangenheit GREENLAND ICE CORE DATA Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 25 Fenster in die Vergangenheit GREENLAND ICE CORE DATA Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 26 Treibhausgase und Globale Erwärmung IPCC-Report 2001 • http://www.ipcc.ch Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 27 Globaler Klimawandel 1900 - 2100 Temperaturzunahme [°C] Emissionsszenarien und Klimamodellrechnungen IPCC-Report 2001 http://www.ipcc.ch Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 28 Simulation Emissionen -> Temperaturänderung 1880 - 2049 (DKRZ) Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 29 Klimawandel im Wandel der Gegenpositionen SKEPTIKER KLIMA(FOLGEN)FORSCHUNG Es gibt keine Klimaveränderung Es gibt inzwischen tausende Belege für eine Klimaveränderung Es gibt keinen (anthropogenen) Treibhauseffekt; das Klima ändert sich durch natürliche Ursachen Die seit ca. 1970 beobachtete Temperaturveränderung ist ohne den anthropogen verstärkten Treibhauseffekt nicht zu erklären Eine globale Erwärmung ist keine Katastrophe, sondern von Vorteil Eventuelle Gewinne gleichen wohl nur einen Bruchteil der möglichen Schäden aus, da Klimaschutz und Anpassung ungenügend sind I BEOBACHTUNGEN III URSACHEN IV AUSWIRKUNGEN V MAßNAHMEN Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 30 Klimaänderung und Auswirkungen: kritische Schwell- und Grenzwerte AUSWIRKUNGEN System S0 KLIMAÄNDERUNG Kritischer Schwellwert Manfred Stock Kritischer Grenzwert http://www.pik-potsdam.de/ 31 AUSWIRKUNGEN Klimaänderung und Auswirkungen: Verwundbarkeit und Anpassung S- verwundbar S+ angepasst KLIMAÄNDERUNG Kritischer Schwellwert Manfred Stock Kritischer Grenzwert http://www.pik-potsdam.de/ 32 Unwetterkatastrophen Häufung großer Naturkatastrophen (MüRück): Jahrzehnt 1950-69 1960-69 1970-79 1980-89 1990-99 Anzahl 20 27 47 63 91 Mrd.US$ (2004) 45 81 148 228 704 Schäden heute: 5 - 10% des BSP in Industrienationen Typische Presseanfragen: Zeigt diese Katastrophe den Beginn einer Klimaänderung? Ist die globale Erwärmung Schuld an der Katastrophe? Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 33 Unwetterkatastrophen Häufung großer Naturkatastrophen (MüRück): Jahrzehnt 1950-69 1960-69 1970-79 1980-89 1990-99 Anzahl 20 27 47 63 91 Mrd.US$ (2004) 45 81 148 228 704 Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 34 Hurrikan Andrew 1992 Hurrikan Hurrikan Andrew Andrew 1992 1992 Münchener Rück, topics 2000 Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 35 Weihnachtshochwasser Köln 1993 www Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 36 Jahrhundertflut Norditalien 1994 www.mci-mc.de Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 37 0373 Hochwasser Rhein/Mosel Köln 1995 www Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 38 0467 Dürre im südlichen Afrika 1996 German Competence Network for Research to Combat Desertification, 2000 Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 39 0374 Oderflut 1997 www Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 40 0468 Überschwemmungen in Mittel- und Südchina, Schäden der Überflutung 1998 30 Mrd. US$ Münchener Rück, topics 2000 Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 41 0469 Lawinenkatastrophen in den Alpen 1999, über 100 Todesopfer Münchener Rück, topics 2000 Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 42 0378 Waldbrände in den USA 2000 www Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 43 0371 Tornado Spanien 2001 www Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 44 0276 Überschwemmung an der Havel südöstlich von Havelberg Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 45 Hitzewelle und Dürre, Europa 2003 Maisfeld in Ostdeutschland Sommer 2003 Der Rhein, bei Düsseldorf © AP Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 46 Mittwoch, 20. August 2003 Über 10.000 Hitzetote in Frankreich befürchtet Nach Auskunft zweier Bestattungsunternehmen sind im August erheblich mehr Menschen als üblicherweise gestorben. Die Regierung lässt die Fälle untersuchen Paris - In diesem Monat sind in Frankreich mindestens 10.000 Menschen mehr verstorben als im Vergleichsmonat des Vorjahres. Dies haben die beiden Unternehmen PFG und OGF mitgeteilt, die nach eigenen Angaben etwa die 29.08.2003 Hälfte Ausland aller Bestattungen im Nachbarland Deutschlands übernehmen. Französische Regierung bestätigt Die Toten sind Hitzetote möglicherweise Opfer der 11.000 anhaltenden Sommerhitze geworden. Zwar Zwei Männer richten provisorische Totenbahren in einem Kühlhaus bei wollten Vertreter beider Unternehmen diese Paris her Foto: AP Annahme nicht kommentieren, jedoch gab der französische Gesundheitsminister Jean-François Mattei nach Bekanntwerden dieser Zahlen am Mittwoch eine Studie über die hitzebedingten Todesfälle im August in Auftrag. Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 47 Gefühlte Temperatur in Europa am 8. August 2003 Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 48 Veränderungen der Extremwertstatistik Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 49 Trägheitsmomente des Klimasystems Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 50 Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 51 Wasserproblematik im Globalen Klimawandel 1995 Wasserkritikalität Entnahme Verfügbarkeit * Anpassungspot. Differenz 2025 Quelle: WBGU Jahresgutachten 1997 www.wbgu.de Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 52 Sommer 2003 Brandenburg: zwischen Wasserreichtum und Regenarmut Sommer 2002 Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 53 Globaler Klimawandel 2000 - 2100 Emissionsszenarien und Klimamodellrechnungen Brandenburgstudie: Klimaszenarium A1B 2000 -2055 Temperaturzunahme [°C] 2055 IPCC-Report 2001 http://www.ipcc.ch 1,4°C 55 a Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 54 Klimaveränderung ⇒ Auswirkungen Globales Szenario Niederschlag Regionalisierung GCM T ~250 km >| |< Klimamodell ~18 km global ? lokal Niederschlag 2050 Klimadaten Hydrologie Landnutzung Böden/ Geologie Infrastruktur Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 55 Klimaveränderung ⇒ Auswirkungen Globales Szenario Niederschlag Regionalisierung GCM T ~250 km >| |< Klimamodell ~18 km Niederschlag 2050 Klimadaten Hydrologie Landnutzung Anpassung 2001 Manfred Stock 2050 http://www.pik-potsdam.de/ Böden/ Geologie Infrastruktur 56 Jahresmittel Temperatur + Niederschlag b) 2046/2055 Jahresmitteltemperaturen [°C] a) 1951/2000 Manfred Stock c) Differenz 13 Szenario-Zeitraum 12 Beobachteter Zeitraum 11 10 9 8 7 Gemessene Szenario-Varianten 6 Temperatur Temperaturtrend 5 4 1950 1970 1990 2010 2030 2050 http://www.pik-potsdam.de/ 57 Jahresmittel Temperatur + Niederschlag a) 1951/2000 Manfred Stock b) 2046/2055 http://www.pik-potsdam.de/ c) Differenz 58 Auswirkungen auf die Wasserressourcen Sickerwasserbildung in Brandenburg 1961 – 1998 Differenzen dazu im Zeitraum 2001 - 2055 Temperatur (+) Niederschlag (-) Sonnenschein (+) ⇒ Verdunstung (+ +) ⇒ Sickerwasserbildung (- -) ⇒ Grundwasserneubildung -40% Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 59 Trinkwasser-Versalzung aus geologischen Schichten Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 60 Auswirkungen auf Forstwirtschaft: 50a-Summe der Kohlenstoffspeicherung Basisszenario Cabs = Cholz + Cboden Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 61 Auswirkungen auf landwirtschaftliche Erträge: Änderungen 2040-50 gegenüber 1980-90 Mais: +2% (+8%) Winterweizen: -17% (-10%) Gerste: (+7%) ohne CO2-Effekt Manfred Stock (mit CO2-Effekt). http://www.pik-potsdam.de/ 62 Klimafolgenforschung im Weinland Brandenburg Messung der Photosyntheseleistung im Weinberg auf dem Wachtelberg in Werder a.d.Havel, 2002 nördlichste für den Qualitätsweinanbau zugelassene Reblage der Welt www.wachtelberg.de/ Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 63 Weinanbau in Ostdeutschland 1951 - 2050 WeinsortenTemperatursummenindex 2400 H U G L IN IN D E X 2200 2000 1800 Aramon Carrignan Grenache Syrah Cinsaut Ugni blanc Cabernet sauvignon Merlot Chenin blanc (Sancerre) Cabernet franc Pinot noir Chardonnay Riesling Sylvaner Sauvignon blanc 1600 Gamay noir (Beaujolaise nouveau) Pinot blanc Mueller-Thurgau 1400 1200 1000 1955 Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 64 Klimawandel im Wandel der Gegenpositionen SKEPTIKER KLIMA(FOLGEN)FORSCHUNG Es gibt keine Klimaveränderung Es gibt inzwischen tausende Belege für eine Klimaveränderung Es gibt keinen (anthropogenen) Treibhauseffekt; das Klima ändert sich durch natürliche Ursachen Die seit ca. 1970 beobachtete Temperaturveränderung ist ohne den anthropogen verstärkten Treibhauseffekt nicht zu erklären Eine globale Erwärmung ist keine Katastrophe, sondern von Vorteil Eventuelle Gewinne gleichen wohl nur einen Bruchteil der möglichen Schäden aus, da Klimaschutz und Anpassung ungenügend sind Die Kosten für den Klimaschutz sind ein Vielfaches der Kosten zur Beseitigung eventueller Schäden Durch methodische Ungenauigkeiten werden die Kosten für den Klimaschutz massiv über-, die für die Schäden massiv unterschätzt I BEOBACHTUNGEN III URSACHEN IV AUSWIRKUNGEN V MAßNAHMEN Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 65 1. Schutz des Klimas vor menschlichen Treibhausgasen 2. Schutz des Menschen vor Auswirkungen des Klimawandels Zivilisatorische Einflüsse KLIMAWANDEL & VARIABILITÄT NICHT-KLIMA: EINFLÜSSE IPCC-Report 2001 http://www.ipcc.ch UNGEBREMSTE AUSWIRKUNGEN AUTONOME ANPASSUNG REST- / NETTOAUSWIRKUNGEN VERWUNDBARKEIT ABSCHWÄCHUNG (MITIGATION) Quellen & Senken IMPAKT REGIONALKLIMA EXTREMWETTER GEPLANTE ANPASSUNG (ADAPTATION) Risikobewusstsein Politische Vorsorge Entscheidungen Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 66 Globaler Klimawandel 1900 - 2100 Temperaturzunahme [°C] Emissionsszenarien und Klimamodellrechnungen BAU - business as usual IPCC-Report 2001 http://www.ipcc.ch Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 67 WBGU: Tolerable Window Softlanding Approach (1) IPCC-Projections for 2100: 1,4-5,8˚C (relative to 2001) Emission Reduction needed by 2050: At least 30% globally Industrialised countries: 80% 68 WBGU Tolerable Window Softlanding Approach (2) 450ppm CO2 path (until 2100) Different values of climate sensitivity 69 Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 70 Über 400 000 Jahre Klimageschichte 2000 Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 71 Nach 400 000 Jahren Klima neue Rekorde? ppm 900 ppm 900 BAU 2100 800 800 700 700 600 600 BAU 2030 500 500 400 Manfred Stock CO2 2000 http://www.pik-potsdam.de/ 400 72 1. Anbau von stärke- bzw. zuckerhaltigen Energiepflanzen (Raps, Pappel) Strom vom Acker 2. Biogasgewinnung 3. Gasreinigung 4. Stromerzeugung aus Biogas über einer Brennstoffzelle Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 73 In Zukunft Kunststoffe aus Roggen? Grüne Raffinerie für biogene Industrierohstoffe Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 74 Ansätze für Anpassungsmaßnahmen Historisch: Trockenlegung von Mooren, Luchund Feuchtgebieten, Melioration, Pumpwerke, Tausende km von Entwässerungsgräben ⇒ Wiedervernässung statt Entwässerung! Steuerung der Evapotranspiration über - Flächentyp, Boden und Vegetation - Gewässerabstand - Landnutzung und Bewirtschaftung Vorgezogene und beschleunigte Flutung von Tagebau-Restlöchern Verlängerung des Braunkohletagebaus? Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 75 Anpassung von Gebäuden, Siedlungs- und Infrastrukturen an den Klimawandel Klimatische Belastung Anpassungsmaßnahmen Treibhausgase Energieeinsparung, Energieerzeugende Bauweisen, Wärmedämmung, ‚Intelligenz im Bau‘ Temperaturanstieg Hitzetolerante Bauweise, energiesparende Klimaregelungstechnik, Stadtplanung mit Kaltluftschneisen Mehr Sonnenschein Innovative energieliefernde Fassadengestaltung, integrierte Biomassenproduktion Weniger Grundwasser Mehr Versickerung, weniger Flächenversieglung, Einsatz von Brauchwasser, dezent. Abwassersysteme Höhere Klimavariabilität Höhere Anforderungen an Auslegung und Technik Häufigere und stärkere Extremwetterereignisse Risikozonen zu Hochwasser, Sturzfluten, Sturm, Blitzeis, Hagel, Schneelast, Lawinen und Muren Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 76 Globaler Wandel Sensitivität Klimawandel Treibhausgase Belastungen Anpassungspotenz. potenzielle Auswirkungen Verwundbarkeit Wahrnehmung •Wasserspeicherung in der Landschaft statt Entwässerung •Landnutzungsanpassung: naturnaher Waldumbau, klimatisch angepasste Agrarwirtschaft (z.B. Weinbau), nachhaltige Bewirtschaftung auf der gesamten Landesfläche •Funktionaler Naturschutz: Wasserkreislauf, Temperaturausgleich, .. •Schonende Ressourcen-Nutzung: Grund- & Oberflächenwasser, Böden, Biomasse, erneuerbare Energien, kleinräumige Stoffkreisläufe •Strategische Anpassung von Siedlungs- und Infrastrukturen Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 77 Mark Twain, 1897 Everybody talks about the weather, but nobody does anything about it. Alle reden vom Wetter, Aber keiner tut etwas dagegen. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit ! Manfred Stock http://www.pik-potsdam.de/ 78
