From dimming to brightening: Die anthropogene
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Variabilität, Vorhersagbarkeit und Risiken des Klimas: acht Jahre NFS, 12.6. 2009 Bern From dimming to brightening: Die anthropogene Veränderung der Strahlungsbilanz Martin Wild, Ulrike Lohmann, Rolf Philipona, Christian Mätzler NCCR Projekte 2.1 (GLOBCLIM) und 2.4 (STARTWAVE) ETH [email protected] Strahlungsbilanz der Erde ETH Units Wm-2 Strahlungsbilanz der Erde ETH Units Wm-2 Strahlungsbilanz am Atmosphärenoberrand bestimmt den Energiegehalt des Klimasystems Strahlungsbilanz der Erde ETH Units Wm-2 Strahlungsbilanz am Atmosphärenoberrand bestimmt den Energiegehalt des Klimasystems Strahlungsbilanz am Erdboden: Antrieb des Wasserkreislaufs Strahlungsbilanz der Erde ETH Units Wm-2 Anthropogene Eingriffe Strahlungsbilanz der Erde Units Wm-2 Anthropogene Eingriffe ETH Treibhausgase Strahlungsbilanz der Erde Units Wm-2 ETH Luftverschmutzung Aerosole Anthropogene Eingriffe Treibhausgase Strahlungsbilanz der Erde Units Wm-2 Luftverschmutzung Aerosole ETH Landnutzungsänderung Anthropogene Eingriffe Treibhausgase Strahlungsbilanz der Erde Units Wm-2 Luftverschmutzung Aerosole ETH Landnutzungsänderung Anthropogene Eingriffe Treibhausgase Zunahme Atmosphärische Gegenstrahlung Treibhausgase “Treibhauseffekt an der Erdoberfläche” Modell-prognistizierte Zunahme der atmosphärischen Gegenstrahlung +3 Wm-2/Jahrzehnt ETH ECHAM5-HAM Scenario A2 Zunahme Atmosphärische Gegenstrahlung Messreihen dokumentieren Zunahme des Treibhauseffekts Treibhausgase Alpine sites Tropical west pacific ETH Wild et al. 2005 Beobachteter Anstieg an weltweiten Stationen seit 1992: +2.4 Wm2/ Jahrzehnt Philipona et al. 2004 Aenderung Sonneneinstrahlung am Erdboden Atmosphärische Transmission 1950-2005 Aerosole “dimming” “brightening” ETH Global dimming and brightening Wild et al. 2005, Science From dimming to brightening: Ursachen ETH Sulfatbelastung Europa 1900-2000 From Marmer et al., 2007 JGR Solar dimming versus greenhouse warming - + 1950s bis 1980s 1980s bis heute • • Fehlende solare Abschwächung => Treibhauseffekt nicht mehr länger maskiert • Strahlungsbilanz an der Erdoberfläche nimmt zu • ETH x- + Abgeschwächte Sonneneinstrahlung kompensiert zunehmenden Treibhauseffekt Strahlungsbilanz an der Erdoberfläche wenig verändert Wild et al. (2005) Science Wild et al. (2004) Geophys.Res. Lett. Solar dimming versus greenhouse warming ETH °C Data: NASA-GISS Wild et al. 2007 GRL 34 Solar dimming versus greenhouse warming 1958-1985: 0.004°C/year °C Data: NASA-GISS ETH global dimming Wild et al. 2007 GRL 34 Solar dimming versus greenhouse warming 1958-1985:0.006°C/year 0.004°C/year 1958-1985: 1985-2002: 0.038°C/year °C Data: NASA-GISS ETH global dimming No global dimming Wild et al. 2007 GRL 34 Temperaturänderung in IPCC-AR4 Modellen 18 Models ETH Temperaturänderung globale Landoberfläche °C pro Jahrzehnt Dimming period 1958-85 Brightening period 1985-99 Total period 1958-99 Model mean +0.14 +0.23 +0.18 Observed +0.04 +0.38 +0.17 • Modelle überschätzen Erwärmung in der “Dimming Phase” (1950s-80s) • Modelle unterschätzen Erwärmung in der “Brightening Phase” (ab 1980s) Wild 2009 J. Geophys. Res. Brightening und Erwärmung über Mitteleuropa Temperaturanstieg stärker als Modellprognosen Zunahme Solarstrahlung an der Erdoberfläche ETH Abnahme Aerosol Optische Dicke Ruckstuhl et al. 2008 GRL Philipona et al. 2009 GRL Auswirkungen auf den Wasserkreislauf - + Dimming Periode Brightening Periode • Beobachtete Abnahme der Niederschläge über Land: 3.3 mm/Monat pro Jahrzehnt • Beobachtete Zunahme der Niederschläge über Land: 7.6 mm/Monat pro Jahrzehnt (GPCC dataset Beck et al. 2006) ETH x- + + • Abschwächung des globalen Wasserkreislaufs in Uebereinstimmung mit Abnahme der Strahlungsbilanz am Erdboden (GPCC dataset, Beck et al. 2006) • Intensivierung des globalen Wasserkreislaufs in Uebereinstimmung mit Zunahme der Strahlungsbilanz am Erdboden Wild, Grieser, Schär 2008, Geophys. Res. Lett. Auswirkungen auf Gletscher Flächenabnahme CH Gletscher: Dimming Periode: 1973 - 1985: -1 % Brightening Periode: 1985 - 2000: -18 % ETH Paul et al. 2004, GRL Schlussfolgerungen • Strahlungshaushalt zentral für Klima der Erde • Strahlungsmessreihen dokumentieren Veränderungen in der thermischen Strahlung (Treibhausgase) und Solarstrahlung (Luftverschmutzung) • Ursachen zum Grossteil anthropogen ETH • Erst mit Rückgang der Luftverschmutzung in den 1980er Jahren wurde das volle Ausmass des Treibhauseffekts sichtbar • Veränderungen im Strahlungshaushalt haben starke Auswirkungen auf verschiedenste Klimaelemente (z.B. Temperaturanstieg, Wasserkreislauf, Gletscherrückgang, Biosphäre/Photosynthese)
