a - 0,2 - FES Regensburg

Globaler
Klimawandel
Indizien, Ursachen und Folgen
•D
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
Zur Unterscheidung von Wetter und Klima
Klima,
Häufigkeit
z.B. 30-jährige Statistik
Klimaänderung
Streuung
Extremereignisse
Mittelwert
Messgröße
Wetterereignisse
Klimaänderungen: Letzte zwei Jahrtausende
(rel. zu 1961-1990)
Unsicherheit
Jahr
Klimaänderungen: Industriezeitalter
Quelle: CRU, Jones et al., 2007
Klimaänderungen: Industriezeitalter
0,6
1998
Temperaturanomalien in °C
Globaltemperatur, Jahresanomalien 1850 - 2006
0,4
(relativ zu 1961-1990)
0,2
1944
1878
0
-0,2
1964
-0,4
-0,6
1976
1956
1862
1917
1850 1860 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
Zeit in Jahren
Quelle:
CRU,
Jones
etet
al.,
2007
Quelle:
CRU,
Jones
al.,
2007
Klimaänderungen: Industriezeitalter
0,6
1998
Temperaturanomalien in °C
Globaltemperatur, Jahresanomalien 1850 - 2006
0,4
(relativ zu 1961-1990)
0,2
1944
1878
0
-0,2
1964
-0,4
-0,6
1976
1956
1862
1917
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
etet
al.,
2007
Quelle:
CRU,
Jones
al.,
2007
Rückgang der arktischen Meereisbedeckung
Sept. 1980
< 50 %
> 50 %
Sept. 2005
mittl. min. Ausdehnung 1979-2000
Der Rückgang liegt im Sommer bei rund 7,4 % pro Jahrzehnt.
Wissenschaftler aus den USA (NSIDC) und Deutschland (AWI) vermuten,
dass bis ca. 2060 - 2080 das arktische Meer im Sommer eisfrei sein wird.
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
Klimaänderungen: Regionale Strukturen
Datenquelle: Jones et al., 2005; Analyse: Schönwiese, 2005
Klimawandel in Deutschland
6
Temperaturanomalien in °C
Deutschland-Temperatur, Winteranomalien 1761-2007
4
1975 1990
1834
1796
2007
2
0
-2
1970
-4
1985 1996
1947
1929 1940
-6
1963
1830
-8
1760
1780
1800
1820
1840
1860
1880
1900
1920
1940
1960
Zeit in Jahren
Mittelwert (1961-1990): 0,2 °C: 2006/07: 4,3 °C
1980
2000
Klimawandel in Deutschland
4
2003
Temperaturanomalien in °C
Deutschland-Temperatur, Sommeranomalien 1761 - 2006
3
1826 1834
1781
2
1947
1859
1983
1992/94
1
0
1993
-1
1978
1956
-2
1913 1916
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
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
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
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?
Aug. 2002
Aug. 2003
Aug. 2005
Febr. 2003
Große Naturkatastrophen
1960-2004
Volkswirtschaftliche (a) und versicherte (b) Schäden in Mrd. US Dollar
Dekade
1960/69
1970/79
1980/89
1990/99
1995/2004
Faktor *
Anzahl
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)
(a) VolkS
(b) VersS
Quelle: Münchener Rückversicherungs-Gesellschaft, Topics Geo 2004 (München, 2005)
* 1995/2004 (in Klammern 1990/99) gegenüber 1960/69 (inflationsbereinigt)
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
Beispiele zur Extremwertanalyse:
Änderung der Wahrscheinlichkeit
Staeger, 2006
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 deren Trend nach Ländern
1900:
2 Mrd. t
+ ca.
6 Mrd. t
durch
Waldrodungen
FNP,
2005
Die CO2-Konzentrationszunahme in der Atmosphäre
2006:
380
ppm
IPCC, 2001, aktualisiert und verändert
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
75% fossile
fossile Energie,
Energie,20%
20%Waldrodungen,
Waldrodungen,5%
5%Holznutzung
Holznutzung(insb.
(insb.E-Länder)
E-Länder)
CO 2: 75%
27% fossile
fossile Energie,
Energie,23%
23%Viehhaltung,
Viehhaltung,17%
17%Reisanbau,
Reisanbau,16%
16%Abfälle
Abfälle(Müll,
(Müll,
CH44: 27%
Abwasser), 11%
11% Biomasse-Verbrennung,
Biomasse-Verbrennung,6%
6%Tierexkremente
Tierexkremente
Abwasser),
Treibgas in
in Spraydosen,
Spraydosen,Kältetechnik,
Kältetechnik,Dämm-Material,
Dämm-Material,Reinigung
Reinigung
FCKW: Treibgas
N22O:
O: 23-48%
23-48% Bodenbearbeitung
Bodenbearbeitung(einschl.
(einschl.Düngung),
Düngung),15-38%
15-38%chemische
chemischeIndustrie,
Industrie,
N
17-23% fossile
fossile Energie,
Energie,15-19%
15-19%Biomasse-Verbrennung
Biomasse-Verbrennung
17-23%
O33::
O
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
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
75% fossile
fossile Energie,
Energie,20%
20%Waldrodungen,
Waldrodungen,5%
5%Holznutzung
Holznutzung(insb.
(insb.E-Länder)
E-Länder)
CO 2: 75%
27% fossile
fossile Energie,
Energie,23%
23%Viehhaltung,
Viehhaltung,17%
17%Reisanbau,
Reisanbau,16%
16%Abfälle
Abfälle(Müll,
(Müll,
CH44: 27%
Abwasser), 11%
11% Biomasse-Verbrennung,
Biomasse-Verbrennung,6%
6%Tierexkremente
Tierexkremente
Abwasser),
Treibgas in
in Spraydosen,
Spraydosen,Kältetechnik,
Kältetechnik,Dämm-Material,
Dämm-Material,Reinigung
Reinigung
FCKW: Treibgas
N22O:
O: 23-48%
23-48% Bodenbearbeitung
Bodenbearbeitung(einschl.
(einschl.Düngung),
Düngung),15-38%
15-38%chemische
chemischeIndustrie,
Industrie,
N
17-23% fossile
fossile Energie,
Energie,15-19%
15-19%Biomasse-Verbrennung
Biomasse-Verbrennung
17-23%
O33::
O
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
Klimaänderungsfaktoren
Mittle re g lo bale tro po s phäris c he S trahlung s antrie be (c a. 1750-2000; IPCC, 2007)
und e mpiris c h-s tatis tis c h g e s c hätzte bo de nnahe Te mpe raturs ig nale 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
Klimaänderungsfaktoren
Mittle re g lo bale tro po s phäris c he S trahlung s antrie be (c a. 1750-2000; IPCC, 2007)
und e mpiris c h-s tatis tis c h g e s c hätzte bo de nnahe Te mpe raturs ig nale 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
Klimaänderungsfaktoren
Mittle re g lo bale tro po s phäris c he S trahlung s antrie be (c a. 1750-2000; IPCC, 2007)
und e mpiris c h-s tatis tis c h g e s c hätzte bo de nnahe Te mpe raturs ig nale 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
0,8
Globaltemperatur: Beobachtung, Simulation und Signale
T e m p e ra tu ra n o m a lie n in °C
0,6
Neuronales Netz (Backpropagation)
0,4
0,2
0
Beobachtung
-0,2
-0,4
-0,6
2000
1850 1860 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990
Zeit in Jahren
Quelle: A. Walter, 2001
0,8
Globaltemperatur: Beobachtung, Simulation und Signale
T e m p e ra tu ra n o m a lie n in °C
0,6
Neuronales Netz (Backpropagation)
0,4
0,2
0
Beobachtung
-0,2
Simulation
-0,4
-0,6
2000
1850 1860 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990
Zeit in Jahren
Quelle: A. Walter, 2001
0,8
Globaltemperatur: Beobachtung, Simulation und Signale
T e m p e ra tu ra n o m a lie n in °C
0,6
Neuronales Netz (Backpropagation)
0,4
TR
0,2
0
Beobachtung
-0,2
Simulation
-0,4
-0,6
2000
1850 1860 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990
Zeit in Jahren
Quelle: A. Walter, 2001
0,8
Globaltemperatur: Beobachtung, Simulation und Signale
T e m p e ra tu ra n o m a lie n in °C
0,6
Neuronales Netz (Backpropagation)
0,4
TR
0,2
0
Beobachtung
-0,2
Simulation
SU
-0,4
-0,6
2000
1850 1860 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990
Zeit in Jahren
Quelle: A. Walter, 2001
0,8
Globaltemperatur: Beobachtung, Simulation und Signale
T e m p e ra tu ra n o m a lie n in °C
0,6
Neuronales Netz (Backpropagation)
0,4
0,2
Erklärte Varianzen:
Anthropogen: 63 %
Natürlich: 14 %
Zufallsprozesse: 23 %
TR
0
TR + SU
Beobachtung
-0,2
Simulation
SU
-0,4
-0,6
2000
1850 1860 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990
Zeit in Jahren
Staeger u. Schönwiese, 2003
A. Walter,
2001
Walter u.Quelle:
Schönwiese,
2002
UN Intergovernmental Panel on Climate
Change (IPCC), Arbeitsgruppe I (Wiss.),
vierter Sachstandsbericht (AR4), 2007:
Die globale Erwärmung* ist sehr wahrscheinlich** anthropogen. Dass sie in
den letzten ca. 50 Jahren natürlichen
Ursprungs sein könnte, ist extrem
unwahrscheinlich***.
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
* globale Mittelwerte 1850-2005, Landgebiete und Ozeane
** 90 %
*** 95 %
1980
2000
2020
2040
2060
2080
2100
IPCC, 2001, 2007
Multi-Modellabschätzungen der globalen Erwärmung
1.1
°C
IPCC, 2007
6,4
°C
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 O3 - Abbau)
• Niederschlagsumverteilungen (→Mittelmeer-Region
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
(wie z.B. Hitzewellen, Dürren, Starkniederschläge,
Gewitter, Hagel − aber im einzelnen unsicher;
intensivere tropische Wirbelstürme, kaum häufigere
Tornados und Winterstürme der gemäß. Breiten)
Die wichtigsten Auswirkungen:
+ Weniger Heizbedarf (Winter, gemäßigte u. polare Klimazone)
+ Weniger Kältestress (Winter, gemäßigte u. polare Klimazone)
+ Längere Vegetationsperiode und somit landwirtschaftliche
Vorteile (falls günstige Boden- und Wasserbedingungen);
...
- Fehlreaktionen von Ökosystemen (z.B. Blattaustrieb Winter)
- Günstigere Ausbreitungsbedingungen für
Pflanzenschädlinge und Krankheitserreger
- Überflutung von Inselstaaten und Flussdeltagebieten
- Sommerliche Hitzewellen und ggf. Dürre in der gemäßigten
bis tropischen Klimazone
- Wasserversorgungsprobleme, regional (z.B. Mittelmeergebiet)
- Häufigere Überschwemmungen, regional (z.B. gemäßigte
Klimazone, dort insbesondere Winter)
- Mehr Sturmschäden?
...
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.“
Zie ls e tzung e n zur Re duktio n de r anthro po g e ne n CO2 -Emis s io n
Frühe re Empfe hlung e n:
• IP CC, 1990: bis ca . 2050 globa l um 60%
• Enque te -Komm. d. De ut. Bunde s ta gs , 1991: e be ns o, Indus trie lä nde r 80 %,
De uts chla nd um 25 % bis 2005 ge ge nübe r 1990
UN-Klimarahme nko nve ntio n (KRK, 1992) ohne qua ntita tive Aus s a ge n.
Kyo to -Pro to ko ll (3. Ve rtra gs s ta a te nkonfe re nz zur KRK), 1997,
bzgl. CO 2, CH4, N2 O, HFCs , P FCs , S F 6:
• Indus trie lä nde r um 5,2 % bis 2008-2012 ge ge nübe r 1990 na ch Lä nde rs chlüs s e l
(z.B. EU und S chwe iz 8 %, US A 7 % *), J a pa n 6 %, GUS 0 %, Aus tra lie n +8 %)
• EU-Be s chlüs s e da zu, 1998: De uts chla nd 21%
*) US A inzwis che n „a us ge s tie ge n“
(A 13 %, GB 12,5 %, I 6,5 %, F 0 %, E +15 %, GR +25 %, P +27 %)
WBGU - Empfe hlung e n, 2003:
• bis 2020 Indus trie lä nde r um 20 % („Kyoto-Ga s e “)
• bis 2050 globa l um 45 - 60 % (CO 2 )
EU-Umweltminister, 2007: • bis 2020 um 20 % („Kyoto-Gase“), Option 30 %
Zie ls e tzung e n zur Re duktio n de r anthro po g e ne n CO2 -Emis s io n
Frühe re Empfe hlung e n:
• IP CC, 1990: bis ca . 2050 globa l um 60%
• Enque te -Komm. d. De ut. Bunde s ta gs , 1991: e be ns o, Indus trie lä nde r 80 %,
De uts chla nd um 25 % bis 2005 ge ge nübe r 1990
UN-Klimarahme nko nve ntio n (KRK, 1992) ohne qua ntita tive Aus s a ge n.
Kyo to -Pro to ko ll (3. Ve rtra gs s ta a te nkonfe re nz zur KRK), 1997,
bzgl. CO 2, CH4, N2 O, HFCs , P FCs , S F 6:
• Indus trie lä nde r um 5,2 % bis 2008-2012 ge ge nübe r 1990 na ch Lä nde rs chlüs s e l
(z.B. EU und S chwe iz 8 %, US A 7 % *), J a pa n 6 %, GUS 0 %, Aus tra lie n +8 %)
• EU-Be s chlüs s e da zu, 1998: De uts chla nd 21%
*) US A inzwis che n „a us ge s tie ge n“
(A 13 %, GB 12,5 %, I 6,5 %, F 0 %, E +15 %, GR +25 %, P +27 %)
WBGU - Empfe hlung e n, 2003:
• bis 2020 Indus trie lä nde r um 20 % („Kyoto-Ga s e “)
• bis 2050 globa l um 45 - 60 % (CO 2 )
EU-Umweltminister, 2007: • bis 2020 um 20 % („Kyoto-Gase“), Option 30 %
Zie ls e tzung e n zur Re duktio n de r anthro po g e ne n CO2 -Emis s io n
Frühe re Empfe hlung e n:
• IP CC, 1990: bis ca . 2050 globa l um 60%
• Enque te -Komm. d. De ut. Bunde s ta gs , 1991: e be ns o, Indus trie lä nde r 80 %,
De uts chla nd um 25 % bis 2005 ge ge nübe r 1990
UN-Klimarahme nko nve ntio n (KRK, 1992) ohne qua ntita tive Aus s a ge n.
Kyo to -Pro to ko ll (3. Ve rtra gs s ta a te nkonfe re nz zur KRK), 1997,
bzgl. CO 2, CH4, N2 O, HFCs , P FCs , S F 6:
• Indus trie lä nde r um 5,2 % bis 2008-2012 ge ge nübe r 1990 na ch Lä nde rs chlüs s e l
(z.B. EU und S chwe iz 8 %, US A 7 % *), J a pa n 6 %, GUS 0 %, Aus tra lie n +8 %)
• EU-Be s chlüs s e da zu, 1998: De uts chla nd 21%
*) US A inzwis che n „a us ge s tie ge n“
(A 13 %, GB 12,5 %, I 6,5 %, F 0 %, E +15 %, GR +25 %, P +27 %)
WBGU - Empfe hlung e n, 2003:
• bis 2020 Indus trie lä nde r um 20 % („Kyoto-Ga s e “)
• bis 2050 globa l um 45 - 60 % (CO 2 )
EU-Umweltminister, 2007: • bis 2020 um 20 % („Kyoto-Gase“), Option 30 %
Zie ls e tzung e n zur Re duktio n de r anthro po g e ne n CO2 -Emis s io n
Frühe re Empfe hlung e n:
• IP CC, 1990: bis ca . 2050 globa l um 60%
• Enque te -Komm. d. De ut. Bunde s ta gs , 1991: e be ns o, Indus trie lä nde r 80 %,
De uts chla nd um 25 % bis 2005 ge ge nübe r 1990
UN-Klimarahme nko nve ntio n (KRK, 1992) ohne qua ntita tive Aus s a ge n.
Kyo to -Pro to ko ll (3. Ve rtra gs s ta a te nkonfe re nz zur KRK), 1997,
bzgl. CO 2, CH4, N2 O, HFCs , P FCs , S F 6:
• Indus trie lä nde r um 5,2 % bis 2008-2012 ge ge nübe r 1990 na ch Lä nde rs chlüs s e l
(z.B. EU und S chwe iz 8 %, US A 7 % *), J a pa n 6 %, GUS 0 %, Aus tra lie n +8 %)
• EU-Be s chlüs s e da zu, 1998: De uts chla nd 21%
*) US A inzwis che n „a us ge s tie ge n“
(A 13 %, GB 12,5 %, I 6,5 %, F 0 %, E +15 %, GR +25 %, P +27 %)
WBGU - Empfe hlung e n, 2003:
• bis 2020 Indus trie lä nde r um 20 % („Kyoto-Ga s e “)
• bis 2050 globa l um 45 - 60 % (CO 2 )
EU-Umweltminister, 2007: • bis 2020 um 20 % („Kyoto-Gase“), Option 30 %
Zie ls e tzung e n zur Re duktio n de r anthro po g e ne n CO2 -Emis s io n
Frühe re Empfe hlung e n:
• IP CC, 1990: bis ca . 2050 globa l um 60%
• Enque te -Komm. d. De ut. Bunde s ta gs , 1991: e be ns o, Indus trie lä nde r 80 %,
De uts chla nd um 25 % bis 2005 ge ge nübe r 1990
UN-Klimarahme nko nve ntio n (KRK, 1992) ohne qua ntita tive Aus s a ge n.
Kyo to -Pro to ko ll (3. Ve rtra gs s ta a te nkonfe re nz zur KRK), 1997,
bzgl. CO 2, CH4, N2 O, HFCs , P FCs , S F 6:
• Indus trie lä nde r um 5,2 % bis 2008-2012 ge ge nübe r 1990 na ch Lä nde rs chlüs s e l
(z.B. EU und S chwe iz 8 %, US A 7 % *), J a pa n 6 %, GUS 0 %, Aus tra lie n +8 %)
• EU-Be s chlüs s e da zu, 1998: De uts chla nd 21%
*) US A inzwis che n „a us ge s tie ge n“
(A 13 %, GB 12,5 %, I 6,5 %, F 0 %, E +15 %, GR +25 %, P +27 %)
WBGU - Empfe hlung e n, 2003:
• bis 2020 Indus trie lä nde r um 20 % („Kyoto-Ga s e “)
• bis 2050 globa l um 45 - 60 % (CO 2 )
EU-Umweltminister, 2007: • bis 2020 um 20 % („Kyoto-Gase“), Option 30 %
Vielen Dank
für Ihr Interesse
Homepage des Autors:
http://www.geo.uni-frankfurt.de/iau/klima
Ein Blick in die Stratosphäre
Global gemittelte Temperatur der Stratosphäre (16 - 24 km)
Globaltemperatur Stratosphäre (16 - 24 km),
Anomalien 1960-2002 (relativ zu 1958-1977)
Anomalien 1960 - 2002 (relativ zu 1958 - 1977)
undund
einige
Vulkanausbrüche
einigeexplosive
explosive Vulkanausbrüche
Temperaturanomalien in °C
1
Agung(1963+1)
Fernandia (1968+2)
0,5
Trend: - 1.89 °C
Trend:
- 1,9 °C
St. Augustine (1976)
El Chichón (1982)
0
Pinatubo (1991+1)
-0,5
-1
-1,5
-2
1960
1965
1970
1975
1980
1985
Zeit in Jahren
Datenquelle: Angell, 2004
1990
1995
2000
Vom Abschmelzen erfasstes Gebiet in Grönland,
Vergleich 1992 (rosa) und 2005 (rot)
Steffen und Huff, 2005
Klimawandel in Deutschland
Deutschland-Temperatur, Jahresanomalien 1761-2006
2,0
Tem peraturanom alien in °C
1,5
1,0
2000
1994
1989/90
(relativ zu 1961-1990)
1822 1834
1779
1934
1868
0,5
0,0
-0,5
-1,0
1962/63
-1,5
1940
1996
1956
-2,0
-2,5
-3,0
1799
1805
1829
Mittelwert (1961-1990): 8,3 °C
Trend
1760 1780 1800 1820 1840 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000
Zeit in Jahren
Klimawandel in Deutschland
Deutschland-Niederschlag, Sommersummen 1901-2006
400
1927
350
1954
1956
1966
1910
Niederschlaginm
m
1980
1987
2002
300
250
200
1949
150
1947
1976
1904
2003
1983
1911
100
1900
1910
1920
1930
1940
1950
1960
1970
1980
Zeit in Jahren
1990
2000
y = -0,0969x + 249,82
Deutschland-Niederschlag, Wintersummen 1902-2007
350
1948
300
1994/95
Niederschlaginm
m
1916
2000
250
200
150
100
1933
1947
1996
1949
1964
50
1900
1910
1920
1930
1940
1950
1960
Zeit in Jahren
1972
1970
1980
1990
2000
y = 0,3035x + 157,3
Deutschland-Niederschlag, Sommersummen 1901-2006
400
1927
350
1954
1956
1966
1910
Niederschlaginm
m
1980
1987
2002
300
250
200
1949
150
1947
1976
1904
2003
1983
1911
100
1900
1910
1920
1930
1940
1950
1960
1970
1980
Zeit in Jahren
1990
2000
y = -0,0969x + 249,82
Deutschland-Niederschlag, Wintersummen 1902-2007
350
1948
300
1994/95
Niederschlaginm
m
1916
2000
250
200
150
100
1933
1947
1996
1949
1964
50
1900
1910
1920
1930
1940
1950
1960
Zeit in Jahren
1972
1970
1980
1990
2000
y = 0,3035x + 157,3
Beobachtete Niederschlagtrends in Deutschland
Jahr 1971 - 2000
Jahr 1901 - 2000
(Deutschland, Anomalien
der Flächenmittelwerte)
Thermopluviogramm 2006
Aug.
80
%
Niederschlag
Feb. 2007
60
März
Jan. 2007
40
Mai
20
Apr.
Okt.
Temperatur
0
-3
-2
-1 Feb.
0
-20
1
2
3
Nov.
4
Dez
-40
Juni
5
°C
Juli
Sep.
-60
Jan.
-80
Wärme-/Hitzerekorde seit 1761 in Deutschland:
2003: heißester Sommer; 2006; heißester Juli; 2006: wärmster Herbst;
2007: wärmster Januar; 2006/2007: wärmster Winter.
6
Zeitliche Entwicklung der Wahrscheinlichkeit für
das Eintreten extremer monatlicher Niederschläge
Überschreitung des 95%- Perzentils
Unterschreitung des 5%- Perzentils
130 mm
20 mm
p=0,09 ⇒ 11 J.
p=0,03 ⇒ 33 J.
p=0,005 ⇒ 200 J.
p=0,01 ⇒ 100 J.
Trömel, 2005
Wahrscheinlichkeitsanalyse zur Änderung der
Sommertemperatur in Deutschland 1761-2003
2003
1761
1880
3,4 °C Ereignis
(Sommer 2003)
Temperaturanomalien in °C
Trömel, 2004
Zeitabhängige Wahrscheinlichkeitsanalyse für das
Eintreten/Überschreiten des 2003-Ereignisses (3,4 °C)
(Sommertemperatur Deutschland)
p = 0,0022
entsprechend
1/455 Jahre
p < 0,0001
entsprechend
1/10000 Jahre
Jahr
Trömel, 2003 / Schönwiese et al., 2004
Zeitliche Entwicklung der Wahrscheinlichkeit für
das Eintreten extremer monatlicher Temperaturen
Beispiel Temperatur Frankfurt/Main
↓ Unterschreitung des 5%-Perzentils
p=0,1 ⇒ 10 J.
↓ Überschreitung des 95%-Perzentils
p=0,13 ⇒ 7,7 J.
p=0,005 ⇒ 200 J.
p=0,01 ⇒ 100 J.
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
200
180
SRZ (Indexw erte
160
Sonnenflecken-Relativzahlen 1761-2003
1980
(Quelle: SIDC, Brüssel)
140
120
Flecken als
Indikatoren
der Sonnenaktivität
100
80
60
Wie groß
ist der
Strahlungseffekt?
Satellitenmessungen der Sonneneinstrahlung
40
20
0
1760 1780 1800 1820 1840 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000
0,1%
Zeit in Jahren
Parallel zu den Sonnenflecken schwankt die
Sonneneinstrahlung
(„Solarkonstante“) im
Promillebereich
(Quelle: Weltstrahlungszentrum, Davos)
Jahr
Jahr
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
Übersicht der kommerziellen Primärenergienutzung (2004)
Energieträger
Welt
Deutschland
14,6 Gt SKE *)
492,6 Mt SKE **)
Erdöl
37,4 %
36,4 %
Kohle
26,4 %
24,8 %
Erdgas
24,0 %
22,4 %
Fossile insgesamt
87,8 %
83,6 %
Kernenergie
6,1 %
12,6 %
Eneuerbare
6,1 % ***)
Summe
Sonstige ****)
nicht berücksichtigt
3,6 %
0,2 %
*) entsprechend 427,9 EJ **) entsprechend 14,4 EJ oder 3,4 % der Weltprimärenergie
(1 Gt SKE = 29,308 EJ)
***) weitaus überwiegend Wasserkraft ****) nicht kommerzielle Brennholznutzung (Welt: 10,4 %)
Spitzer (TU Graz), 2005; Staiß (TU Darmstadt), 2006; nach BP, IEA, BMWi, BMU
Kohlendioxid-Konzentration, Mauna Loa
380
2005: 378,8 ppm
Konzentration in ppm
n
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
Größte Naturkatastrophen der Versicherungsgeschichte seit 1900 (Auswahl*)
Datum
Jahr
Land, Region
18.4.
1.9.
23.10.
14.-22.9.
25.1.-1.3.
26.-28.9.
23.-27.8.
17.1.
17.1.
5.7.-10.8.
20.-30.9.
26.12.
1906
1923
1972
1989
1990
1991
1992
1994
1995
1997
1998
1999
USA, San Francisco
Japan, Tokio
Nicaragua, Managua
Karibik, USA
Westeuropa
Japan, Kiuschu u.a.
USA, Florida u.a.
USA, Kalifornien
Japan, Kobe
Ost- u. Mitteleuropa
Karibik, USA
Deutschland u.a.
12.-20.8.
Juni-Aug.
26.12.
25.-30.8.
18.1.
2002
2003
2004
2005
2007
Deutschland u.a.
Mitteleuropa u.a.
Südasien, Indonesien
USA (New Orleans)
West-/Mitteleuropa
Ereignis
Erdbeben
Erdbeben
Erdbeben
Hurrikan (Hugo)
Stürme (Daria u.a.)
Taifun (Mireille)
Hurrikan(Andrew)
Erdbeben
Erdbeben
Überschwemm.
Hurrikan (Georges)
Stürme (Lothar,
Kurt, Martin)
Überschwemm.
Hitzewelle
Tsunami
Hurrikan (Katrina)
Orkan (Kyrill)
+
Schäden
Versich.
Mill. US $
Mill. US $
3.000
142.807
11.000
86
230
62
62
61
6.348
110
4.000
130
524
2.800
800
9.000
14.800
6.000
30.000
44.000
100.000
5.900
10.000
11.000
180
590
100
4.500
10.200
5.200
17.000
15.300
3.000
795
3.400
5.000
37
>35.000
170.000
1.322
45
13.500
13.000
>10.000
125.000
~8.000
3.100
<1.000
>1.000
60.000
~6.000
Tote
*) Auswahlkriterien: Mehr als 1000 Tote oder/und Schäden über 500 Mill. US $ +) Versicherte Schäden
Quelle: Münchener Rückversicherungs-Gesellschaft, 2006; nach Presseberichten ergänzt, 2007
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
IPCC, 2007
IPCC, 2007
REMO-Projektionen A1B, Temperatur, Winter und Sommer
Jacob et al., 2006
REMO-Projektionen A1B, Niederschlag, Winter und Sommer
Jacob et al., 2006
REMO-Projektionen A1B, Niederschlag, Frühjahr und Herbst
Jacob et al., 2006
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)
Folgerungen
• Zweifellos verändert die Menschheit durch die zusätzliche
Emission klimawirksamer Spurengase (Nutzung fossiler
Energie, Waldrodungen) das Klima (zusätzlicher „anthropogener Treibhauseffekt“).
• Im Vergleich mit natürlichen Klimaänderungen ist
insbesondere die globale Erwärmung der letzten Jahrzehnte
höchstwahrscheinlich anthropogen.
• Im Detail gibt es jedoch erhebliche regional-jahreszeitliche
Unterschiede. Dies gilt noch ausgeprägter für die weiteren
Klimaelemente, insbesondere den Niederschlag.
• In Deutschland ist säkular die Erwärmung etwas stärker
ausgeprägt als im globalen Mittel. Der Niederschlag zeigt im
Sommer abnehmende, in den anderen Jahreszeiten eher
zunehmende Tendenz.
• Teilweise ist das mit häufigeren bzw. intensiveren Extremereignissen verbunden (vor allem sommerliche Hitzewellen
und Dürren; Starkniederschläge, insbesondere im Winter).
• Sowohl Anpassung an den nicht mehr vermeidbaren
Klimawandel als auch baldige und effektive Schutzmaßnahmen (Begrenzung des Klimawandels) sind erforderlich.