Arbeitsblatt A mit Lösung Klimawandel Stand des Wissens

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Wissenschaftliche Grundlagen
Klimawandel: Stand des Wissens
Arbeitsblatt A „Die Heizung der Erde gerät ausser Kontrolle“ von NCCRClimate, aktualisiert
2007
Abbildung 1a: Der Morteratschgletscher im Engadin im Jahr 1911 (Bild: Sammlung Gesellschaft für
ökologische Forschung, in NCCR-Climate, 2005).
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Abbildung 1b: Innerhalb von 96 Jahren hat der
Morteratschgletscher über 50% seines Volumens
verloren (Bild: © Glaciers online. J. Alean. M.
Hambrey, 2007).
Klimawandel ist menschgemacht
Das Klima verändert sich – auch in der Schweiz. An dieser Tatsache gibt es aus Sicht der Wissenschaft nichts mehr zu rütteln. Die internationale Forschungsgemeinschaft hat nachgewiesen, dass sich das Klima gegenwärtig rascher als in früheren Jahrhunderten wandelt. Die Frage
ist heute vielmehr, wie wir diese Entwicklung stabilisieren können und wie wir mit den Folgen
des Klimawandels fertig werden.
Der globale Klimawandel ist eine Realität. Und: Er wirkt sich zunehmend stärker auf Mensch und U mwelt aus. Diese Beobachtungen gelten als gesichert, seit das von der UNO eingesetzte Expertengremium Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) im Jahr 2001 seinen dritten so genannten
Statusbericht veröffentlicht hat. Dieser Stand des Wissens zum Klimawandel umfasst drei Bände, ist
über 2500 Seiten dick und beinahe fünf Kilo schwer. In ihrer Bestandesaufnahme kommen die Klimaexperten zu einem alarmierenden Befund: Das Klima ändert sich schneller als erwartet, und die au ssergewöhnlich starke Erwärmung in der jüngeren Vergangenheit lässt sich mit na türlichen Klimaschwankungen allein nicht mehr erklären. Weder die verstärkte Leuchtkraft der Sonne noch die
schwache Aktivität von Vulkanen sind dafür verantwortlich. „Es gibt neue und klarere Belege dafür,
dass der Grossteil der Erwärmung, die in den letzten fünfzig Jahren beobachtet wurde, auf menschliche Aktivitäten zurückzuführen ist“, hält das IPCC fest. Sechs Jahre später, im Jahre 2007, wurde der
vierte Statusbericht veröffentlicht. Hier die wichtigsten Ergebnisse dieses Berichts:
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Die mittlere globale Temperatur hat über die letzten 100 Jahre an der Erdoberfläche um etwa
0.75 °C zugenommen.
Der Anstieg erfolgte in den letzten 50 Jahren viel schneller als im Durchschnitt über das ganze
Jahrhundert.
Auch der Wasserdampfgehalt in der Luft ist mindestens seit den 1980er Jahren angestiegen.
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Der Anstieg des Meeresspiegels hat sich in den letzten 10 Jahren beschleunigt. Er ist um über
3mm pro Jahr gestiegen, während der Durchschnitt seit 1961 unter 2mm pro Jahr liegt.
Elf der letzten zwölf Jahre gehören zu den zwölf wärmsten Jahren seit Beginn der instrumentellen Temperaturmessungen Mitte des 19. Jahrhunderts.
Aufgrund der neuen Erkenntnisse gegenüber dem dritten Bericht, erachtet es der neue Bericht
nun als „sehr wahrscheinlich“, d.h. mit über 90%-iger Sicherheit, dass der grösste Teil der Erwärmung in den letzten 50 Jahren auf den vom Menschen verursachten Anstieg der Trei bhausgase zurückzuführen ist.
Die beobachtete Entwicklung der Temperatur entspricht auf allen Kontinenten dem Muster,
das die Klimamodelle aufgrund der Wirkung der zusätzlichen Treibhausgase voraussagen.
Es gibt keine Modelle, welche die Erwärmung in den letzten 50 Jahren ohne den Einfluss der
Treibhausgase auch nur annähernd erklären können.
Eine Stabilisierung des atmosphärischen CO2-Gehaltes verlangt, dass die globalen Emissionen
unter die heutigen Werte gesenkt werden. Langfristig müssten die Emissionen auf einen Bruchteil der heutigen Werte zurückgehen.
Menschliche Einflüsse werden die Zusammensetzung der Atmosphäre weiter verändern. Bis
Ende des 21. Jahrhunderts wird die globale mittlere Temperatur um 1,4 bis 5,8 °C steigen.
Die durch den Menschen verursachte Klimaänderung wird mehrere Jahrhunderte andauern.
Die Zunahme der Treibhausgase in der Atmosphäre geht vor allem auf den stark gestiegenen
Verbrauch von fossilen Brennstoffen zurück. Von Bedeutung ist aber auch die Waldzerstörung –
vor allem durch Brandrodungen.
Zusammenfassung des Klimawissens für Entscheidungsträger
Das Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) ist eine in der Wissenschaft bisher einzigartige
Institution. Die Organisation wurde 2007, gemeinsam mit dem ehemaligen US-Vizepräsidenten Al Gore,
mit dem Friedensnobelpreis ausgezeichnet. An seinem Klimabericht 2007 haben während sechs Jahren
mehrere tausend Forscherinnen und Forscher aus der ganzen Welt mitgearbeitet. Ihr Ziel ist es, den aktuellen Stand der wissenschaftlichen Erkenntnisse zu sichten. Das IPCC wurde 1988 von der UNO mit
dem Auftrag ins Leben gerufen, der Klimakonvention wissenschaftliche Unterstützung zu bieten. Dieses
Abkommen soll die Konzentration von Treibhausgasen in der Atmosphäre auf einem Niveau stabilisieren,
das eine gefährliche Veränderung des Klimasystems verhindert. Der IPCC-Bericht hat einen gründlichen
Begutachtungsprozess durchlaufen und gilt als Standardwerk, das häufig von politischen Entscheidungsträgern, Forschenden und anderen Experten genutzt wird. Das IPCC betreibt keine eigene Forschung,
sondern fasst neu publizierte Ergebnisse zusammen. Die Aussagen dieses Gremiums stellen eine Momentaufnahme des Forschungskonsenses dar. Besteht unter den Wissenschaftern kein Einverständnis,
wird dies in den Berichten deutlich hervorgehoben, so zum Beispiel bei der strittigen Frage, welche Rolle
die Wolken bei der globalen Erwärmung spielen. Für ihren Blick in die Zukunft stützen sich die Klimaforscher auf 40 sozioökonomische Szenarien, die eine mögliche Entwicklung der Welt vorwegnehmen. Entscheidende Faktoren sind dabei das Bevölkerungs- und Wirtschaftswachstum sowie die Einführung von
umweltschonenden Technologien. Je nach Annahme liefern die Modelle eine ganze Bandbreite von Prognosen. Die Temperaturen etwa werden bis zum Jahr 2100 je nach Emissionsszenario zwischen 1,4 und
5,8 Grad Celsius ansteigen. Wie neuste Berechnungen zeigen, ist die Wahrscheinlichkeit allerdings hoch,
dass die pessimistischeren Vorhersagen eintreffen. Für die nächsten 20 Jahre wird – unabhängig vom
Emissionszenario – ein weiterer Temperaturanstieg von 0.2°C pro Jahrzehnt erwartet.
Alpen überdurchschnittlich vom Klimawandel betroffen
Dass der Klimawandel nicht vor der Schweiz halt macht, liegt auf der Hand. In manchen Bereichen dürften die ökologisch empfindlichen Alpen gar überdurchschnittlich stark betroffen sein. Zu diesem Schluss
kommt das OcCC, das beratende Organ des Bundesrats für Fragen der Klimaänderung, das das Wissen über den Klimawandel und seine Folgen aus Schweizer Sicht zusammengefasst hat. Die wichtigsten
Befunde:
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Als Folge der Klimaänderung wird der Rückgang der Gletscher und des Permafrosts in den Bergen anhalten. Dies führt vermehrt zu Erdrutschen und Murgängen.
In den Alpen werden die Niederschläge generell im Winter zunehmen und im Sommer abnehmen. Niederschläge im Winter in Form von Schnee werden abnehmen und in einzelnen Regionen sogar ganz ausbleiben.
In vielen Regionen dürften insbesondere im Winter Häufigkeit und Stärke der Hochwasser zunehmen.
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Abbildung 2: Schwankungen der Erdoberflächentemperatur für die letzten 1000 Jahre. Rot: gemessen. Blau: rekonstruiert (Quelle: IPCC in NCCR-Climate, 2005).
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Die Artenzusammensetzung der natürlichen Ökosysteme wird sich verändern. Tiere und Pflanzen weichen
in die Höhe aus.
In der Landwirtschaft wird die ertragssteigernde Wirkung erhöhter CO2Konzentrationen und wärmerer Temperaturen durch andere Faktoren wie
Trockenheit begrenzt.
Wärmere Sommer und häufigere Hitzewellen werden zu mehr Todesfällen
führen. Gesundheitliche Auswirkungen der Luftverschmutzung werden
durch die Klimaänderung wahrscheinlich noch verstärkt.
Volkswirtschaftliche Schäden durch
Naturkatastrophen haben bereits stark
zugenommen. Ein klarer Zusammenhang zwischen wachsenden Schäden
und Klimaänderung lässt sich noch
nicht herstellen. Zumindest in der
Schweiz ist allerdings klar, dass die
wertmässige Zunahme der Schäden
auch darauf zurückzuführen ist, dass
in gefährdeten Gebieten mehr gebaut
wird als früher.
Abbildung 3: Indikatoren für den menschlichen Einfluss
auf die Atmosphäre im Industriezeitalter. Globale Konzentration von Treibhausgasen (Quelle: IPCC, in NCCRClimate, 2005).
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Der Klimawandel ist zwar ein globales Phänomen, aber seine Auswirkungen zeigen sich regional sehr
unterschiedlich. Je nach Ort und Jahreszeit sind sogar gegenteilige Auswirkungen auf Temperatur, Niederschlag, Windrichtung und Windstärke möglich. Grund dafür sind Verschiebungen der grossräumigen
Windzirkulation. Damit verändert sich auch der Einflussbereich der Luftmassen. Womit die globale Erwärmung regional eine besonders starke Erwärmung oder gar eine Abkühlung zur Folge haben kann.
Gebiete in mittleren geographischen Breiten wie die Schweiz scheinen durch die direkten Folgen des
Wandels deutlich weniger gefährdet als Küstengebiete oder aride und semiaride Regionen.
Mehr Flut- und Hitzekatastrophen wahrscheinlich
Entwicklungsländer werden speziell unter den sich ändernden Klimabedingungen zu leiden haben. Dies
nicht zuletzt darum, weil ihre Bevölkerung schnell wächst und ihnen die wirtschaftlichen Möglichkeiten
zur Anpassung fehlen. Dies macht sie verwundbar. In folgenden Bereichen sind die Entwicklungsländer
besonders gefährdet:
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Anstieg des Meeresspiegels: Zu den katastrophalen Szenarien der Klimaveränderung zählt die
Überflutung von kleinen Inselstaaten wie den Malediven aber auch von tief gelegenen und dicht
besiedelten Küstengebieten in Bangladesch oder im Nildelta.
Im 20. Jahrhundert stieg der mittlere Meeresspiegel um 10 bis 20 Zentimeter. In diesem Jahrhundert wird je nach Szenario ein Anstieg zwischen 9 und 88 Zentimetern erwartet. Gründe dafür sind die wärmebedingte Ausdehnung der Ozeane und das Abschmelzen von Gletschern und
polaren Eisschilden.
Landwirtschaft: In tropischen und subtropischen Regionen zeigen die Klimamodelle vorwiegend
sinkende Erträge – nicht zuletzt aufgrund der zunehmenden Wasserknappheit. Generell dürften
häufigere Flut- und Hitzekatastrophen menschliche Siedlungsräume vermehrt belasten. Wetterextreme können zu Schadenereignissen führen, deren Bewältigung Länder und Völker vor völlig
neue Herausforderungen stellt. Gesundheit: Eine indirekte Auswirkung der Klimaerwärmung ist
die Verbreitung von Krankheitsträgern durch steigende Temperaturen. Ein Phänomen mit gravierenden Konsequenzen. So verseuchen zum Beispiel Stechmücken immer grössere Gebiete der
Welt mit Malaria. Am meisten betroffen davon ist die arme Bevölkerung in den Entwicklungsländern. Krankheiten wie Malaria oder das Denguefieber könnten im Zug der Klimaveränderung
auch nach Europa und Nordamerika zurückkehren.
Die Balken zeigen
die beste Schätzung
(durchgezogene
Linie innerhalb des
Balkens) und die
abgeschätzte wahrscheinliche
Bandbreite für die sechs
SRESMusterszenarien.
Abbildung 4: Multimodell-Mittel und geschätzte Bandbreiten für die Erwärmung an der Erd-oberfläche. Die
durchgezogenen Linien sind globale Multimodell-Mittel der Erwärmung an der Erdoberfläche (relativ zu 1980–
99) für die Szenarien A2, A1B und B1, dargestellt als Verlängerungen der Simulationen für das 20. J ahrhundert. Die Schattierung kennzeichnet die Bandbreite von plus/minus einer Standardabweichung der einzelnen
Modell-Jahresmittel. Die orange Linie stellt das Resultat des Experiments dar, bei dem die Konzentrationen auf
Jahr-2000-Werten konstant gehalten wurden (Quelle: IPCC 2007: WG1-AR4).
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Die wirtschaftlichen Folgen des Klimawandels lassen sich kaum beziffern. Hinweise auf die Dimensionen
der möglichen Schäden liefert die Statistik der Naturkatastrophen, wie sie die Versicherungsgesellschaft
Münchner Rück veröffentlicht. Gemäss dieser Quelle betrugen die weltweiten volkswirtschaftlichen
Schäden im Jahr 2002 rund 50 Milliarden US Dollar. Die Branche rechnet mit einer Verdoppelung in
zehn Jahren. 2002 wurde die Hälfte der Schäden durch Überschwemmungen verursacht, ein Drittel
durch Stürme. In der Schweiz richtete 1999 der Sturm Lothar Schäden in der Höhe von 1,8 Milliarden
Franken an. Neben der Versicherungswirtschaft wird in der Schweiz besonders der Tourismus direkt
vom Klimawandel betroffen sein. Die Abschwächung des Klimawandels – das heisst die Reduktion von
Treibhausgasen – bedingt enorme Investitionen. Doch auch die Anpassung an veränderte klimatische
Bedingungen wird Unsummen verschlingen. Mit welcher Strategie die eingesetzten Mittel effizienter genutzt werden, ist umstritten. Sicher ist hingegen, dass die Umstellung auf CO2-ärmere Energiesysteme
nicht nur Kosten, sondern auch Chancen mit sich bringt. Die Schweizer Wirtschaft zum Beispiel könnte
einen bedeutenden Wettbewerbsvorteil erzielen, so argumentieren verschiedene Studien, würde sie
heute in die Entwicklung von energieeffizienter Spitzentechnologie investieren, denn morgen wird sich
dieses Know-how auf der ganzen Welt verkaufen lassen.
Abbildung 5: Überschwemmungen wie
hier in Bern-Belp 1999 werden laut IPCC
im 21. Jahrhundert zunehmen (Bild: Frank
Baumann, in NCCR-Climate, 2005).
Quellenangabe:
Das hier aktualisierte Arbeitsblatt von NCCR-Climate, 2005, wurde auf der Grundlage der folgenden
Quellen erstellt.
o IPCC (2001): Third Assessment Report (2001)
o Beratendes Organ für Fragen der Klimaänderung (OcCC) (2002): Das Klima ändert auch in
der Schweiz.
o Buwal «Umwelt» (2/2003)
Ergänzende Quelle:
o IPCC (2007): Forth Assessment Report (2007)
Verständnisfragen:
1) Nennen und begründen Sie die aus Ihrer Sicht wichtigsten drei Aussagen des IPCC -Berichts
(2007).
2) Welche Gefahren gehen vom Klimawandel für die Alpen aus?
3) Der Klimawandel wirkt sich nicht überall gleich aus. Es gibt Gewinner und Verlierer. Wo sind
sie auf der Welt anzutreffen? Begründen Sie! Gibt es auch innerhalb der Schweiz Gewinner
und Verlierer?
4) Mit welchen Methoden werden die Klimaprognosen des IPCC erarbeitet?
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Vertiefungen: Arbeit am Computer
Benötigte Materialien:
Datenfiles Basel, Bern, Lugano, Sils (Excel, siehe Beilagen)
1) Wählen Sie unter den beiliegenden Daten-Files (Temperatur: Basel, Bern, Lugano, Sils) eine
Station aus. Stellen Sie den Verlauf der Jahresmitteltemperaturen grafisch dar. Was fällt Ihnen
auf? Errechnen Sie einen allfälligen Trend im Verlauf der Jahresmitteltemperaturen über:
a. Die ganze Beobachtungsperiode
b. 1880-1910, 1910-1940,1940-1970,1970-2000, 2000-2011
Vergleichen Sie die Resultate der einzelnen Zeitfenster untereinander und stellen Sie sie dem
Trend über die ganze Beobachtungsperiode gegenüber.
2) Stellen Sie die Durchschnittstemperaturen der Wintermonate (DJF) und der Sommermonate
(JJA) für eine Station grafisch dar, zeichnen Sie wie in Aufgabe 1 lineare Trends über die ganze
Beobachtungsperiode und über die 30- Jahres-Intervalle dar und vergleichen Sie die Resultate.
Diskutieren Sie auffällige Unterschiede und Ähnlichkeiten. Vergleichen Sie Ihre Resultate mit
Lösungen aus Ihrer Klasse zu anderen Stationen.
3) Der Klimawandel wird in der Schweiz oft mit Gletscheraufnahmen illustriert. Weshalb? Und warum ist die Schweizer Bevölkerung besonders empfänglich für diese Darstellungen? Welche
Auswirkungen hätte eine unvergletscherte Bergwelt auf die Identität unseres Landes?
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Wissenschaftliche Grundlagen
Klimawandel: Stand des Wissens
Lösungsblatt A „Die Heizung der Erde gerät ausser Kontrolle“ von NCCRClimate, aktualisiert
Verständnisfragen:
1) Nennen und begründen Sie die aus Ihrer Sicht wichtigsten drei Aussagen des IPCC -Berichts
(2007).
Siehe Text im Arbeitsblatt
2) Welche Gefahren gehen vom Klimawandel für die Alpen aus?
Siehe Text im Arbeitsblatt
3) Der Klimawandel wirkt sich nicht überall gleich aus. Es gibt Gewinner und Verlierer. Wo sind
sie auf der Welt anzutreffen? Begründen Sie! Gibt es auch innerhalb der Schweiz Gewinner
und Verlierer?
Verlierer:
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Entwicklungsländer, da sie nicht über die nötigen finanziellen Mittel, noch über eine
stabile Wirtschaft und Politik verfügen, um gegen den Klimawandel und seinen Folgen
anzugehen. Auch die zunehmende Bevölkerung macht sie verwundbarer.
Küstenregionen (Meeresspiegelanstieg), Polargebiete und Gebirge (stärkere Erwä rmung); Trockenräume.
Gewinner:
Achtung: Die Vorteile beziehen sich immer nur auf spezifische Bereiche (z.B. Landwirtschaft);
eine Region kann sowohl Gewinner in einem Bereich (Heizkosten) und Verlierer in einem a ndern Bereich (Schmelzen des Permafrostes) sein
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Kältegebiete (Abnahme kältebedingter Krankheits- und Sterberaten; sinkendes Risiko
von Schäden für eine Anzahl von Nutzpflanzen, z.B. Frostschäden; reduzierte Heizenergiebedarf; Grundwasserspeicher füllen sich; etc.
4) Mit welchen Methoden werden die Klimaprognosen des IPCC erarbeitet?
Siehe Text im Arbeitsblatt und Factsheet zu den IPCC-Szenarien
Vertiefungen: Arbeit am Computer
Siehe Datenfiles für Lehrer (Beilagen)
Quellenangabe:
o NCCR Climate Management Center, Bern (Martin Grosjean, Kaspar Meuli, Regine Röthlisberger), 2005: Klimaforschug und 4 fürs Klima – ein Unterrichtspaket des NFS Klima.
o IPCC (2007): Forth Assessment Report (2007)
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