Der Ozean als ein zentraler Teil des Erdsystems

Der Ozean als zentraler Teil des
Erdsystems
oder
Ozean und Klima
Hartmut Graßl
Max-Planck-Institut für Meteorologie, Hamburg
Beitrag zum ersten Meeresabend in Nordrhein-Westfalen
Köln, 14. Juni 2016
Die wichtigsten drei Stoffkreisläufe auf der
Erde sind die des Wassers, des Kohlenstoffs
und des Stickstoffs. Bei allen ist der Ozean
entweder der dominante, der wichtigste
oder der gleichbedeutend wichtige Teil.
Unser Leben und das Klima hängen also vom
Ozean ab.
Wasser auf dem Planeten Erde
Süßwasser
Der beschleunigte Anstieg des mittleren
Meeresspiegels seit 1870
Meeresspiegelanstieg bis zum Zeitraum 2081-2100 durch Abschmelzen
von Gebirgsgletschern, des grönländischen und antarktischen Eisschildes, bezogen auf 1986-2005; nach Slangen et al. 2014; aus Lozan,
Graßl , Kasang, Notz, Escher-Vetter (Herausgeber) Das Eis der Erde
Kohlenstoff in den vergleichsweise rasch
umwälzenden Reservoiren
Ozean
Böden und Vegetation
Atmosphäre
ca 38000 Milliarden Tonnen
ca 1500
ca
800
Die zeitliche Entwicklung der
anthropogenen Störung des
globalen Kohlenstoffkreislaufes
Le Quere et al. 2015
Die Trendwende?
Der rote Punkt für 2015 zeigt zum ersten Mal Stagnation
bei kräftigem globalem Wirtschaftswachstum
Le Quere et al. 2015
Emissionen in Gt C/Jahr durch Nutzung fossiler
Brennstoffe und Zementproduktion
Die Erwärmung seit 1850 hat inzwischen 1°C erreicht
Abweichung der mittleren monatlichen Temperatur (Land- und
Meeresoberfläche) während des Jahres 2015 und der sechs beobachteten
wärmsten Jahre (2014, 2010, 2013, 2005. 2009 und 1998) vom langfristigen
Mittelwert von 1901 bis 2000.
http://www.ncdc.noaa.gov/cag/timeseries/global
Globale Temperaturänderung
Kein
Klimaschutz
2°C-Ziel
Die Paris-Übereinkunft
fordert mehr als das
2°C-Ziel
IPCC WG I (2013)
Risiken für
Teile des
Systems
Erde
Die summierten Emissionen zählen
Sehr hoch
Hoch
Mäßig
Gering
Wie viel müßte reduziert werden?
IPCC Synthesebericht
Der Klimawandel bedroht eine gerechte und
nachhaltige Entwicklung. Minderung, Anpassung
und nachhaltige Entwicklung sind eng miteinander verbunden, wobei sowohl Synergieeffekte
als auch Zielkonflikte möglich sind. Der Klimawandel hat die Eigenschaften eines „Problems
kollektiven Handelns“ auf globaler Ebene:
Wirksamer Klimaschutz erfordert gemeinsame
Lösungen, er kann nicht erreicht werden, wenn
einzelne Akteure ihre eigenen Interessen unabhängig verfolgen.
Der Klimawandel ist also ein globaler Demokratietest (meine
Hinzufügung)
Standardwissen
Der wesentlichste Anlass für den raschen Klimawandel ist die
langsame Aufnahme des anthropogenen Kohlenstoffs in das
Ozeaninnere
Nach Jahrtausenden ohne weitere Emissionen würden etwa 85
Prozent des Überhangs an CO₂ aus der Atmosphäre entfernt sein
Aus der Klimageschichte der Erde ist bekannt, dass eine über
Jahrtausende anhaltende Erwärmung um 1°C den Meeresspiegel
um etwa 20 Meter ansteigen lässt.
Die Aufnahme von Kohlenstoff senkt den pH-Wert des
Ozeanwassers und bedroht dadurch Teile des Lebens im Ozean
Wie stark der Ozean sich ändern wird, ist in unserer Hand.
Article 2 (Definition des Zieles um eine gefährliche Störung des
Klimasystems zu verhindern)
1. This Agreement, in enhancing the implementation of the
Convention, including its objective, aims to strengthen the global
response to the threat of climate change, in the context of sustainable
development and efforts to eradicate poverty, including by:
(a) Holding the increase in the global average temperature to well
below 2°C above pre-industrial levels and to pursue efforts to limit the
temperature increase to 1.5 °C above pre-industrial levels, recognizing
that this would significantly reduce the risks and impacts of climate
change;
(b) Increasing the ability to adapt to the adverse impacts of climate
change and foster climate resilience and low greenhouse gas emissions
development, in a manner that does not threaten food production;
(c) Making finance flows consistent with a pathway towards low
greenhouse gas emissions and climate-resilient development.
Die Reaktion der Völkergemeinschaft am 12. Dezember 2015
Article 4 of Paris Agreement
1. In order to achieve the long-term temperature goal set out
in Article 2, Parties aim to reach global peaking of greenhouse
gas emissions as soon as possible, recognizing that peaking
will take longer for developing country Parties, and to
undertake rapid reductions thereafter in accordance with best
available science, so as to achieve a balance between
anthropogenic emissions by sources and removals by sinks of
greenhouse gases in the second half of this century, on the
basis of equity, and in the context of sustainable development
and efforts to eradicate poverty.
Bisherige freiwillige Verpflichtungen
von insgesamt 185 (191) Ländern
reichen keineswegs um das zentrale,
in Paris beschlossene Ziel, eine
gefährliche Störung des Klimasystems zu verhindern, zu erreichen.
Status Quo
• Plasic Waste threatens marine ecosystems
worldwide because of the ubiquitious existence of
small plastic particles that mainly originate from our
clothes and other plastic material
• Small plastic particles are frequently used substrates
for microbes in the open ocean
• The amount of plasic waste will grow rapidly in the
next years mainly because of economic growth in
emerging countries
• There is not yet an accepted monitoring method for
plastic waste particle density
• Do we have to wait until bacteria have learned to
eat plastics of different kinds?
Environmental Health Perspectives, Volume 123, number 4 April 2015
KYOTO INSTITUTE OF TECHNOLOGY AND KEIO UNIVERSITY, TOKYO.
A plastic-eating bacterium was discovered by a team of Japanese
scientists. This discovery can lead to the development of an alternative
method of recycling tons of plastic bottles worldwide.
In search of alternative ways for managing more than 50 million tons of
polyethylene terephthalate (PET) bottles, a team of Japanese scientists
collected 250 PET-contaminated samples including sediment,
wastewater and soil from a plastic bottle recycling site.
They screened the microbes that thrive on the samples to see if any of
them were eating the PET. At first, they found a group of bugs that
seemed to break down a PET film. Further investigation led to the
discovery that there’s just one bacteria species that was responsible for
the degradation of the PET bottle named by them Ideonella sakainesis.
The bacteria utilized 2 enzymes in breaking down the PET. Once it
adheres to the surface of the PET, it then secretes an enzyme onto the
PET that generates an intermediate chemical. Then, the chemical is
taken up by the cell where another enzyme breaks it down. This process
provides the bacteria with energy and carbon to grow.
Der globale Stickstoffkreislauf
Angaben der Flüsse in Millionen Tonnen Stickstoff pro Jahr