Klimawandel - global und lokal

Klimawandel - global und lokal
Universität für Bodenkultur, Wien
Institut für Meteorologie
Univ. Prof. Dr. Helga Kromp-Kolb
20101022 | Department Wasser-Atmosphäre-Umwelt | Institut für Meteorologie
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Was ist das Klima?
Gibt es den Klimawandel?
Warum ändert sich das Klima?
Wie geht es weiter?
Was können wir tun?
Klimawandel – Problem oder Symptom?
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Was ist Klima,
was Wetter?
17. Oktober
30. Sept.
18. Sept.
wein-kraus.de/Inhalt/
Anbaugebiete/Uebersicht
5. Sept.
Traubenreife Bratislava 1970-2000
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Das Klimasystem
Atmosphäre
Kryosphäre
Lithosphäre
Hydrosphäre
Anthroposphäre
Biosphäre
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WMO 2003
Die Sonne ist die Energiequelle
des Klimasystems
Solare Strahlung
Geometrie:
• Erdbahn
• Neigung der Erdachse
• Rotationsgeschwindigkeit
Absorption
(Gase, Aerosole)
Absorption & Reflexion
(Erdoberfläche)
Reflexion
(Wolken, Aerosole)
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Temperatur und Kohledioxidkonzentration -- 400.000 Jahre
IPCC 2001
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In der
Evolution hat
der Mensch
Kalt- und
Warmzeiten
erlebt
Bild der Wissenschaft
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Die Sonne liefert
Die Sonne
liefert
Energie
vor allem
die
Energie
als
kurzwellige
Strahlung
Ein Teil der Sonnenstrahlung wird
reflektiert
Der Treibhauseffekt
Je mehr Treibhausgase in der Atmosphäre, desto höher
der absorbierte Anteil,
desto wärmer die
Atmosphäre und die
Erde
Ein Teil der
Strahlung wird in
der Atmosphäre
absorbiert und
wieder abgestrahlt
Etwa 50% der
Sonnenstrahlung
wird absorbiert und
wärmt die Erde
Die Erde strahlt
langwellig Wärme ab
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Treibhauspotential
Methan
23
Lachgas
270
Ozon
Kohlendioxid
Wasserdampf
Gesamt
kurzwellig langwellig
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1
Treibhauseffekt
natürlich
anthropogen
Methan andere
3%
3% Wasserdampf
Lachgas
61%
bodennahes 4%
Ozon
7%
Kohlendioxid
22%
FCKW/HFCKW
9%
Methan
17%
Lachgas
5%
bodennahes Ozon
14%
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Kohlendioxid
55%
CO2-Emissionen weltweit
1751 - 2002
Reference: Carbon Dioxide
Information Analysis Center
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Treibhausgaskonzentrationen
IPCC 2007
CO2
CH4
10.000
5.000
heute
10.000
5.000
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heute
Eisbohrkern-Daten
N2O
380 ppm
CO2
280 ppm
180 ppm
CH4
Temperatur
600.000
0
IPCC 2007
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Kohlenstoffkreislauf
0,9
+ 4,1 Gt C / a
7,2
2,2
Flüsse in
Gt C pro Jahr
nach IPCC 2007
Gt Kohlenstoff
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Stern 2006
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IPCC 2007
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CO2-Äquivalente - Österreich
UBA
Klimabericht
2009
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Emissionen nach Region
2004
1850 - 2004
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Was ist das Klima?
Gibt es den Klimawandel?
Warum ändert sich das Klima?
Wie geht es weiter?
Was können wir tun?
Klimawandel – Problem oder Symptom?
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Temperaturverlauf 200-2000
0,8°C
Vorindustrieller
Wert
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Temperaturänderung
2001/05 gegenüber 1951/80
Hansen, James et al. (2006)
Proc. Natl. Acad. Sci. USA
103, 14288-14293
Copyright ©2006 by the National Academy of
Sciences
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Temperatur im Alpenraum
1760 – 2007
+ 2°C
Datenquelle: ZAMG
Graphik: Formayer et al. 2008
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Nächtliches Minimum
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Relative Häufigkeit von
Hitzetagen Graz (Tmax>30°C)
1978-2007
1961-1990
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Wien
Hohe Warte
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Saisonal unterschiedliche Trends
1898
Würthle & Sohn, August 1898
Vernagt
Ferner
http://files.alpenverein.at/download/
1076670171156_18_gletscherberichte
2003.pdf
1992
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Polareis-Ausdehnung
Nordwest Passage
2007
AMS 2007
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Positive Rückkoppelung:
Beispiel Kohlendioxid
CO2-Gehalt der
Atmosphäre steigt
Freisetzung
von CO2 in die
Atmosphäre
Verstärkung des
Treibhauseffektes
Erwärmung
des Ozeans
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Negative Rückkoppelung:
Beispiel Wasserdampf
Geringere
Einstrahlung
Mehr Wolken
Erhöhte
Verdunstung
Erwärmung
Abkühlung
Geringere
Verdunstung
Weniger
Wolken
Mehr
Einstrahlung | Institut für Meteorologie
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Extremereignisse
• Zunahme des Mittelwertes
• Zunahme der Varianz
• Zunahme von Mittelwert
und Varianz
kalt
heiss
Maximale Sommertemperatur in Wien
20
18
H ä u f ig k e it ( % )
16
1901-1950
14
12
1951-2000
10
8
6
4
2
0
11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39
Temperatur (°C)
StartClim 2003
StartClim: Schöner et al. 2003
Häufigkeit und Intensität
von Dürre
Änderung des
monatlichen
Palmer Drought
Severity Index
(PDSI)
1900 bis 2002
IPCC 2007
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Häufigkeit von Niederschlägen
> 20 mm/d & Jahressummen
in Feldkirch, Vbg., und Wien
1400
14
1300
1200
12
1100
Feldkirch >20
Wien >20
Feldkirch sum
Wien sum
10
8
1000
900
6
800
4
700
2
600
0
500
1948
1954
1960
Formayer 2004
1966
1972
1978
Jahr
1984
1990
1996
2002
N ied ers ch la g sjah ress u m m e [m m ]
S tarkn ied ersc h lä g e > 20 m m [n /a]
Starkniederschläge und Jahressum m en für Wien und Feldkirch
16
Jahressumme ~ +20%
Starkniederschlag ~ +50 %
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Was ist das Klima?
Gibt es den Klimawandel?
Warum ändert sich das Klima?
Wie geht es weiter?
Was können wir tun?
Klimawandel – Problem oder Symptom?
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Strahlungsantriebe,
global gemittelt
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Alle Antriebe
Attribution
Globale Klimamodelle
(GCM)
Sonne & Vulkane
– helfen bei der
Ursachenklärung
– ermöglichen den Blick in
die Zukunft
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Voraussetzung
sind
glaubwürdige
Klimamodelle
Alle Antriebe
Sonne & Vulkane
Quelle:
IPCC., 2007
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Schwächen der Klimamodelle
• Unsicherheiten
– Verständnislücken, Datelücken, Grenzen
räumlicher Auflösung, ...
• Rückkoppelungen
– Aerosole, atm. Chemie, Vegetation, ...
Æ Unterschätzung des Klimawandels
• Entkoppelung von Wirtschaftswachstum und
Energiebedarf / THG-Emissionen
Æ Unterschätzung des Klimawandels
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Skeptiker-Überblick
• Trendskeptiker
– Satellitendaten (Microwave Sounding Units MSU)
• Ursachenskeptiker (CO2-oder Temperaturanstieg)
– CO2 aus dem Meer (Isotopenzussetzg; CO2-Zunahme in Ozean)
– T-Anstieg nicht durch CO2
• Erhöhtes CO2 verursacht keine Erwärmung: Banden gesättigt, negative
Rückkoppelungseffekte/Wolken
• Andere Ursachen: Sonnenstrahlung/Kosmische Strahlung – ja, aber
schwach. Statistische Zshg nicht haltbar (Anstieg bis 1940, seither konstant)
• Folgenskeptiker
– Folgen günstig.
Rahmstorf 2004
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Was ist das Klima?
Gibt es den Klimawandel?
Warum ändert sich das Klima?
Wie geht es weiter?
Was können wir tun?
Klimawandel – Problem oder Symptom?
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IPCC Temperatur-Szenarien
+3,6 (+4,1)
+1,8 (+2,3)
Vorindustrielles Niveau
IPCC 2007
Globale Temperatur bezogen
auf 1800-1990 (°C)
+4,6 (+5,1)
+3,6 (+4,1)
+1,8 (+2,3)
Copenhagen Diagnosis 2009
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Japanischer Film zur
Entwicklung des Klimas bis
2100 gegen Anmeldung gratis
erhältlich unter:
• http://www.team-6.jp/cc-sim/english/
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CO2 Emissionen aus
fossilen Brennstoffen
A1F1
Allison et al. 2009
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Temperaturänderungen
2020/50 vs. 1961/90
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Regionale Szenarien
(Juni, Juli, August)
(Dez, Jan, Feb)
Formayer 2008
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AverageMittlere
number
ofHitzetage
heat days
Anzahl der
pro Jahrper year
Hitztage pro Jahr für alle StartClim Stationen
(Analogmethode)
40
35
30
25
2019-2048
1961-1990
20
15
10
5
0
155
203
273
350
383
430
469
492
530
595
668
710
835
945 1100 1400 1618 2140
derstations
Stationen [m]
Sea Seehöhe
level of
(m)
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StartClim /
Formayer
et al. 2004
Niedrigwasserstände
Neusiedlersee
1000
250
167
83
2020
500
1961-90
19912004
500
250
167
125
83
71
83
100
2040
50
36
31
31
25
25
23
17
19
16
13
12
10
10
9
7
5
4
2
1
1
115,60
3
2
1
1
115,40
2
1
Szenario 61-90
Szenario 91-04
Szenario 2020
Szenario 2040
6
5
3
3
2
115,20
115,00
114,80
114,60
114,40
114,20
1
114,00
Pegelstand {m ü.A.]
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Die Zukunft
des Vernagt
Ferners
http://www.lrzmuenchen.de/~a2901ad/webserver/webdata/vernagt/animationen/Zukunft/html/index.htm
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Gletscherfläche der Alpen
OcCC 2008 - Daten und Extrapolationen nach Zemp et al. 2006 und Haeberli et al. 2007
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Auswirkungen des
Gletscherrückganges
• Gefahrenpotential im Alpinen Raum steigt:
– Schuttareal freigelegt; Muren, Erdrutsche
• „Wasserschloss Europas“ beeinträchtigt:
– kurzfristig erhöhte Gletscherspende
– langfristig Rückgang
• Tourismus gefährdet und gefährdend:
– Optik verändert,
– Skigebiete wandern nach oben,
– Steinschlaggefahr für Touristen und Infrastruktur
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Auswirkungen der Erwärmung
auf den Wasserkreislauf
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
Geringere Schneedecken in Tallagen im Winter
Reduzierter Frostschutz des Bodens
Frühere Schneeschmelze
Reduzierte und frühere Befeuchtung des Bodens
Verstärkte Erwärmung durch reduzierte Albedo
Î Größere Austrocknung des Bodens
ƒ Geringere Schneedecken in Bergregionen bis 2000 m vor allem
im Frühjahr
Î Probleme im Wintertourismus
ƒ Verstärkter Abfluss in Winter, geringerer im Frühjahr
Î Konsequenzen für die Energiewirtschaft
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Tagesniederschläge im Alpenraum:
Hochaufgelöste Regionalmodelle
Quelle:
IPCC, 2007
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Regionale Szenarien
Deutliche Zunahme der
Starkniederschläge und
der Variabilität
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Risiko klimaverursachter
Überschwemmungen
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Todesfälle Wien
300
Anzahl der
durchschnittlichen
jährlichen
hitzebedingten
Todesfälle beobachtet
(1990 – 2004) und
berechnet für das A1IPCC-Szenarium für
Hitzeepisoden (blaue
Säulen) und insgesamt
(rote Säulen)
250
200
150
100
50
0
1990-2004
2010-2039
2036-2065
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2061-2090
Blatttrieb Birke, Kastanie
Biosphäre
• Phänologische
Verschiebungen
Palutikof 2007 (IPCC)
• Arealverschiebungen
(Æ Neophyten)
Auftreten v. Zecken, EEA 2007
• Æ Gleichgewichtsverschiebungen in
ökolog. Systemen
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Auswirkungen - Wald
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Beispiele für in Österreich
zunehmende Schädlinge:
Klimaveränderung?
Rübenderbrüßler
Getreidewanze
Erbsenblattrandkäfer
Blattläuse
Getreidehähnchen
Gartenlaubkäfer
Luzernerüssler
Baumwollkapselwurm
Gewinner - Verlierer
Klimafolgen
Doppelte
Gewinner
Klimaschutzmaßnahmen
Doppelte
Verlierer
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Tularemie in
Österreich
Deutz et al. 2006
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Anstieg des Meeresspiegels
Ägypten
Bangladesh
http://www.science.org.au/events/rowland
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Eozän vor 40
Mio. Jahren
Projektion
2100 (+1 m)
Noch kein Gleichgewichtszustand!
Bisheriger Anstieg:
ca. 15 mm
Courtesy Rahmstorf
2006, ergänzt
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Klima-Flüchtlinge bis 2050
nach N. Myers
REGION
MENSCHEN (Mio)
China
30
Indien
30
Bangladesh
15
Ägypten
14
Andere Flussdelten und Küstengebiete
10
Kleine Inselstaaten
1
Landwirtschaftlich nicht mehr nutzbare
50
Gebiete
SUMME
150 (200)
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• Klimawandel vergrößert die Schere
zwischen arm und reich
• Der Kampf um Ressourcen steigt
– Wasser, fruchtbares Land, Lebensraum
• Wassermangel, Nahrungsmangel,
Meeresspiegelanstieg
• Migration wird zur Völkerwanderung
• Abschottung der „Habenden“
Î Nährboden für Terrorism
Potential für Krieg
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Nach Schwartz et al. 2004
Kipp-Punkte nach Schellnhuber
Instabilität d. Eisschildes
Albedo d. Arkt. Eises
Auftauen d. Permafrost
Instab. d. Golfstromes
Zerstörung des
Amazonaswaldes
Versauerung
d. Ozeans
Albedo d. Tibet. Hochplateaus
Bi-stabilität Monsun
Bi-stabilität
Sahelzone
Persistenz
El Nino
Instabilität d. Eisschildes
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Handeln
Untätigkeit
Belastung d. Wirtschaft
Energie- u.
Ressourceneinsparung
Kein Klimaproblem;
Ressourcenproblem
bleibt
Temp. Anstieg +2°C
Auswirkungen des
Klimawandels reduziert
Temp. Anstieg +5°C
Wassermangel
Extremereignisse
Klimaflüchtlinge
Kipp-Punkte
20101022 | Department Wasser-Atmosphäre-Umwelt | Institut für Meteorologie
Greg Craven 2008
Richtig
Falsch
Risikoanalyse
•
•
•
•
•
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Was ist das Klima?
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Wie geht es weiter?
Was können wir tun?
Klimawandel – Problem oder Symptom?
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