Ursachen, Auswirkungen, Maßnahmen - DMG

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Forschungszentrum Karlsruhe
in der Helmholtz-Gemeinschaft
Institut für Meteorologie und Klimaforschung (IMK-IFU)
Garmisch-Partenkirchen
„Klimawandel: Ursachen, Auswirkungen,
Maßnahmen“
Fortbildungstag der DMG
03.Juni 2005
Regensburg
Prof. Dr. Wolfgang Seiler
Institut für Meteorologie und Klimaforschung (IMK-IFU)
Forschungszentrum Karlsruhe
82467 Garmisch-Partenkirchen
Kreuzeckbahnstr. 19
Wolfgang.Seiler @imk.fzk.de)
Klimawandel: Ursachen, Auswirkungen, Maßnahmen
Regensburg, 03.Juni 2005
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Befinden uns inmitten eines
umfangreichen
globalen und regionalen
Klimawandels
mit erheblichen ökologischen,
ökonomischen und sozialen
Auswirkungen.
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Veränderung der globalen
bodennahen Temperatur:
Relativ zu Mittelwert in 1951-1980
Temperaturdifferenz
zwischen heutiger
Warmzeit und letzter
Eiszeit: ca. 4°C
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Die Klimadebatte konzentriert sich derzeit nahezu
ausschließlich auf Änderungen der Temperatur,
nicht aber auf Änderungen der Niederschläge,
obwohl
¾ die Niederschlagsänderungen für die größten
beobachteten Schäden verantwortlich sind,
¾ die Wasserverfügbarkeit die Grundvoraussetzung
für Leben und Wachstum darstellt und
¾ die Änderungen der Niederschlagsverteilung die
Vegetation und Ökosysteme beeinflussen.
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precipitation
sum (mm)
Jährliche
Niederschlagssumme
(mm)
Jährliche Niederschlagssumme (1910 – 2000)
10 Jahre gleitendes Mittel
900
800
700
600
500
1910
Boreal
Mittel
1940
Temperat
Mediteran
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1970
Jahr
year
2000
Mitchell et al. 2004
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Zunahme der Extremniederschläge
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Klimaänderungen in Süddeutschland in
letzten 50 Jahren
¾ Anstieg der Temperatur um ca. 1.0 – 1.4°C
¾ Zunahme der Niederschlagssumme im Frühjahr um
ca. 20 - 30%
¾ Rückgang der Niederschlagssumme im Sommer um
mehr als 20%
¾ Zunahme der Frequenz und Intensität von meteorologischen
Extremereignissen (Hitzewellen, Starkniederschläge,
Stürme)
¾ Zunahme der Amplitude und Frequenz von Temperatursprüngen
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Indikatoren für Klimawandel in Deutschland
¾ Verlängerung der Vegetationsperiode um ca. 2 bis 3 Wochen
in den letzten 40 Jahren
¾ Änderung des Brut- und Zugverhaltens der Zugvögel und
Invasion von Vegetation und Lebewesen
¾ Ausbreitung von Schädlingen (Borkenkäfer, Fichtenblattwespe)
und Krankheitserregern (z.B. durch Zecken)
¾ Zunahme der meteorologischen Extremereignisse (Hinweis auf
Unwetterwarnungen durch Wetterdienste)
¾ Anstieg der Schneefallgrenze um 100 - 200 Metern und
Rückzug des Permafrosts
¾ Rückgang der Gletscher (Fläche, Volumen) in den Alpen
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Rückgang des Gepatsch-Ferner, Kaunertal (Tirol)
1904
2000
Quelle: Gesellschaft für ökologische Forschung, München
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Erntedatum Winterweizen in Niederbayern
9. Sep
2. Sep
Erntedatum
26. Aug
19. Aug
12. Aug
5. Aug
Erntedatum
29. Jul
Polynomisch
(Erntedatum)
22. Jul
15. Jul
1963
1973
1983
1993
2003
Jahr
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Hurrikan Catarina:
Brasilien, 26.03.2004
…der erste jemals über
dem Südatlantik
nachgewiesene tropische
Wirbelsturm!
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Anzahl der weltweiten
Naturkatastrophen
- Weltweite volkswirtschaftliche Schäden in 2002: 55 Mrd. US $;
- 2000 Mrd. US $ in 2050 erwartet (DIW 2004)
- 20 - 25 Millionen Umweltflüchtlinge in 2002 (UNEP 2003)
N
OFDA/CRED International
Disaster Database (2003),
Université Catholique de
Louvain, Brussels (Belgium)
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Schäden: Tropische Wirbelstürme
Pensacola, Florida:
nach Hurrikan Ivan
18. September 2004
Gesamtschäden in 2004:
Charley, Frances, Ivan,
Jeanne, Karl, Lisa
Gesamt: ca. 30 Mrd. US $
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Schäden: Überschwemmungen (2002)
Grimma (Sachsen), 12.08.2002
Klimawandel: Ursachen, Auswirkungen, Maßnahmen
Quelle: Spiegel Online
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Schäden:Hitzewellen (2003)
Erhebliche Schäden in
Landwirtschaft und Forsten
Herz-Kreislauferkrankungen mit
ca. 35.000 Tote im Sommer 2003
in Europa (mehr als Verkehrstote)
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Schäden: Tornado (2004)
18.Juli 2004: Innenstadt von Duisburg
August 2004: Ort Micheln in Sachsen-Anhalt
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Ursachen des Klimawandels
Sonnenstrahlung: ca. 30%
Anthropogene Aktivitäten: ca. 70%
Treibhausgase (CO2, CH4, N2O, O3, FCKW)
-18°C
+15,5°C
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Temperaturänderung in der unteren Stratosphäre 1979-98
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Energiebedingte CO2-Emission
(ohne Landwirtschaft)
Zukünftige Entwicklung:
+ 50% in nächsten 30 Jahren
unabhängig von Kyoto-Protokoll
IEA 2004
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Ein weiterer Klimawandel in nächsten 30
Jahren ist nicht mehr vermeidbar!
¾
Träges zeitliches Verhalten des Energieverbrauchs und
Zunahme der Weltbevölkerung (Anstieg der weltweiten
CO2-Emissionen um ca. 50% in nächsten 30 Jahren)
¾
Verzögerter Anstieg der CO2-Konzentration in der
Atmosphäre gegenüber Zunahme der CO2-Emission
wegen langer Verweilzeit
¾
Verzögerung der Klimaentwicklung durch
Wärmeaustausch zwischen Atmosphäre und Ozean
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CO2 concentration (ppmv)
Atmospheric CO2 concentration
975
875
Hist
775
A1F1
675
A2
575
B1
475
B2
375
275
1900
1950
2000
year
Klimawandel: Ursachen, Auswirkungen, Maßnahmen
2050
2100
Erhard et al, 2005
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Temperaturentwicklung: Vergangenheit und Zukunft
Range
1.4-5.8°C
Wahrscheinlicher Temperaturanstieg: 3°C,
Noch kein Gleichgewichtswert
erreicht,
Kein vergleichbares Klima in
letzten 3 Millionen Jahren
Neueste
Abschätzung:
ca. 5°C
Jones et al. 2003
IPCC 1999
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Unsicherheiten der Klimavorhersage
¾ Zunahme der anthropogenen Emissionen der wichtigsten Treibhausgase (ibs. über lange Zeiträume) und Wirkung der Aerosole
¾ Rückkopplung zwischen Klimaänderung und der terrestrischen
Vegetation (Veränderung der natürlichen Quellen und Senken)
¾ Änderung der CO2-Aufnahme durch den Ozean (u.a. Coral
Bleeching, Anstieg des Meeresspiegels )
¾ Änderungen des Golfstroms durch Änderungen der Niederschläge
und Zuflüsse von Kontinenten
¾ Änderungen der Wolken (Typ, Masse, Ausbreitung) und Auswirkung
auf Strahlungshaushalt
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Größte globale Herausforderung:
Wasserverfügbarkeit
¾ Verlierer und Gewinner
¾ Kriege um die Wasserressourcen
¾ Jahrhundert der modernen Völkerwanderung
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Nicht-hydrostatisches multiskaliges regionales Klimamodel
(MCCM)
Orography
Landuse
soil texture
Observational
data
Anthropogenic
emissions
Analysis
Global weather
forecast
Globale climate
forecast
Interpolation
Water Run Off
Meteorological
Data assimilation
Hohe räumliche und
zeitliche Auflösung:
1x1km², 1 h
Biogenic emissions
MCCM
Vegetation Dynamic
Estimation of
critical loads and
levels
Klimawandel: Ursachen, Auswirkungen, Maßnahmen
Economy
Regionalisation
of global climateszenarios
Forecast and
analysis of
air quality
Assessment of
mitigation
strategies
Groundwater
Meteorology, Chemistry
Transport and Soil processes
Assessment of
changes in urban
climate and urban
air quality
Extreme cases
Impact and
Feedback
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Die globale Klimaprognose bis 2040
(ECHAM4 - A1- Szenario)
¾ Weitere Zunahme der globalen CO2-Emissionen
um ca. 50%
¾ Anstieg der mittleren globalen Temperatur um
ca. 1°C
¾ Zunahme der globalen Niederschlagsmengen
um bis zu 10% (mit starken regionalen
Abweichungen)
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Jahresgang der Temperatur über Bayern
25
20
1991-2000
2031-2039
15
T (°C)
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Garmisch-Partenkirchen
10
5
0
-5
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Monat
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Änderung der Wintertemperatur (Dez. – Febr.)
(2030/1990)
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Änderung der Anzahl der Frosttage (Tmin <0°C)
2030/1990; Jan. – Dez.
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Anzahl der Frosttage (Tmin <0°C)
1991/2000; Jan. – Dez.
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Änderung der Sommertemperatur (Juni – Aug.)
(2030/1990)
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Änderung der Anzahl der Sommertage ( Tmax > 25°C)
2030/1990; Jan. – Dez.
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Anzahl der Sommertage ( Tmax > 25°C) (1991/2000; Jan. – Dez.)
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Änderung der jährlichen Niederschlagswerte in % (2030/1990)
Globale Änderung
im gleichen Zeitraum:
ca. + 10%
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Änderung der sommerlichen Niederschläge in % (Juni - Aug.)
(2030/1990)
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Auswirkungen des Klimawandels in Deutschland
¾ Änderung der naturnahen und land- bzw. forstwirtschaftlich
genutzten Ökosysteme (u. a. durch Dürren, Waldbrände,
Schädlinge)
¾ Abnehmende Wasserverfügbarkeit und Grundwasserneubildung
(Trinkwasserversorgung, Wasserkraft, Kraftwerke, Landwirtschaft)
¾ Ansteigende Schadenssummen durch Sturmereignisse (Windbruch,
Ernteeinbußen, Gebäudeschäden und Gesundheit)
¾ Zunehmende Hochwassersituationen (kleine Fließgewässer, Wohngebiete) durch Intensivierung der Niederschlagsereignisse und
Wechsel von Schnee in Regen
¾ Gesundheitliche Folgen durch hohe Temperaturen und Ausbreitung
von Krankheiten bzw. Krankheitserregern
¾ Rückgang der Tage mit Schneefall (Wintersport)
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Auswirkungen des
Klimawandels
in Deutschland
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Drastische Zunahme der Extremwertereignisse bei sich änderndem Klima
Grenzwert
Zukünftiges Klima
JahrhundertEreignis
Häufigkeiten
Heutiges Klima
Zukünftiges Klima mit
veränderter Klimavariabilität
Temperatur
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Die zu erwartenden volkswirtschaftlichen
Schäden, aber auch die Verantwortung
gegenüber den nachkommenden
Generationen machen umfangreiche
und schnelle Klimaschutzmaßnahmen
dringend erforderlich!
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Erforderliche Maßnahmen
¾ Verringerung bis zum Jahr 2100 relativ zum Bezugsjahr 1990:
Global: - 50%; Industrieländer: - 80%
¾ Keine Utopie: alle technischen Voraussetzungen vorhanden, aber
es fehlen der Leidensdruck und politische Wille
¾ Große umweltpolitische Erfolge erzielt bei „Sauerem Regen“,
FZKW, Abwasser und Abfall (und bei CO2-Emissionen?)
¾ Kein „Königsweg“, sondern Bündel von Maßnahmen notwendig
(aufeinander abgestimmt, sozial verträglich und laufend auf dem Prüfstand)
¾ Ordnungspolitische Rahmenbedingungen müssen stimmen
¾ Sanktionen bei Nichteinhaltung des Kyoto-Protokolls zu erwarten
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Möglichkeiten der CO2-Emissionsminderung
Energieeinsparung durch Steigerung der Effizienz
• Persönliches Verhalten (Verkehr, Haushalt, Arbeitsplatz…)
• Kaufverhalten (Fahrzeug, Haushaltsgeräte, Regionalprodukte…)
• Technische Maßnahmen (Isolation, Kraft-Wärme-Kopplung, Steigerung der Effizienz, Lüftung…)
Substitution / Austausch von CO2-emittierenden Prozessen
• Austausch von Kohle und Erdöl durch Erdgas
• Einsatz CO2-freier Energie (erneuerbare Energie, Kernenergie)
• Entwicklung und Einsatz neuer CO2-freier Technologien ( Wasserstofftechnologie, Fusionsenergie…)
Ordnungspolitische Rahmenbedingungen
• Änderung der Raumordnung, des Mietrechts, der Kraftfahrzeugsteuer, Wärmeschutzverordnung,
Honorarverordnung für Architekten und Ingenieure…
• Aufkommensneutrale Lenkungsabgabe, Internalisierung der Kosten, CO2-Zertifikate…
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Entwicklung und Umsetzung von
Anpassungsstrategien zwingend erforderlich
¾ Hochwasserschutz (Dämme, Retentionsflächen,
Renaturierung der Flussläufe)
¾ Sicherung der Wasserverfügbarkeit im Sommer durch Bau
von Stauseen und durch effizientere Nutzung des Wassers
¾ Waldumbau (Naturverjüngung, Wechsel von Fichte auf
Laubgehölze) und Erhöhung der Speicherkapazität
¾ Anpassung der Entwässerungssysteme in Städten
Entwicklung und Umsetzung von Anpassungsstrategien erfordern
Zeithorizonte von bis zu 30 Jahren, also vorausschauende Politik
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Unterstützung der Länder der Dritten Welt
OECD-Länder
Entwicklungsländer
Schwellenländer
47%
34%
11%
55%
10%
43%
2030
2000
(24 Mrd. t CO2)
+ 58 %
Klimawandel: Ursachen, Auswirkungen, Maßnahmen
(38 Mrd. t CO2)
IEA, 2002
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Jeder von uns ist gefordert: Denke global, handel lokal
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Gebe niemals auf! Wir
haben noch alle Chancen!
Klimaschutz ist eine Herausforderung,
aber auch eine Chance für die Wirtschaft
und für die Sicherung von Arbeitsplätzen!
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