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Academic year: 2021

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(1)

EINFÜHRUNG IN DIE METEOROLOGIE

CLIMATE ENGINEERING

CLEMENS SIMMER

INSTITUT FÜR GEOWISSENSCHAFTEN ABTEILUNG METEOROLOGIE

DER UNIVERSITÄT BONN

(2)

ÄNDERUNG DER GLOBAL GEMITTELTEN TEMPERATUR IN 2 M HÖHE ÜBER GRUND

15.10.2019 Vorlesung "Einführung in die Meteorologie" 2

NASA Goddard Institute for Space Studies - http://data.giss.nasa.gov/gistemp/graphs/

Die letzten 5 Jahre waren die wärmsten bislang Unsicherheit durch

unvollständiges Sampling

der Erdoberfläche

(3)

Die Heizung: Sonne

Die Dämmung: Treibhausgase in der Atmosphäre – unter

anderem CO 2

TREIBHAUSGASE WIE CO2 SIND ÜBER

STRAHLUNGSPROZESSE VERANTWORTLICH

FÜR DEN

TEMPERATURANSTIEG

(4)

Energieflüsse in Watt/m

2

Wikipedia

...GENAUER:

15.10.2019 Vorlesung "Einführung in die Meteorologie" 4

Zunehmende Treibhausgase erhöhen (u.a.) die

langwellige Gegenstrahlung

der Atmosphäre, was die

Erdoberflächentemperatur

zunehmen lässt.

(5)

WIE ÄNDERN WIR DAS KLIMA (1) ?

− Insbesondere durch Emission von zusätzlichen Treibhausgasen in die Atmosphäre, wie z.B. CO 2 (Energieerzeugung) und Methan (Landwirtschaft) machen wir diese noch undurchdringlicher für Infrarotstrahlung, d.h. mehr Infrarotstrahlung vom Erdboden wird von ihr absorbiert – die

Atmosphäre erwärmt sich.

− Die Atmosphäre strahlt entsprechend mehr Infrarotstrahlung zurück an die Erdoberfläche, was wiederum deren Temperatur erhöht – dies ist bekannt seit über 100 Jahren!

15.10.2019 Vorlesung "Einführung in die Meteorologie" 5

Von Delorme - Eigenes Werk. Data from Dr. Pieter Tans, NOAA/ESRL and Dr. Ralph Keeling, Scripps Institution of Oceanography., CC-BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=46146497

1960 1980 2000 2020 CO

2

ppm 390

360

330

(6)

KLIMAMODELLE ERKLÄREN DEN KLIMA-

WANDEL – UND ERLAUBEN EINE PROGNOSE

− Klimamodelle sind derzeit die einfachste Erklärung für den Klimawandel – er ist eine simple Folge

physikalischer Gesetze!

− Wir gehen davon aus, dass sie auch die Wahrheit

sagen, wenn wir die

erwarteten menschlichen Eingriffe wie mehr CO 2 , Landnutzungsänderungen etc. auf sie anwenden.

15.10.2019 Vorlesung "Einführung in die Meteorologie" 6

(7)

KÖNNEN WIR UNS VOR DEM KLIMAWANDEL SCHÜTZEN, UNS VORBEREITEN?

− Adaptierungsmaßnahmen

o Anpassung der Landwirtschaft an verändertes Klima (?) o Klimaanlagen

o Rückhaltebecken gegen zunehmende Sturzfluten

o Dämme gegen Überflutungen und Meeresspiegelanstieg (?) o Migration?!

15.10.2019 Vorlesung "Einführung in die Meteorologie" 7

(8)

WIE KÖNNEN WIR DIE ERWÄRMUNG EINDÄMMEN?

Climate Engineering?

• CO 2 -Speicherung

− greift direkt am Übel an

− braucht Jahrhunderte, um das CO 2 der letzten 50 Jahre zu entfernen

− Ozean kann 1000 Jahre benötigen bis zum vorindustriellen Stand

25. April, 2019 Klimamessung, -modellierung und –prognose (C. Simmer) 8

(9)

EIN MODELL-EXPERIMENT (MATHESIUS ET AL. 2015)

25. April, 2019 Klimamessung, -modellierung und –prognose (C. Simmer) 9

Simulationen mit einem Klimamodell mittlerer Komplexität

• RCP8.5: Business as usual

• RCP2.6: starke Reduktion der CO 2 Emissionen

• RCP8.5 CDR5*: RCP8.5 - 5GtCO 2 /a ab 2050

(10)

EIN MODELL-EXPERIMENT (MATHESIUS ET AL. 2015)

25. April, 2019 Klimamessung, -modellierung und –prognose (C. Simmer) 10

Simulationen mit einem Klimamodell mittlerer Komplexität

• RCP8.5: Business as usual

• RCP2.6: starke Reduktion der CO 2 Emissionen

• RCP8.5 CDR5*: RCP8.5 - 5GtCO 2 /a ab 2050

(11)

EIN MODELL-EXPERIMENT (MATHESIUS ET AL. 2015)

25. April, 2019 Klimamessung, -modellierung und –prognose (C. Simmer) 11

Simulationen mit einem Klimamodell mittlerer Komplexität

• RCP8.5: Business as usual

• RCP2.6: starke Reduktion der CO 2 Emissionen

• RCP8.5 CDR5*: RCP8.5 - 5GtCO 2 /a ab 2050

(12)

WIE KÖNNEN WIR DIE ERWÄRMUNG EINDÄMMEN?

Climate Engineering?

• CO 2 -Speicherung

− greift direkt am Übel an

− braucht Jahrhunderte, um das CO 2 der letzten 50 Jahre zu entfernen

− Ozean kann 1000 Jahre benötigen bis zum vorindustriellen Stand

• Reflexion von Sonnenstrahlung

− ändert das Klima anders, als eine CO 2 -Änderung, wirkt aber recht schnell

− muss aufrecht erhalten werden solange CO 2 hoch ist (100-te von Jahren)

− hat möglicherweise viele – noch unbekannte - Nebenwirkungen

− Es wird Gewinner und Verlierer geben, daher politisch kaum durchsetzbar

25. April, 2019 Klimamessung, -modellierung und –prognose (C. Simmer) 12

(13)

FOLGEN VON SOLAR

CLIMATE

ENGINEERING

25. April, 2019 Klimamessung, -modellierung und –prognose (C. Simmer) 13

Barrett, S., Lenton, T. M., Millner, A., Tavoni, A., Carpenter, S. R., Anderies, J. M., ... de Zeeuw, A. J.

(2014). Climate engineering reconsidered. Nature Climate Change, 4(July 2014), 527-529.

Änderungen in den Antrieben dess Ökosystems

Reaktionen des

Ökosystems

(14)

WIE KÖNNEN WIR DIE ERWÄRMUNG EINDÄMMEN?

Climate Engineering?

• CO 2 -Speicherung

− greift direkt am Übel an

− hat einige Nebenwirkungen

− braucht 150 Jahre, um das CO 2 der letzten 50 Jahre zu entfernen

• Reflexion von Sonnenstrahlung

− ändert das Klima anders, als eine CO 2 -Änderung, wirkt aber recht schnell

− muss aufrecht erhalten werden solange CO 2 hoch ist (100-te von Jahren)

− hat möglicherweise viele – noch unbekannte - Nebenwirkungen

− Es wird Gewinner und Verlierer geben, daher politisch kaum durchsetzbar

Unser Wissen reicht noch nicht aus, um die Folgen von Climate Engineering ausreichend zu verstehen!

25. April, 2019 Klimamessung, -modellierung und –prognose (C. Simmer) 14

Referenzen

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