Wiederholung und einige Neuigkeitenvon der DPG-Tagung 2005 in Berlin CC

CC

CC= ClimateChange

Wiederholung

und einige Neuigkeiten

von der DPG-Tagung 2005 in Berlin

Bericht von der Jahrestagung 2005 der DPG:

Vollständige Vorträge stehen als Präsentationsfolien im AKE-Archiv:

http://www.uni-saarland.de/fak7/fze/

Die zugehörigen Texte werden in einem Vortragsband (Herausgeber:

Prof. Keilhacker) wie bereits in den letzten Jahren veröffentlicht:

Der Vortragsband erscheint voraussichtlich im Herbst 2005 und ist dann auch im AKE- Archiv online verfügbar.

Jahrestagung 2005 der DPG

:

Vollständiger Vortrag von Prof. Schellnhuber steht im AKE-Archiv:

Vortrag: DPG2005-AKE_Berlin_Vortrag: SyKE 1.1

Direkt

zu den Präsentationsfolien.

zum Text für den Vortragsband (Herausgeber: Prof. Keilhacker)

Der Vortragsband erscheint voraussichtlich im Herbst 2005 und ist dann auch im AKE-Archiv online verfügbar.

PART I: THE DIAGNOSIS

Siehe die Originalfolien aus dem Vortrag von Prof. Schellnhuber.

Verfügbar im AKE-Archiv:

“I believe that climate change is the most important long-term issue we face as a global community. It is an issue that will require sustained action over the coming decades. A sound understanding of the science must be the basis for this action.”

Tony Blair, UK Prime Minister 3 Nov 2004

One view of climate change

“Much of the debate over global warming is predicated on fear, rather than science. I called the threat of catastrophic global warming the greatest hoax ever perpetrated on the American people”

James M. Inhofe, US Senator &

Chairman of Environment and Public Works Committee 4 Jan 2005

….and another

The Greenhouse Effect

Vostok Ice Core –

Human Impact on Atmosphere

Temperature Since 850 AD

Science , 10 February 2005

Modelled and Observed Temperature Rise

Since 1860

Extreme Events

2003 European Heatwave

“Very likely (confidence level > 90%) that human influence has at least doubled the risk of a heatwave exceeding this threshold magnitude”

Stott et al., Nature, 2004

Stott et al., 2004

Distribution of Distribution of Swiss Monthly and Swiss Monthly and Seasonal Temperatures Seasonal Temperatures

1864-2003 1864-2003

Arctic Warming

Alaska

• Winter warming of 2-3°C in past 30 years

• 2003 - greatest recorded summer sea-ice melt

• Sea-ice retreat exposes coasts to erosion

• Melting permafrost threatens built infrastructure

Arctic warming twice as fast as rest of world according to Arctic Climate Impact Assessment

Science

Sea Ice

• 7.4% decrease in past 25 yrs

• Minimum in Sep 2002

• Almost ice-free by 2100

Glacial Retreat

Graphics from Dyurgerov & Meier, PNAS, 2000

Phenology

“Although we are only at an early stage of the projected trends of global warming, ecological responses to recent climate change are already clearly visible.”

Vegetation shift, S. Switzerland

(from Walther et al., 2002)

• Northward shift 22 out of 35 species of non-migratory European butterfly

(Parmesan et al., Nature 1999)

• Spring events in Europe advanced by 6 days, autumn delayed by ~5 days

(Menzel & Fabian, Nature, 1999)

• Recent biological trends match climate change predictions

(Parmesan & Yohe, Nature, 2003)

PART II: THE PROGNOSIS

The Planet’s Achilles Heels

Ausführungen zu den einzelnen „Achilles-Fersen“:

Siehe die Originalfolien (ab FolienNummer 16) aus dem Vortrag von Prof. Schellnhuber auf der DPG-Tagung 2005 in Berlin.

Verfügbar im AKE-Archiv: DPG2005-AKE_Berlin_Vortrag: SyKE 1.1

Klimawandel

im Industriezeitalter

• D

Christian-D. Schönwiese Universität Frankfurt/Main

Institut für Atmosphäre und Umwelt

© ESA/EUMETSAT: METEOSAT 8 SG – multi channel artificial composite colour image, 23-5-2003, 12:15 UTC

Beobachtungsindizien

und Ursachen

Jahrestagung 2005 der DPG

:

Vollständiger Vortrag von Prof. Schönwiese steht im AKE-Archiv:

Vortrag: DPG2005-AKE_Berlin_Vortrag: SyKE 1.4

Direkt

zu den Präsentationsfolien.

zum Text für den Vortragsband (Herausgeber: Prof. Keilhacker)

Der Vortragsband erscheint voraussichtlich im Herbst 2005 und ist auch im AKE-Archiv online verfügbar.

Gletscher als Klimaänderungsindikatoren

Pasterze, Hohe Tauern, Großglocknerregion

um 1900 ²⁰⁰⁰

Seit 1850 haben die Alpengletscher ca. 50 % ihres Volumens verloren

(Häberli et al., 2001).

Trendanalysen

zur bodennahen Global Temperatur 1856 -2004

Jahrestagung 2005 der DPG

:

Vollständiger Vortrag von Prof. Schönwiese steht im AKE-Archiv:

http://www.

Industriezeitalter, globale Perspektive

Datenquelle: Jones et al., 2005; IPCC, 2001 (erg.); Analyse: Schönwiese, 2004

Global-Temperatur (bodennah) Jahresanomalien 1856 – 2004

(relativ zu 1961 – 1990)

1864 1907

1944

1998

1990

1956

1976

Quelle: IPCC, 2001; CRU (Jones et al.), 2005; bearb.

Global-Temperatur (bodennah) Jahresanomalien 1856 – 2004

(relativ zu 1961 – 1990)

1864 1907

1944

1998

1990

1956

1976

Trendanalyse

1856-2000: +0,6 °C (0,04/Dek.)

Global-Temperatur (bodennah) Jahresanomalien 1856 – 2004

(relativ zu 1961 – 1990)

1864 1907

1944

1998

1990

1956

1976

Trendanalyse

1856-2000: +0,6 °C (0,04/Dek.) 1901-2000: +0,7 °C (0,07/Dek.)

Quelle: IPCC, 2001; CRU (Jones et al.), 2005; bearb.

Industriezeitalter, globale Perspektive

1864

Global-Temperatur (bodennah) Jahresanomalien 1856 – 2004

(relativ zu 1961 – 1990)

1907

1944

1998

1990

1956

1976

Trendanalyse

1856-2000: +0,6 °C (0,04/Dek.)

1901-2000: +0,7 °C (0,07/Dek.)

1981-2000: +0,3 °C (0,17/Dek.)

Temperatur in der Stratosphäre nimmt ab

Jahrestagung 2005 der DPG

:

Vollständiger Vortrag von Prof. Schönwiese steht im AKE-Archiv:

http://www.

Ein Blick in die Stratosphäre

Global gemittelte Temperatur der Stratosphäre (16 - 24 km)

Anomalien 1960-2002 (relativ zu 1958-1977)

und einige explosive Vulkanausbrüche

Trend: - 1,9 °C

Rekonstruktion der Temperatur der Nord-Hemisphäre

seit 1 AD

Jahrestagung 2005 der DPG

:

Vollständiger Vortrag von Prof. Schönwiese steht im AKE-Archiv:

http://www.

Modellsimulationen Rekonstruktionen

Langzeitaspekt: Nordhemisphäre - Temperatur

Modellsimulationen

Jahr

... und noch eine Alternative:

Abb. 2: Ähnlich Abb. 1,

jedoch neuere alternative Rekonstruktion (nach Moberg et al. 2005, verändert), welche die letzten beiden Jahrtausende abdeckt.

Dabei kommen das

warme Klima des Spätmittelalters (ca. 900-1200)

Kleinen Eiszeit (ca. 1550-1850)

Es bleibt aber auch in dieser Perspektive bei der sehr bemerkenswerten Erwärmung seit ca. 1850.

Übersicht beobachteter Klimatrends in Deutschland

Quellen: Rapp, 2000; Schönwiese, 2003; ergänzt

Jahrestagung 2005 der DPG

:

Vollständiger Vortrag von Prof. Schönwiese steht im AKE-Archiv:

http://www.

Übersicht beobachteter Klimatrends in Deutschland

Quellen: Rapp, 2000; Schönwiese, 2003; ergänzt

Vergleich Sommer-Temperatur/Niederschlag

DWD, Schönwiese et al., 2003

Korrelation: - 0,464 (21,5 %)

°C

mm

Temperaturanomalien Sommer (JJA) 2003

relativ zu 1961-1990 in K (Farben) bzw. in Vielfachen der Standardabweichung (Isolinien), nach Schär et al., 2004

Todesopfer (Europa): 27000 (F 14800, I 4000, D 3500, ...)

Volkswirtschaftl. Schäden (Europa): 13 Mrd. EURO

Der Weg zur Ursachendiskussion

Strahlungsantriebe (troposphärisch, nach IPCC, erg.)

Quelle: IPCC, 2001, ergänzt; hier nach Schönwiese, 2003

?

Industriezeitalter (ca. 1750/1800 bis 2000)

Flecken als Indikatoren der Sonnen- aktivität

Wie groß ist der

Strahlungs- effekt?

Parallel zu den Sonnen- flecken schwankt die

Sonneneinstrahlung

Satellitenmessungen der Sonneneinstrahlung

1980

0,1%

(Quelle: SIDC, Brüssel)

Strahlungsantriebe und Klimasignale

Klimafaktor Strahlungsantrieb TGL-Signal TDH-Sig. Signalstruktur Treibhausgase, TR + 2,1 - 2,8 Wm^-2 0,9 - 1.3 K 1,5 K Progressiver Trend Sulfataerosol, SU - 0,4 - 1,5 Wm^-2 0,2 - 0,4 K 0,6 K Uneinheitl. Trend Kombiniert, TR+SU + (0,6 - 2,4 Wm^-2) 0,5 - 0,7 K 0,8 K Uneinheitl. Trend Vulkaneruptionen - max. 1-3 Wm ^–2 * 0,1 - 0,2 K 0,2 K Episodisch (1-3 a) Sonnenaktivität + 0,1 - 0,5 Wm^-2 0,1 - 0,2 K 0,6 K Fluktuativ (+Trend?) ENSO (SOI) ** - 0,2 - 0,3 K - Episodisch (n mon) NAO *** - - 1,1 K Quasi-fluktuativ

Multiple Korrelation rm: 0.91 (83%) 0.62 (39%)

* Pinatubo-Ausbruch 1991: 2,4 Wm^-2, 1992: 3,2 Wm^-2, 1993: 0,9 Wm^-2 (McCormick et al. 1995) ** El Niño / Southern Oscillation (Southern Oscillation Index)

*** Nordatlantik-Oszillation

IPCC, 2001; McCormick et al., 1995; Walter und Schönwiese, 1999, 2002

Signale: T_Global und TDeutschland

Tab. 3: Störung des Strahlungsgleichgewichts (Strahlungsantriebe, global gemittelt,

Troposphäre; ((+) = Erwärmung, (-) = Abkühlung) durch die angegebenen Klimafaktoren,

vorindustriell (ca. 1750/1800) bis heute (nach IPCC 2001, ergänzt, vgl. auch Schönwiese 2003),

und entsprechende Temperatureffekte (Signale)

nach statistischen Modellabschätzungen (neuronale Netze) für die bodennahe Mitteltemperatur und zwar

global (1856-1998) („TGL –Signal“)

bzw. Deutschland (1865-1997) („TDH –Signal“)

Folgerungen

• Im Industriezeitalter ist, global gemittelt, eine markante bodennahe Erwärmung aufgetreten. Ursache ist, vor allem in den letzten Jahrzehnten, höchstwahrscheinlich der Mensch ( „anthropogener Treibhauseffekt“).

• Dies trifft auch auf die stratosphärische Abkühlung zu.

• Die Struktur dieser Klimaänderung ist jedoch räumlich- jahreszeitlich sehr differenziert.

• Dies gilt noch weit ausgeprägter für den Niederschlag.

• In Deutschland ist vor allem ein Trend zu wärmeren und niederschlagsreicheren Wintern erkennbar, aber auch ein Trend zu heißeren (und trockeneren?) Sommern.

• Zum Teil sind diese Klimaänderungen mit häufigeren Extremereignissen verbunden, jedoch wiederum in sehr unterschiedlicher regional-jahreszeitlicher Ausprägung.

• Die sich daraus ergebenden Risiken für die Zukunft erfordern baldigen und effektiven Klimaschutz

• sowie weitere intensive Klimaforschung.

© J. Flückiger 2002

650,000 Years of Greenhouse Gas

Concentrations from an Antarctic Ice Core

T.F. Stocker, U. Siegenthaler, R. Spahni

and the Bern and LGGE Teams

Jahrestagung 2005 der DPG

:

Vollständiger Vortrag von Prof. Stocker steht im AKE-Archiv:

Vortrag: DPG2005-AKE_Berlin_Vortrag: SyKE 1.2

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Der Vortragsband erscheint voraussichtlich im Herbst 2005 und ist dann auch im AKE-Archiv online verfügbar.

NGRIP



 GRIP

Greenland Ice Sheet Project (1989 - 1993)

EPICA DML



EPICA Dome C

 EPICA

European Project for Ice Coring in Antarctica (1996 - 2007)

-54°C, 3233 m asl -45°C, 2892 m asl

6.4 cm(H

O)/yr

2552.6 m

3270.2 m

total: 5822.8 m ice

~ 890‘000 years

Jahrestagung 2005 der DPG

:

Vollständiger Vortrag von Prof. Stocker steht im AKE-Archiv:

http://www.

accumulation

melt

Alter Tiefe

flowlines

Greenland: ~120,000 years

Antarctica: ~890,000 years

bubbles in the ice contain air

samples at time of closure

Dome Concordia (Antarctica): 740,000 years of climate change

WARM

COLD

WARM ??

(Petit et al., 1999)

CH

and temperature 450‘000 years ago

T

CH

??

CO

and temperature 450‘000 years ago

(Siegenthaler et al., unpub.)

CO

??

T

MIS 11 MIS 12 MIS 13

pre-Vostok CO

and CH

Implications of ice core measurements for the current debate on greenhouse

gas concentrations ?

CO

during the last 50 years

(NOAA 2004)

CO

and CH

during the last 1000 years

CO

higher than ever during the last 650,000 years

(Petit et al, 1999, Bern, NOAA)

The atmospheric CO

concentration is 27%

higher than ever during the last 650,000

years — and continues to increase

Jahrestagung 2005 der DPG

:

Vollständiger Vortrag von Prof. Visbeck steht im AKE-Archiv:

Vortrag: DPG2005-AKE_Berlin_Vortrag: SyKE 1.3

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Der Vortragsband erscheint voraussichtlich im Herbst 2005 und ist dann auch im AKE-Archiv online verfügbar.

Experiments on Ocean CO2 Sequestration

Peter G. Brewer

Monterey Bay Aquarium Research Institute

Jahrestagung 2005 der DPG

:

Vollständiger Vortrag von Dr. Peter Brewer, USA, steht im AKE-Archiv:

Vortrag: DPG2005-AKE_Berlin_Vortrag: SyKE 2.1

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Der Vortragsband erscheint voraussichtlich im Herbst 2005 und ist dann auch im AKE-Archiv online verfügbar.

From Hanisch (1998) Typical 1990s cartoon sketch of ocean CO

disposal scenarios.

The field has changed

enormously over the last 4 years. Significant field,

laboratory, and numerical experiments have been carried out, programs created, and major

international conferences exist on CO

disposal

technologies.

The FACE system in Wisconsin as an example of a CO₂ enrichment expt.

of very large scale. For oceanic studies the different fluid dynamics, phase behavior, and biogeochemical systems studied might dictate arrays of 1-10%

of this size, but would require at least as many replicates.

Direct Observation of the Oceanic CO

Increase – Brewer (1978)

This paper was the first explicit recovery of the ocean fossil fuel signal. It was criticized since the signal was so small compared to background that the errors might be large. Yet this remains the

foundation of all modern signal recovery techniques.

The method was first applied to a south Atlantic Geosecs leg. Over 25 years later

From Sabine et al. 2002:

JGOFS/WOCE survey data. Pacific meridional section.

Fossil fuel signal has penetrated to

>1000m. Surface values reach

50mol/kg (2.2 mg/kg). The inventory is 44.55 Pg C in 1994.

We have disposed of ~ 163 billion tons of CO₂ in Pacific Ocean waters.

The ocean now has taken up ~500 GT of fossil fuel CO₂.

Global surface ocean CO₂ disposal is now about 20-25 million tons per day - about 1 million tons per hour.

Ocean CO

“Disposal” Today

14

C

Fossil Fuel CO

pCFC-12

Jahrestagung 2005 der DPG

:

Vollständiger Vortrag von Prof. Brewer steht im AKE-Archiv:

http://www.

Sunset over an ocean now > 0.1 pH units lower than pre-industrial.

About 50% of the 500 billion tons of fossil fuel CO₂ now stored in the ocean is in the upper 250m.

With thanks to the Deutschen Physikalischen Gesellschaft for the kind