Klimawandel und seine Ursachen

(1)

Klimawandel und seine Ursachen

IPCC (Intergovernmental Panel of Climate Change) Report 2007

Dr.-Ing. Hans Oerter

Alfred-Wegener-Institut für Polar- und

Meeresforschung in der Helmholtzgemeinschft (HGF)

Beitrag zu Vorl. Wirtschaftsethik, Hochschule Bremerhaven, 4. April 2008 Hans.Oerter@awi.de

Beitrag zu Vorl. Wirtschaftsethik, Hochschule Bremerhaven, 4. April 2008

(2)

1) Was ist Klima ?

2) Wie hat sich das Klima in der Vergangenheit geändert ? 3) Was sind Ursachen für

Klimaänderungen ?

4) Status quo und Szenarien für die Zukunft (IPCC Report 2007)

(3)

1) Was ist Klima ?

Klima (griech.) = Neigung Wetter: heute

Witterung: Woche bis Monat

Klima: 30 Jahre (1961-1990)

(4)

Erde

Klima (griech.) = Neigung

Sonne

Energie pro Fläche

N

S

(Nordwinter)

4 3

2

(5)

Aus: Brockhaus Enzyklopädie, F.A. Brockhaus, Mannheim, 19. Aufl., 1990

Die Klimazonen der Erde nach W. Köppen

Golfstrom

(6)

2) Wie hat sich das Klima in

der Vergangenheit geändert ?

2.2 Eis als Archiv für Klimaänderungen 2.1 Temperaturänderungen

in den letzten 1000 und 100 Jahren

2.3 Tiefe Eiskernbohrungen in der Antarktis (und in Grönland)

(7)

Daten von Thermometern (rot)

und von Baumringen, Korallen, Eiskernen sowie historischen Aufzeichnungen (blau)

2.1 Änderung der Lufttemperatur

Abweichung der T emperatur (°C) vom Mittel der Jahr e 1961-1990

Pieter Brueghel d.J.

(1564-1638) Mittel 1961-1990

+ 0.4 °C

global

+ 0.7 °C

Nordhem.

(8)

Pieter Brueghel d.J. (1564-1638): Winterlandschaft mit Vogelfalle I, 1601.

Kunsthistorisches Museum Wien

(9)

Jahresmittel der Lufttemperaturen in Deutschland von 1901 bis 2006. Der lineare Trend weist einen Anstieg (Erwärmung) um 0,9 °C aus.

Quelle: G. Müller-Westermeier, Deutscher Wetterdienst: Klimawandel in Deutschland - DWD nennt neueste Zahlen und Fakten (2007). (http://www.dwd.de)

1961 - 1990

(10)

zum Klima von Bremen

Quelle: www.dwd.de

Beitrag zu Vorl. Wirtschaftsethik, Hochschule Bremerhaven, 4. April 2008 Quelle: www.dwd.de

1961-1990 = 30 Jahre = Klima

Tagesmittel

Monatsmittel

(11)

zum Klima von Bremen

Tagesmittel Monatsmittel

Jahres-

mittel

(12)

zum Klima von Bremen

Tagesmittel

Monatsmittel

(13)

zum Klima von Bremen

Quelle: www.dwd.de

1991-1996 (6 Jahre)

Abkühlung 0.7 °C pro 10Jahre

(14)

Beitrag zu Vorl. Wirtschaftsethik, Hochschule Bremerhaven, 4. April 2008 11

10

9

8

7

Lufttemperatur (°C)

2008 2006

2004 2002

2000 1998

1996 1994

1992 1990

Zeit (Jahre AD)

Lufttemperatur in 2m Höhe für Bremen 1991-2007

1961-90:

8.8 °C

zum Klima von Bremen

Quelle: www.dwd.de

1991-2000 (10 Jahre)

Abkühlung 0.7 °C pro 10Jahre

Erwärmung 1.2 °C pro 10Jahre

(15)

Beitrag zu Vorl. Wirtschaftsethik, Hochschule Bremerhaven, 4. April 2008 11.0

10.5

10.0

9.5

9.0

8.5

8.0

7.5

Lufttemperatur (°C)

2008 2006

2004 2002

2000 1998

1996 1994

1992 1990

Zeit (Jahre AD)

Lufttemperatur in 2m Höhe für Bremen 1991-2007

1961-90:

8.8 °C

1991-2007:

9.6 °C

zum Klima von Bremen

Quelle: www.dwd.de

Erwärmung 1.2 °C pro 10Jahre

1991-2007 (17 Jahre) Erwärmung 0.7 °C pr

o 10Jahr e

Abkühlung 0.7 °C pro 10Jahre

(16)

2.2 Eis als Archiv für Klimaänderungen

(17)

(18)

Ein Eisschild baut sich aus über

einander liegenden Jahresschichten auf.

fotos: hans oerter

(19)

Mt. Pinatubo 1991 foto: NOAA

Das Klima-Archiv Eis speichert Informationen zu:

Lufttemperatur

Aerosole

Gasgehalt in der Atmosphäre ^N ² ^O

H 2 O 2

O 2

CO 2

CH 4

(20)

Das “Isotopen-Thermometer” ( δ ¹⁸ O)

Sommer/warm

Winter/kalt

2005 2004 ‘03 2002 2001 2000 1999 1998 ‘97 ‘96 1995

-44.6 °C -50.9 °C -35.1 °C

(21)

2.3 Tiefe Eiskernbohrungen in der Antarktis (und in Grönland)

(22)

Kohnen

Dome C

Vostok Dome A Dome F

Law Dome

Talos D.

Taylor D.

Siple D.

Byrd Siple St.

Dyer Pl.

B15 Berkner Is.

Südpol

layout: w. rack, h. oerter, AWI

EPICA-DML,

2774m, >250 ka

JARE

3029m, >700 ka

Russl., F, US

3600m, 420 ka

China,

^geplant

EPICA-DC,

3270m, 890 ka

I, F, D, UK Weddellmeer

Rossmeer Antarktische

Halbinsel

Eiskerntief- bohrungen in

der Antarktis

(23)

foto: hans oerter,

Wie bohrt man einen tiefen Eiskern?

Logistik und Bohrtechnik

(24)

10° W 0° 10°E

20°W 30°W

74°S 72°S 70°S 68°S

74°S 72°S 70°S

76°S

3000 2500

2000 1500

1000 500

500 1000 1500 2000

2500 3000

Neumayer

SANAE IV

Troll

Wasa

Kottas

Camp DML05

Amundsenisen

Wegenerisen

Brunt- schelfeis

Riiser-

Schelfeis

Larsen-

Heimefrontf.

Kirwanv.

H.U.Sverdrupf.

Dronning-Maud-Land

Ritscherflya

Weddellmeer

^Ekström-_schelfeis

Jutulstraumen

0 km 500

SANAE

Hall

III

ey

Nowolaserewskaja

Meer Schelfeis Inlandeis, gegründetes Eis 2000 Höhenlinie Aufsetzlinie Großbritannien

Traversenrouten: Schweden Deutschland Norwegen

Kohnen

Kohnen

Südpol

(25)

10° W 0° 10°E

20°W 30°W

74°S 72°S 70°S 68°S

74°S 72°S 70°S

76°S

3000 2500

2000 1500

1000 500

500 1000 1500 2000

2500 3000

Neumayer

SANAE IV

Troll

Wasa

Kottas

Camp DML05

Amundsenisen

Wegenerisen

Brunt- schelfeis

Riiser-

Schelfeis

Larsen-

Heimefrontf.

Kirwanv.

H.U.Sverdrupf.

Dronning-Maud-Land

Ritscherflya

Weddellmeer

^Ekström-_schelfeis

Jutulstraumen

0 km 500

SANAE

Hall

III

ey

Nowolaserewskaja

Meer Schelfeis Inlandeis, gegründetes Eis 2000 Höhenlinie Aufsetzlinie Großbritannien

Traversenrouten: Schweden Deutschland Norwegen

Kohnen

Kohnen

fotos: hans oerter

(26)

foto: hans oerter, 2005

Novolazerewskaja Airfield, Antarktis

(27)

Ankunft bei Kohnen (9.Jan.08)

Basler BT67 (DC-3)

(28)

EPICA-Bohrcamp Kohnen-Station

(29)

W er k statt

Gener ator Schneeschmelz e

2 Schla fr äume á 4 P er s.

Sa nitär conta iner K üche Messe Funk, PC, e-ma il

Kohnen-Station

75°S, 0 °E, 2882 m

Zum Bohr

en

(30)

W er k statt

Gener ator Schneeschmelz e

2 Schla fr äume á 4 P er s.

Sa nitär conta iner K üche Messe Funk, PC, e-ma il

Kohnen-Station

(31)

Im Drill Trench: der Bohrturm

(32)

The drilling device

Hüllrohr

Kernrohr & Bohrkrone Bohrturm

Motor & Elektronik Antitorque

innen: Kammer f. Bohrmehl

Der Bohrer

(33)

Erste Inspektion des frischen Kerns

(34)

Sägen auf 1-Meter-Stücke

^foto:

hans oerter, 2006

(35)

Twin-Otter von British Antarctic Survey (BAS)

(36)

Probenzuteilung aus dem Eiskern

33 x 33 mm

15 mm 24 mm

54 mm 44 mm

55 mm

98mm

10 mm

Dünnschnitte

CFA δ ¹⁸ O

10 Be Archiv

Gase, Staub

(37)

Antarctic ice core records: Vostok and EPICA CO

₂

, CH

₄

and D D

Petit et al., 1999 (Vostok), Siegenthaler et al., 2005 (Dome C - CO₂), Spahni et al., 2005 (Dome C - CH₄), EPICA community members, 2004 (DD)

180 210 240 270 300

CO 2 (ppmv)

-450 -420 -390

Cold Warm

DD ice (‰)

300 400 500 600 700

0 200 400 600 800

Age / kyr BP CH 4 (ppbv)

EPICA Dome C data Vostok (black) and Dome C (blue) data

Vostok (black) and Dome C (blue) data

EPICA data are plotted on EDC2, Vostok data on GT4 timescale

100 300 500 700

heute

vor 1850 AD heute 375

(38)

Jedes antarktische Isotopen Maximum (AIM) im EDML- Kern entspricht einem DO Ereignis in Grönland

(NGRIP)

In der Antarktis beginnt die

Erwärmung in einer Kaltphase (Stadial) des Nordens, die Abkühlung in

einer Warmphase (Interstadial)

AIM

DO

Quelle: EPICA community members: Nature ,Vol. 444 , November 9, 2006)

Vergleich Antarktis (EDML) - Grönland (NGRIP)

(39)

3) Was sind die Ursachen für Klimaänderungen ?

3.1 “Orbital forcing”

3.2 Albedo der Erdoberfläche 3.3 Treibhausgase

3.4 Bevölkerungswachstum

(40)

Sonne

23.5°

Erde

Erdschiefe Exzentrizität

Präzession

4. Jan. 3. Juli

Erdumlaufbahn Erdumlaufbahn

22-24.5°

(23.000 Jahre)

(100.000 Jahre) (41.000 Jahre)

3.1 “Orbital forcing”

(41)

5040 3020 100

x10

-3

-800 -700

-600 -500

-400 -300

-200 -100

0

Kilo-Jahre vor heute (1950 A.D.) 25.0

24.0 23.0 22.0

-40-2020400

x10

-3

500 480 460 440 420 400

Exzentrizität

Schiefe

Präzession

Einstrahlung (W/m ²) 65° N, Juli

65° S, Januar

Quelle: Berger & Loutre (1991), Quatern.Sci.Rev, 10(4)

Die Sonneneinstrahlung ändert sich mit der Zeit

(42)

3.2 Albedo der Erdoberfläche

(Rückstrahlungsvermögung einer Oberfläche)

foto: h. oerter, 1994

(43)

Albedo der Erdoberfläche

Schnee ~80 % Wald ~20% Wasser~5 %

foto: h. oerter, 2007 foto: h. oerter, 1996 foto: h. oerter, 1996

(44)

Treibhauseffekt

Erde

Atmosphäre

kurzwellig langwellig

Sonne

H 2 O

N 2 O CO 2

CH 4

+15°C

mit

-18°C

ohne

Treibhausgase

Schichtdicke Atmosphäre nicht maßstäblich!

3.3 Treibhausgase

(45)

Treibhauseffekt

Erde

Atmosphäre

H 2 O

kurzwellig langwellig

Sonne

Schichtdicke Atmosphäre nicht maßstäblich!

CO 2

CH 4

N 2 O

(46)

46

Kohlendioxid-Gehalt der Atmosphäre

Messung an Luftproben

seit 1958

Summary for Policymakers IPCC WGI Fourth Assessment Report

Page 3 of 18

(23.5 [22.0 to 25.0] GtCO ₂ ) per year in the 1990s, to 7.2 [6.9 to 7.5] GtC (26.4 [25.3 to 27.5] GtCO ₂ ) per year in 2000–2005 (2004 and 2005 data are interim estimates). Carbon dioxide emissions associated with land-use change are estimated to be 1.6 [0.5 to 2.7] GtC (5.9 [1.8 to 9.9] GtCO ₂ ) per year over the 1990s, although

these estimates have a large uncertainty. {7.3}

FIGURE SPM-1. Atmospheric concentrations of carbon dioxide, methane and nitrous oxide over the last 10,000 years (large panels) and since 1750 (inset panels). Measurements are shown from ice cores (symbols with different colours for different studies) and atmospheric samples (red lines). The corresponding radiative forcings are shown on the right hand axes of the large panels. {Figure 6.4}

Quelle: IPCC, Climate Change 2007: The Physical Basis, Summary for Policy Makers (www.ipcc.ch)

Zeit (Jahre vor 2005)

heute

Messung an Eisproben

(47)

Quelle: IPCC, Climate Change 2007: The Physical Basis, Summary for Policy Makers (www.ipcc.ch) Beitrag zu Vorl. Wirtschaftsethik, Hochschule Bremerhaven, 4. April 2008

(48)

3.4 Wachsende Weltbevölkerung

Quelle: Der Fischer Weltalmanach 2004, Frankfurt a.M. (2003)

(49)

4) Status quo und Szenarien für die Zukunft (IPCC Report 2007)

4.1 Lufttemperatur 4.2 Meeresspiegel

4.3 Gesellschaftliche und

wirtschaftliche Veränderungen

www.ipcc.ch

(50)

Informationen aus dem IPCC- Report 2007:

Erhöhung der mittleren globalen Lufttemperatur

18cm 38cm

23cm 51cm Meeresspiegelanstieg

Mittel 1980-1999

CO

2

konstant wie 2000 AD

4.1

(51)

Treibhausgase oder Änderung Erdumaufbahn?

(52)

Gletscher und Eiskappen

Grönland Antarktis

Informationen aus dem IPCC- Report 2007:

Meerespiegelerhöhung und Ursachen

1961-2003

mm pro Jahr

38.2%

45.4%

4.5%

12.7%

0.42 ±0.12

0.50 ±0.18

0.05 ±0.12 0.14 ±0.41

1993-2003

mm pro Jahr

57.1%

27.5%

7.5%

1.6 ±0.5

0.77 ±0.22 0.21 ±0.35 0.21 ±0.35

Summe Modell: 1.1 ±0.5

Summe Messung: 1.8 ±0.5

Differenz: -0.7 ±0.5

(100%) 2.8 ±0.7 3.1 ±0.7 -0.3 ±1.0

(100%)

Ozean - Ausdehnung durch Erwärmung

4.2

(53)

Quelle: IPCC, Climate Change 2007: Impacts,Adaptation and Vulnerablity, Summary for Policy Makers (www.ipcc.ch)

4.4 Gesellschaftliche und wirtschaftliche

Veränderungen

(54)

Klimawandel und seine Ursachen