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10.11.2003 Geographische Gesellschaft zu Hannover 10. November 2003 Das Klima des 21. Jahrhunderts - Einsichten und Aussichten von Prof. Dr. W. Endlicher.

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1 Geographische Gesellschaft zu Hannover 10. November 2003 Das Klima des 21. Jahrhunderts - Einsichten und Aussichten von Prof. Dr. W. Endlicher Geographisches Institut Humboldt-Universität zu Berlin

2 Inhalt des Vortrages 1. Einführung 2. Natürliche Klimaschwankungen 3. Die Eingriffe des Menschen in das Klimasystem 4. Was ist bereits passiert? 5. Wie geht es weiter: Vorwärts in eine Superwarmzeit oder zurück ins Eiszeitalter? Mögliche Szenarios

3 Einführung

4 Das Klimasystem der Erde Hupfer, P. (1996)

5 Hupfer, P. (1996) Charakteristische Zeitkonstanten für die Bestandteile des Klimasystems

6 Zeit- und Raumdimensionen im Klimasystem

7 Die Zusammensetzung der Erdatmosphäre

8 Hupfer, P. (1996) Zusammensetzung trockener Luft in der Homosphäre

9 Cubasch, U. und D. Kasang (2000) Strahlungshaushalt der Atmosphäre

10 Absorptionsbanden der wichtigsten klimawirksamen Spurengase Schönwiese, Ch.-D. (2003) in Meeresspiegelniveau in 11km Höhe Aufschlüsselung nach den einzelnen Gasen in Meeresspiegelniveau

11 Natürliche Klimaschwankungen

12 Übersicht über die wichtigsten natürlichen Ursachen von Klimaänderungen Schönwiese, Ch.-D. (2003)

13 Sonnenfleck am 14. Juni 1989 Wanner et al. (2000)

14 Sonnenflecken 11jähriger Zyklus mehr Sonnenflecken => wärmer

15 Die oberflächennahe ozeanische Zirkulation Hupfer, P. (1996)

16 Cubasch, U. und D. Kasang (2000) Der ozeanische Conveyor Belt (thermo-haliner Wasserkreislauf)

17 Klimatische Folgen eines Vulkanausbruchs Cubasch, U. und D. Kasang (2000)

18 Ausbruch des Pinatubo, 1991

19 Vermutlicher Temperaturverlauf der bodennahen Atmosphäre seit Entstehung der Erde Schönwiese, Ch.-D. (1992) heutiger Temperatur- wert 15,5°C Unsicherheits- bereich

20 Nordhemisphärisch gemittelte bodennahe Lufttemperatur-Variationen in der letzten Jahrmilliarde Schönwiese, Ch.-D. (1994) I 1 : Quartäres Kaltzeitalter A 1 : Akryogenes Warmklima, hier Devon bis Tertiär I 2 : Permokarbonisches Kaltzeitalter

21 Nordhemisphärisch gemittelte bodennahe Lufttemperatur-Variationen in der letzten Jahrmillion Schönwiese, Ch.-D. (1994) W 1 : Neo-Warmzeit (Holozän, Postglazial) C 1 : Würmkaltzeit (Glazial) W 2 : Eem-Warmzeit (Interglazial)

22 Nordhemisphärisch gemittelte bodennahe Lufttemperatur-Variationen in den letzten Jahren Schönwiese, Ch.-D. (1994) W 1 : Neo-Warmzeit (Holozän, Postglazial) C 1 : Würmkaltzeit (Glazial) W 2 : Eem-Warmzeit (Interglazial)

23 Nordhemisphärisch gemittelte bodennahe Lufttemperatur-Variationen in den letzten Jahren Schönwiese, Ch.-D. (1994) O K : Modernes Optimum P J : Kleine Kaltzeit O J : Mittelalterliches Optimum O H : Holozänes Optimum

24 Nordhemisphärisch gemittelte bodennahe Lufttemperatur-Variationen in den letzten 1000 Jahren Schönwiese, Ch.-D. (1994) O K : Modernes Optimum P J : Kleine Kaltzeit O J : Mittelalterliches Optimum O H : Holozänes Optimum

25 Verlauf der relativen Abweichungen der Lufttemperatur und des Niederschlags für die gesamte Erdgeschichte Hupfer, P. (1996) Lufttemperatur heute kalt warm Niederschlag heute trocken feucht Quartär Tertiär Meso- zoikum Paläo- zoikum Präkam- brium 1, Millionen Jahre Känozoisches Kaltzeitalter Permokarbonisches Kaltzeitalter Jungordovizisches Kaltzeitalter Jungproterozoisches Kaltzeitalter Huronisches Kaltzeitalter

26 Unterschiedliche jahreszeitliche Positionen der Erde im Perihel bzw. Aphel während des Präzessionszeitraumes von Jahren Jossaume, S. (1996) Sonnenwende 22. Dezember Sonnenwende 22. Juni Frühlingsanfang 21. März Herbstanfang 23. September heute vor Jahren

27 Neigung der Erdachse Himmelsjahr (2000) Himmels- nordpol Erdachse Äquator Neigung der Erdachse vor rund 500 Mio. Jahren Neigung der Erdachse heute

28 Änderungen der Exzentrizität der Erdbahn Oeschger, H. (1987)

29 Unterschiedliche Positionen der Erde, die zum Anwachsen bzw. Abschmelzen des Eises führen Oeschger, H. (1987)

30 Einstrahlung bei 65°N, Jahre vor heute bis Jahre nach heute, Mitte Juni Berger, A. und Loutre, M.F. (1996)

31 Die Eingriffe des Menschen in das Klimasystem

32 Zeittafel zum anthropogenen Zusatztreibhauseffekt (I) 1827 Fourier: Erklärung des natürlichen Treibhauseffektes (CO 2 ) 1896 Arrhenius: anthropogener Zusatztreibhauseffekt (2,4-3 fach CO °C) 1938 Callendar: CO 2 -Messungen und Erkennung des Anstiegs (Temperatur- zunahme) 1967 Manabe: Erste Klima-Modellrechnungen 1972 UN: Erste Klimakonferenz 1975 Manabe: Erste Klima-Zirkulationsmodellrechnung 1979 UN: Erste Weltklimakonferenz und Klima-Deklaration 1984/85 Cubachi/ Farmen: Entdeckung des stratosphärischen Ozonlochs 1987 Deutschland: Enquête-Kommission des Bundestages Vorsorge zum Schutz der Erdatmosphäre 1987Konferenz von Montréal

33 Zeittafel zum anthropogenen Zusatztreibhauseffekt (II) 1988 UN: IPCC-Einrichtung 1990 UN: Zweite Weltklimakonferenz (Genf) 1992 UN: Zweite Umweltkonferenz (UNCED; Rio de Janeiro) 1994 UN: Inkrafttreten der Klimarahmenkonvention am 21. März UN: Vertragsstaatenkonferenz in Berlin 1997 Konferenz in Kyoto

34 Anthropogene Emissionen Schönwiese, Ch.-D. (2003)

35 Die Entwicklung einiger Treibhausgase seit 1750 Hupfer, P. (1996)

36 Die Veränderung der Kohlendioxid-Konzentration seit dem Mittelalter Cubasch, U. und Kasang, D. (2000)

37 Methan-Konzentration Cubasch, U. und Kasang, D. (2000)

38 Hupfer, P. (1996) Globaler Methanhaushalt (in 10 6 t/a)

39 Natürliche Quellen für die Freisetzung von Methan Süßwassersediment Reisanbau Wiederkäuer

40 Trend der Konzentration einiger langlebiger anthropogener Spurengase und des Gesamtchlorgehalts in der Troposphäre Junge, A. (Hrsg.) (2002) SF 6 = Schwefelhexafluorid FCKW: F11 = CFCl 3 F12 = CF 2 Cl 2

41 Der Trend von CF 2 Cl 2 in der unteren Stratosphäre Junge, A. (Hrsg.) (2002)

42 Bodennahe Ozon-Konzentration

43 Anthropogen hervorgerufener Strahlungsantrieb als Basis der Temperaturerhöhung Cubasch, U. und Kasang, D. (2000)

44 Was ist bereits passiert?

45 Jahresanomalien der nordhemisphärisch gemittelten bodennahen Lufttemperatur Schönwiese, Ch.-D. (2003) Nordhemisphäre - Temperatur

46 Global gemittelte jährliche Beobachtungswerte der bodennahen Lufttemperatur Schönwiese, Ch.-D. (2002) Abweichung vom Mittelwert linearer Trend 10-jährig gemittelte Werte

47 Jahresanomalien der bodennahen Lufttemperatur ---- lineare Trends 1761 bis 1890 und jährig geglättete Daten Schönwiese, Ch.-D. (2003)

48 Lineare Trends der bodennahen Lufttemperatur in Europa Sommer Lozán, J., Graßl, H. und Hupfer, P. (1998) Abnahme + Zunahme

49 Lineare Trends der bodennahen Lufttemperatur in Europa Winter Lozán, J., Graßl, H. und Hupfer, P. (1998)

50 Lineare Trends der Niederschlagshöhe in Europa Sommer Lozán, J., Graßl, H. und Hupfer, P. (1998)

51 Lineare Trends der Niederschlagshöhe in Europa Winter Lozán, J., Graßl, H. und Hupfer, P. (1998)

52 Gleitendes Mittel (11 Jahre) der Häufigkeiten zonaler Großwetterlagen und der Großwettertypen Nord, Ost, Nordost und Südost Gerstengarbe (1998)

53 Häufigkeiten unterschiedlich temperierter Großwetterlagen Europas in % im Sommer (Juni-August) und Winter (Dezember-Februar) Hupfer, P. (1999)

54 jährig übergreifende Mittelwerte der Lufttemperatur und das Blattentfaltungsdatum der Roßkastanie (in Genf) Hupfer, P. (1996) Lufttemperatur Blattentfaltungsdatum

55 Veränderung der medianen Durchzugszeiten von Vögeln auf Helgoland zwischen 1961 und 1993 Lozán, J., Graßl, H. u. P. Hupfer (1998)

56 Jährliche Schlüpftermine in Erstbruten, Braunschweig, Lozán, J., Graßl, H. und Hupfer, P. (1998) KohlmeiseBlaumeise Kleiber

57 Anfälligkeit von Flora und Fauna für den Klimawandel IPCC (2001)

58 Küsten, an denen der relative Meeresspiegel im letzten Jahrhundert um mehr als 0,2 mm/a zugenommen hat bzw. zukünftig weiter zunehmen wird Eisma, D. (1995)

59 Einzelanteile am globalen Meeresspiegelanstieg (cm/100a) nach älteren und jüngeren Abschätzungen von IPCC und Vergleich mit dem säkularen Meeresspiegeltrend Lozán, J., Graßl, H. und Hupfer, P. (1998)

60 Längenschwankungen einiger ausgewählter Gletscher seit 1500 Nigardsbreen (Norwegen) Vatnajökull (Island) Gl. DArgentiere (Frankreich) unterer Grindelwaldgletscher (Schweiz) Rhonegletscher (Schweiz) Hintereisferner (Österreich)

61 Aufsummierte jährliche Zungenlängenänderungen ausgewählter Schweizer Alpengletscher Lozán, J., Graßl, H. und Hupfer, P. (1998) Gran Plan Névé Saleina Tschierva Gorner

62 Krimmler Kees 1982 und 1997

63 Gletscherrückgang in nur 15 Jahren

64 Wie geht es weiter: Vorwärts in eine Superwarmzeit oder zurück ins Eiszeitalter? Mögliche Szenarios

65 Entwicklung und Zukunftsprojektion der Weltbevölkerungszahl sowie Weltprimärenergie seit 1900 Schönwiese, Ch.-D. (2003) SKE = Steinkohle- einheiten

66 Entwicklung von Weltbevölkerungszahl und weltweitem Energieverbrauch

67 Abschätzungen der Weltmitteltemperaturerhöhungen in den nächsten Jahrzehnten

68 Anteilige Zusammensetzung des künftigen Meeresspiegelanstiegs aus thermischer Expansion und Verringerung von Eisreservoiren Lozán, J., Graßl, H. und Hupfer, P. (1998)

69 Gesamte Spannbreite für die künftige Meeresspiegelentwicklung Lozán, J., Graßl, H. und Hupfer, P. (1998)

70 Szenarien des IPCC für den Meeresspiegelanstieg Eisma, D. (1995)

71 Abschätzung des langfristigen Meeresspiegelanstiegs bis 2500 Lozán, J., Graßl, H. und Hupfer, P. (1998) IS92a Szenario bis 2100 vollständige Reduktion aller Treibhausgas- emissionen bis 2200

72 Änderungen in der Flächenausdehnung der Hauptklima- und Vegetationszonen Hupfer, P. (1996)

73 Aktuelle und veränderte Höhenzonierung der Vegetation in einem hypothetischen arktischen Gebirge Beniston, M. (1994) veränderte Gebiete

74 Aktuelle und veränderte Höhenzonierung der Vegetation in einem hypothetischen temperierten Gebirge Beniston, M. (1994) veränderte Gebiete

75 Aktuelle und veränderte Höhenzonierung der Vegetation in einem hypothetischen tropischen Gebirge Beniston, M. (1994) veränderte Gebiete

76 Gletscherschwund-Szenarien für die Schweizer Alpen heutige Ausgangslage A= Bündner Alpen, B=Südbündner Alpen, C= Glarner Alpen, D= Zentralschweizer Alpen, E= Berner Alpen, F= Walliser Alpen Maisch et al. (2000)

77 Gletscherschwund-Szenarien für die Schweizer Alpen Schneegrenzanstiegs-Szenario von m Maisch et al. (2000)

78 Gletscherschwund-Szenarien für die Schweizer Alpen Schneegrenzanstiegs-Szenario von m Maisch et al. (2000)

79 Gletscherschwund-Szenarien für die Schweizer Alpen Schneegrenzanstiegs-Szenario von m Maisch et al. (2000)

80 Szenario für die Gletscher des Vernagtferners

81 Wasserverfügbarkeit pro Person ausgewählter Staaten 1990 und 2025 nach Mintzer (Ed.) (1992)

82 Klimatologische Ereignistage für den Ballungsraum Berlin unter gegenwärtigen und veränderten Klimabedingungen Lozán, J., Graßl, H. und Hupfer, P. (1998)

83 Zusammenhang zwischen gefühlter Temperatur und Todesfällen Jendritzky (2003, unveröffentlicht)

84 LIndependant, 7. August 2003 Badische Zeitung, 19. August 2003

85 Vertiefende Literatur Cubasch, U. und D. Kasang (2000): Anthropogener Klimawandel, Gotha Lozán, J., Graßl, H. und Hupfer, P. (Hrsg.) (1998): Das Klima des 21. Jahrhunderts. Warnsignal Klima. Mehr Klimaschutz - weniger Risiken für die Zukunft, Hamburg Lozán, J., Graßl, H. und Hupfer, P. (Hrsg.) (2001): Climate of the 21 st century: Changes and risks, Hamburg Schönwiese, Ch.-D. (1992): Klima im Wandel, Stuttgart

86 Kontakt Prof. Dr. Wilfried Endlicher Humboldt-Universität zu Berlin Geographisches Institut Unter den Linden Berlin


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