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Klimawandel WS 05/06 Joachim Curtius Institut für Physik der Atmosphäre Universität Mainz CO 2 (ppm)

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Präsentation zum Thema: "Klimawandel WS 05/06 Joachim Curtius Institut für Physik der Atmosphäre Universität Mainz CO 2 (ppm)"—  Präsentation transkript:

1 Klimawandel WS 05/06 Joachim Curtius Institut für Physik der Atmosphäre Universität Mainz CO 2 (ppm)

2 Inhalt 1. Überblick 2. Grundlagen 3. Klimawandel heute: Beobachtungen 4. CO 2 5. Andere Treibhausgase 6. Aerosole und Wolken 7. Solare Variabilität 8. Erwarteter zukünftiger Klimawandel 9. Klimageschichte 10. Klimaschutz

3 Strahlungshaushalt kurzwellig langwellig [IPCC,2001]

4 einfaches Glashausmodell: Fläche A: Fläche B: Bilanz: Ergebnis: T A = -18°C, T B = 30°C T A entspricht T eff,Erde Modell: Atmosphäre = eine Fläche Erdoberfläche habe Albedo von 30% keine anderen Energietransporte natürlicher Treibhauseffekt qualitativ [Kraus, 2004]

5 Erweiterung des einfachen Glashausmodells: Fläche A: Fläche B: Ergebnis: für T B = 288 K, folgt T A = 242 K und A =0,78 für T B = 289 K, folgt T A = 243 K und A =0,79 Modell: Atmosphäre = eine Fläche Erdoberfläche habe Albedo a g keine anderen Energietransporte langwelliges "Fenster" mit Hilfe von A Wirkung von zusätzlichen Treibhausgasen [Kraus, 2004]

6 [IPCC,2001]

7 Strahlungsantrieb F: "Änderung der Strahlungsbilanz an der Tropopause durch Störung der Energieflüsse im Subsystem Erdoberfläche- Atmosphäre" (nach Schönwiese, IPCC-Def. komplizierter). negativer Strahlungsantrieb: Abkühlung positiver Strahlungsantrieb: Erwärmung semi-empirische Verknüpfung mit Temperatur der Erdoberfläche: Im langfristigen Gleichgewicht: Zeitverzögerung Klimaantwort Strahlungs- antrieb Parameter: Sensitivität (Rückkopplungen etc.) Änderung der Oberflächentemperatur

8 Inhalt 1. Überblick 2. Grundlagen 3. Klimawandel heute: Beobachtungen 4. CO 2 5. Andere Treibhausgase 6. Aerosole und Wolken 7. Solare Variabilität 8. Erwarteter zukünftiger Klimawandel 9. Klimageschichte 10. Klimaschutz

9 anthropogener Klimawandel: zwei Teile: A)Detektion B)Ursachen zuordnen

10 Fragestellungen: Um wieviel hat sich die Erde erwärmt? Ist diese Erwärmung ungewöhnlich? Haben Wasserdampf und Niederschlag zugenommen? Haben die Klimaextreme zugenommen? Sind die Beobachtungen von Klimaänderungen untereinanderkonsistent?

11 3. Klimawandel heute: Beobachtungen Temperaturentwicklung Erdoberfläche: "Hockeystick" Temperaturentwicklung Ozeane, Stratosphäre etc. Entwicklung von Eisflächen und Gletschern Entwicklung Niederschlag Regionale Entwicklungen, Stadtklima Entwicklung der Extremereignisse: Tropische Wirbelstürme Hitzewellen Überschwemmungen

12 Messnetz für bodennahe atmosphärische Daten [Schönwiese, 2003]

13 [IPCC,2001] wahrscheinlich wärmstes Jahrzehnt im letzten Jahrtausend Erwärmung im 20. Jahrhundert ist wahrscheinlich die größte im letzten Jts.

14 [IPCC, 2001] Rekonstruktion für NH nach Mann et al.,1999, aus Multi-Proxy-Analyse von Baumjahresringen, Korallen, Eisbohrkerne, Bohrlöchern, Aufzeichnungen, etc.

15 Weitere Rekonstruktionen [IPCC, 2001]

16 Vergleich: Simulationen von Storch et al., Science, 2004, mit Rekonstruktionen Mann, Bradley, Hughs, Nature, 1998 (MBH) MBH-Rekonstruktionen geben langfristige Schwankungen nicht richtig wieder?

17 Temperaturrekonstruktion aus Bohrkernen a) Prinzip b) 862 Rekonstruktionen weltweit c) gemittelte Rekonstruktion und Vergleich mit Messung a) c) b)

18 Temperaturtrends nach Zeitphasen [IPCC,2001]

19 Temperaturtrends nach Jahreszeiten [IPCC,2001]

20 Wärmegehalt und Temperaturen der Ozeane Links: Beobachtete (strichpunktiert, Levitus et al., Science, 2000) und modellierte (durchgezogene Linie, Barnett et al., Science, 2001) Zunahme des Wärmegehalts der Ozeane (obere 3000 m). Rechts: Temperaturzunahme der Ozeane, modelliert, (Barnett et al., Science, 2001) 1.5e22 J entspricht 1 W yr m -2

21 Derzeit: Nichtgleichgewicht der Energiebilanz Erde nimmt ~0.85 W/m 2 mehr auf als sie abgibt Temperatur der Erdoberfläche wird weiter steigen (+0.6°C), selbst wenn ab sofort keine weiteren Änderungen der atmosphärischen Konzentrationen! Wärmegehalt der Ozeane Hansen et al., Science 2005

22 Trend der Änderung der Tag-Nacht-Temperaturschwankungen: Tages-Minimumtemperaturen allgemein stärker gestiegen als Tages-Maximumtemperaturen [IPCC,2001]

23 Maximale Temperaturabweichungen Stadtzentrum - Umland Mittlere Temperaturabweichung: °C [Schönwiese, 2003]

24 Temperatur- entwicklung Stratosphäre: Ursachen: Ozonrückgang Wasserdampf- zunahme [Schönwiese, 2003]

25 Temperaturentwicklung obere Stratosphäre: 50 km Trend: minus 3-6°C in 20 Jahren [Shindell]

26 Zunahme von Wasserdampf am Erdboden [IPCC, 2001]

27 Zunahme von Wasserdampf in der Stratosphäre Ursachen: vielfältig, Methan H 2 O-Transport

28 Änderung des Niederschlags nach Regionen Zunahme des Niederschlags um %/Dekade über Land in mittleren Breiten der NH [IPCC, 2001]

29 Rhone- gletscher

30 Pasterze- gletscher

31 Gletscherrückgang [IPCC, 2001]

32 IPCC, 2001: Arktis Zunahme der Frühjahrstemperaturen in geringerem Maße Zunahme der Sommertemperaturen arktisches Meereis hat seit den 1950er Jahren im Frühling und Sommer um 10 bis 15% abgenommen Satellitenbeobachtungen zwischen 1978 und 1996 zeigen eine Abnahmen um 2,8% pro Dekade Ausdehnung der sommerlichen Schmelzperiode: von 57 Tagen im Jahre 1979 auf 81 Tage im Jahre 1998 durchschnittliche Eisdicke seit ca von 3,1 auf 1,8 m oder um 42% verringert

33 wissenschaftliche Hintergründe: Strahlungshaushalt Abnahme der Eisflächen um mind. 10% auf der Nordhalbkugel [IPCC, 2001]

34 Zusammenfassung: Zunahme der globalen mittleren Temperatur am Boden von 1901 bis 2000: +0.6°C mit 95%-Vertrauensintervall: 0.2°C drei Perioden: , , Zunahme des Wärmegehalts der Ozeane; T-Zunahme um 0.037°C/Dekade in obersten 300 m Ungleichgewicht der Erd-Energiebilanz: 0.85 W/m 2, weitere 0.6°C auch bei null Emissionen Rückgang von Gletschern und Landeis Arktisches Packeis in Ausdehnung und Dicke stark zurückgegangen bisher kein deutlicher Rückgang in antarktischen Temperaturen und Packeisausdehnung positive Temperaturtrends in der freien Troposphäre, aber kleiner als am Boden negative Temperaturtrends in der Stratosphäre Das letzte Jahrzehnt des 20. Jht. war das wärmste Jahrzehnt des letzten Jahrtausend. (P>90%) "Kleine Eiszeit" und "Mittelalterliche Warmzeit" nur in Europa und Nordost-Atlantik Zunahme der Bewölkung um ~2% über Land in mittleren Breiten der NH Zunahme des Niederschlags um %/Dekade über Land in mittleren Breiten der NH Zunahme des Niederschlags in den Tropen Extreme...

35 [IPCC, 2001]

36 Änderung der Wetterextreme [IPCC, 2001]


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