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

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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 1. Überblick Ziel der Vorlesung Einführung in die Thematik

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5 2. Grundlagen Klima Plancksches Strahlungsgesetz Strahlungshaushalt Treibhauseffekt: natürlich und anthropogen, CO 2, andere GHGs, Rückkopplungen Strahlungsantrieb Absorption durch atmosphärische Gase

6 Strahlungshaushalt Sonne: Oberfläche 5700°C Strahlung maximal im sichtbaren Bereich (0.4 – 0.8 µm) Erde: Oberfläche 15°C Strahlung maximal im infraroten Bereich (8 – 12 µm)

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8 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

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10 Schär et al., Nature, 2004 Zunahme der Extreme: Temperaturen im Sommer 2003 in der Schweiz

11 Webster et al., Science, 2005

12 Rhone- gletscher

13 wissenschaftliche Hintergründe: Strahlungshaushalt Abnahme der Eisflächen um mind. 10% auf der Nordhalbkugel

14 4. CO 2 Kohlenstoffkreislauf Entwicklung atmosphärisches CO 2 anthropogene Quellen des CO 2 : fossile Brennstoffe, Brandrodung etc. Senken des CO 2 : Ozeane, Land-Biomasse Zeithorizonte, Emissionsszenarien

15 CO 2 -Konzentration in der Atmosphäre

16 atmospärische CO 2 - Konzentrationen in verschiedenen Zeitskalen

17 Rondonia, 1970 1983 2000

18 global: 24,1 Mrd. t CO 2 aus fossilen Brennstoffen + 5,9 Mrd. t CO 2 aus Entwaldung Etwa 89% des Energiebedarfs aus fossiler Energie! Energiebedingte CO 2 -Emissionen 2002

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20 5. Andere Treibhausgase Methan (CH 4 ) Distickstoffoxid (N 2 O) FCKWs Ozon (O 3 ) Haushalte, Quellen, Entwicklung, GHG-Potentials, etc.

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23 6. Aerosole und Wolken Aerosole: Grundlagen, Lichtstreuung natürliche und anthropogene Quellen direkte Aerosoleffekte erster indirekter Effekt zweiter indirekter Effekt

24 Satellitenaufnahme (bei einer Wellenlänge von 3.7 µm) vom Pazifik an der Westk¨uste von Kalifornien. Der Satellit sieht eine fast kontinuierliche Wolkenbedeckung (grau) mit einer Anzahl von Linien (weiss/hell), die sich durch eine gröossere Reflektivitäat auszeichnen. Diese sogenannten Schiffsspuren (ship tracks) kommen durch die von den Schiffsmotoren ausgestossenen Aerosole zustande. Messungen haben gezeigt, dass die erhöhten Aerosolkonzentrationen zu einer höheren Konzentration vonWolkentröpfchen bei gleichzeitiger Reduktion der Wolkentröopfchengrösse führen, und damit zu der vom Satelliten beobachteten erhöhten Reflektivität dieser Wolken. Aerosolpartikel: Einfluss auf Wolken

25 7. Solare Variabilität Sonnenzyklen, Sonnenflecken mögliche Klimaeinflüsse durch Änderung der Strahlungsintensität oder Beeinflussung der galaktischen kosmischen Strahlung weitere externe Klimaeinflüsse: z.B. Vulkane

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27 8. Erwarteter zukünftiger Klimawandel Prognosen IPCC für Temperatur, Meeresspiegelhöhe, Niederschläge Auswirkungen auf Klimazonen, Ökosysteme, Gesundheit, Wirtschaft Abrupter Klimawandel?

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30 9. Klimageschichte Paleoklima Eiszeiten und Zwischenwarmzeiten Entwicklung der Atmosphäre: O 2 und CO 2

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33 10. Klimaschutz Kyoto-Protokoll "Dangerous climate change" Maßnahmen Energiesparen, alternative Energien, gesetzliche Maßnahmen, etc.

34 Weltanschauungen SZ vom 30.10.2004