Einführung in die Klimatologie

Präsentation zum Thema: "Einführung in die Klimatologie"—  Präsentation transkript:

1 Einführung in die Klimatologie
Prof. Dr. Otto Klemm 3. Klimaentwicklung PD Dr. Otto Klemm Universität Bayreuth BITÖK Klimatologie, Bayreuth Tel.: ; FAX: Stand: 08/2000

2 Entwicklung der Erdatmosphäre
aus: Graedel und Crutzen, 1994

3 aus: Graedel und Crutzen, 1994
Klimazeugen aus: Graedel und Crutzen, 1994

4 Einfluss der Erdumlaufbahn
aus: Graedel und Crutzen, 1994

5 Einfluss der Erdumlaufbahn
aus: Graedel und Crutzen, 1994

6 Klimazeugen Holozän Würm / Weichsel Günz Riß / Saale Mindel / Elster
Donau Riß / Saale Mindel / Elster aus: v. Storch et al., 1999

7 Klimazeugen Würm Riß aus: v. Storch et al., 1999

8 Historische Kalt- und Warmzeiten
Jahre vor heute Temp Alpen Nordeuropa Nordamerika warm Holozän 12000 kalt Würm Weichsel Wisconsin 75000 Eem Sangamon 125000 Riß Warthe/Saale/Drenthe Illinoian 175000 Holstein Yarmouth 225000 Mindel Elster Kansan 280000 Cromer Aftonian 320000 Günz Menap Nebrascan 390000 Waal 420000 Donau Eburon 470000 Tegelen 510000 aus: v. Storch et al., 1999

9 Klimaoptima und –pessima in Europa
Zeitraum Klimaabschnitt Klimarelevante Ereignisse 1200 – 600 v. Chr. Subatlantikum – Pessimum, ausgeprägt kalte Periode, mitteleuropäische Temperaturen um 1 – 2 K unter heute, besonders kühle Sommer, niederschlagsreich 750 – 550: Kolonisation des Mittelmeerraums durch die Griechen 200 v. Chr. – 380 n. Chr. Optimum der Römerzeit Jahresmittel 1 – 1.5 K über heute, meist niederschlagsreich, erst 300 – 400 n.Chr. trockener 98 – 117 größte Ausdehnung des Römischen Reiches, 218 v.Chr. Alpenüberquerung durch Hannibal Pessimum der Völkerwanderungszeit, kühl und niederschalgsreich, verbreitet Gletschervosstöße 375 – 568 germanische Völkerwanderung, 410 Einnahme Roms durch die Westgoten mittelalterliches Optimum Jahresmittel 1 – 1.5 K über heute, zunächst niederschlagsreich, dann trockener 800 – 1000 Seefahrten der Normannen, Besiedlung Islands und Grönlands, Weinanbau bis nach NW – Europa um 1250 Klimawende mit ausgedehnter Abkühlung, viele Niederschläge, Stürme kleine Eiszeit, Jahresmittel etwa 1 K unter heute, bes. strenge Winter, starke Schwankungen, am Ende trocken 1492 Beginn des Zeitalters der Ent-deckungen und Auswanderungen, 1525 Bauernkriege, 1618/48 Dreißigjähriger Krieg, 1789 franz. Revolution ab ca. 1900 modernes Optimum mit erstem Maximum der globalen Lufttemperatur um 1940, verstärkter Temperaturanstieg seit Beginn der 1970er Jahre, relativ trocken

10 Sonnenfleckenaktivität

11 Periodizität von Klimaschwankungen
Abweichung von der Kreisbahn Kontinentaldriften Neigung der Erdachse Präzession ?? aus: Graedel und Crutzen, 1994

12 Klimaentwicklung mittelalterliches kleine Eiszeit Optimum

13 Klimaentwicklung

14 E. Schaller, http://alice.luft.tu-cottbus.de
globale Strahlungsbilanz - Treibhauseffekt Die durch-schnittliche Einstrahlung beträgt ca. 342 W m-2 Der natürliche Treibhauseffekt beträgt 33 K 342 W m-2 % + 32 + 19 - 51 E H E. Schaller,

15 Effektivität der Treibhausgase
das wichtigste Treibhausgas ist H2O ! GWP MV absoluter Beitrag zum Treibhaus-effekt Beitrag zum natürlichen Treibhaus-effekt Anstieg a-1 pot. Bei-trag zur weiteren Er-wärmung Lebens-dauer in der Atmo-sphäre CO2 1 375 ppm 7 K 1.5 ppm (0.43 %) 4 – 120 a CH4 21 1.75 ppm 10 % 0.8 K 0.013 ppm (0.8 %) 18 % 3.6 – 10 a N2O 310 310 ppb 26 % 1.5 K 0.8 ppb (0.26 %) 16 % 20 – 150 a trop. O3 4000  30 ppb 34 % 2.4 K [ 1 % ? ] ? Tage - Wochen CFC-11 5000 260 ppt 0.4 % - 55 a CFC-12 5700 530 ppt 0.8 % > 100 a PFC  100 ppt ca. 1 % 2600 – a SF6 23900 3 ppt 0.02 % 0.26 ppt (8.7 %) 3200 a H2O 0.01 – 5 % 3 21 K

16 Erläuterungen GWP = global warming potential (auf molekularer Basis)
CH4 = Methan N2O = Lachgas Flour-Chlor-Kohlenwasserstoffe (FCKW) = Chlorofluorocarbons (CFC) CCl2F2 - CFC-12 C2Cl2F4 CFC-114 CHClF2 CFC-22 CCl3F CFC-11 Die erste Zahl von rechts ist die Anzahl der F-Atome in der Verbindung. Die zweite Zahl von rechts ist die Zahl der H-Atome plus 1. Die dritte Zahl von rechts minus 1 ist die Anzahl der C-Atome. Wenn nur ein C-Atom in der Verbindung ist, fällt diese dritte Zahl von rechts weg Die Zahl der Cl-Atome ergibt sich aus der Zahl der möglichen Bindungsplätze am C-Atom minus der Summe der F- und H-Atome. PFC = Perfluorierte Kohlenstoffe SF6 = Schwefelhexafluorid

17 Treibhausgase - Kohlendioxid
Daten-Quelle: Climate Monitoring & Diagnostics Laboratory, Messreihe Mauna Loa (Hawaii) (seit 1958) Mittelwert 2004: 378 ppm

18 Spurengase Quelle: Häckel. 1999

19 Treibhausgase - Kohlendioxid

20 Daten-Quelle: Climate Monitoring & Diagnostics Laboratory, http://www

21 Treibhausgase - Schwefelhexafluorid

22 Spurengase

23 Spurengase

24 „Treibhauseffekt“

25 Klimamodellierung

26 Klimamodellierung

27 Klimavorhersage

28 Klimavorhersage

29 Klimavorhersage

30 Klimavorhersage

31 Klimavorhersage

32 Meeresspiegel total thermal expansion glaciers Greenland Antarctica
aus Sterr H (1998)

33 Klimaentwicklung

34 Klimaentwicklung

35 Rückkopplungsmechanismen positiv
Eis – Albedo - Rückkopplung Temperatur steigt Schnee- und Eisbedeckung nimmt ab Temperatur steigt weiter Absorption solarer Strahlung steigt Albedo nimmt ab Wasserdampf - Rückkopplung Temperatur steigt Verdunstung nimmt zu Temperatur steigt weiter Treibhauseffekt verstärkt sich atm. Wasserdampfgehalt nimmt zu

36 Rückkopplungsmechanismen negativ
Eis - Akkumulation - Rückkopplung Temperatur steigt atm. Wasserdampfgehalt steigt Albedo nimmt zu Schnee und Eisbedeckung nimmt zu Meeresspiegel sinkt Niederschlag nimmt zu geringere Absorbtion von Strahlung Temperatur fällt Strahlung - Wolken - Rückkopplung Temperatur steigt atm. Wasserdampfgehalt steigt Wolkenbedeckung nimmt zu globale Albedo nimmt zu geringere Absorbtion von Strahlung Temperatur fällt vorsicht: die Rolle der Wolken ist nicht einheitlich