Der Klimawandel 12.02.2007 Nicholas Domes Fortgeschrittenen-Praktikum Betreuer: Prof. Dr. Konrad Kleinknecht

Gliederung Zeichen des Klimawandels Milankovic - Zyklen mittlere Erdtemperaturverlauf, Hurrikans, Gletscherschwund Milankovic - Zyklen Der Treibhauseffekt Funktionsweise des Treibhauseffekts Leistungsbilanz der Erde Natürlicher Treibhauseffekt Anthropogener Treibhauseffekt CO2-Emission und Ausblick Grönlandeis Vergleich mit Venus Mögliche Auswege Fazit

Die Zeichen des Klimawandels Erhöhung der mittleren Temperatur auf der Erde Von 1900 bis 2000 ist die mittlere Temperatur der Erde um 0,6K gestiegen.

Die Zeichen des Klimawandels Allen 1988 Andrew 1992 Mitch 1998 Charley, Frances, Ivan 2004 Dennis, Katrina, Rita, Stan, Vince und Wilma 2005 Daniel, Ioke, John 2006 2005 war das aktivste Jahr seit Beginn der Beobachtungen im Nordatlantik. Höhere Wassertemperatur -> mehr starke Hurrikans   1975- 1989 1990- 2004 Karibik und Golf von Mexiko 16 23 östl. Pazifik 36 49 ind. Ozean 24 57

Die Zeichen des Klimawandels Gletscherschwund Auf alten Postkartenbildern sind Gletscher zu sehen, die heute wesentlich kleiner sind. (www.gletscherarchiv.de) Kilimanjarogletscher hat zwischen 1912 und 2000 ca 80% seiner Eismasse verloren. Albedo vermindert sich (positive Rückkopplung)

Die Zeichen des Klimawandels Gletscherschwund 1904 2004 Gepatschgletscher (Quelle: WDR, Q21)

Die Zeichen des Klimawandels Gletscherschwund 1993 2000 Kilimanjaro (Quelle Wikipedia commons)

Milankovic - Zyklen 1941 hat Milutin Milankovic die Variation der einstrahlenden Energie beschrieben. (Exzentrität 100000Jahre; Neigungswinkel 41000 Jahre; Präzession 20000 Jahre) Die Abweichung der eingestrahlten Energie liegt dabei insgesamt in einer Größenordnung von 5 bis 10 Prozent. Die langen Zeiten für einen Zyklus deuten darauf hin, dass dieser Effekt nicht für den schnellen Klimawandel der letzten hundert Jahre verantwortlich gemacht werden kann.

Funktionsweise des Treibhauseffekts Der Treibhauseffekt Funktionsweise des Treibhauseffekts Die im Mittel einfallende Strahlung (342W/m²) wird zum Teil an Wolken und zum Teil am Boden reflektiert. Diesen Effekt nennt man Albedo. Die übrige Strahlung wird von der Erde und der Atmosphäre absorbiert und erhitzt beide.

Der Treibhauseffekt Erde strahlt Schwarzkörperstrahlung ab. Die Atmosphäre nimmt zusätzlich noch einen Teil dieser Strahlung auf und erwärmt sich. Atmosphäre gibt mehr Schwarzkörperstrahlung ab -> Wärmere Atmosphäre gibt zusätzliche Energie ab, ein Teil wird auf die Erde abgestrahlt und erwärmt diese.

Absorptionsspektren von CO2 und Methan im Vergleich zum Emissionsspektrum schwarzer Körper

Der Treibhauseffekt Treibhausgase sind für kurzwelliges Sonnenlicht durchlässig Erde absorbiert kurzwellige Licht abzüglich des Albedos Energieabstrahlung der Erde nach Stefan-Boltzmann Treibhausgase absorbieren langwellige Wärmestrahlung und erwärmen sich Wärmestrahlung in alle Richtungen (also auch auf die Erde) zusätzlicher Wärmeantrieb = Treibhauseffekt

Leistungsbilanz der Erde Der Treibhauseffekt Leistungsbilanz der Erde - Absorbierte Leistung: mittlere Solarkonstante s=342 W/m² Albedo (reflektierter Anteil) a = 0,3 Pa = (1-a)·s·4·π·R² = 1,2·1017 W Abgestrahlte Leistung: Stefan-Boltzmann-Gesetz Pe = σ·Te4·4·π·R²

Der Treibhauseffekt Leistungsbilanz der Erde Mit Pa = Pe erhält man T = -18°C Aber: TErdoberfläche = 15°C Der natürliche Treibhauseffekt erhöht die Temperatur also um 33K.

Anthropogener Treibhauseffekt Der Treibhauseffekt Anthropogener Treibhauseffekt Mensch erzeugt CO2 und andere Treibhausgase stärkere Absorption der Wärmestrahlung in der Atmosphäre 0,6K höhere Temperatur seit 1900 Den Anstieg der CO2-Konzentration sieht man an den Daten der Messstation Mauna-Loa auf Hawaii. Hier wurden ab 1958 Daten zum CO2-Gehalt der Luft aufgenommen. Die andere Kurve zeigt den Anstieg des CO2-Gehaltes über einen Zeitraum von 1000 Jahren. Man erkennt eine deutliche Erhöhung mit Beginn des Industriezeitalters.

CO2 Emission in der Welt und Ausblick Emission pro Einwohner und Jahr

Was wenn das Grönlandeis komplett geschmolzen ist? Oberfläche Erde 5E14m² Oberfläche der Ozeane 3,62E14m² Fläche Grönland 2,166E12m² Eisedeckte Fläche (85%) 1,841E+12m² Höhe Grönlandeis (zwischen 1 und 3 km) 1000m 3000m Volumen Grönlandeis 1,84E15m³ 5,52E15m³ Erhöhung Meeresspiegel 5m 15m untere Grenze obere Grenze

Vergleich Erde - Venus Erde Venus 1368 2580 0,3 0,8 957,6 516 -18 -57 Solarkonstante [W/m²] 1368 2580 Albedo 0,3 0,8 Übrigbleibende Strahlungsenergie [W/m²] 957,6 516 Erwartete Temperatur (Stefan-Boltzmann) [°C] -18 -57 Tatsächliche Oberflächentemperatur [°C] 15 460 Temperaturdifferenz [K] 33 517 CO2-Konzentration [%] 0,0038 96 Quelle: Rahmstorf, Schellenhuber: Der Klimawandel

 Vermeide Emission von CO2 in die Atmosphäre!!

Mögliche Auswege Abscheidung und Lagerung von CO2 Kraftwerke ohne Emission von CO2 Ausnutzung regenerativer Energiequellen Energie einsparen Öffentlichkeit über Umweltproblematik informieren

Fazit Das Klima wird wärmer Dadurch mehr Naturkatastrophen wie Hurrikans und Überschwemmungen Lösung ist CO2-Reduktion Dazu mehr im nächsten Vortrag (Diskussion am Ende)