Geographische Gesellschaft zu Hannover 10 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 10.11.2003

2. Natürliche Klimaschwankungen 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 10.11.2003

1. Einführung 10.11.2003

Das Klimasystem der Erde Hupfer, P. (1996) 10.11.2003

Charakteristische Zeitkonstanten für die Bestandteile des Klimasystems Hupfer, P. (1996) 10.11.2003

Zeit- und Raumdimensionen im Klimasystem 10.11.2003

Die Zusammensetzung der Erdatmosphäre 10.11.2003

Zusammensetzung trockener Luft in der Homosphäre Hupfer, P. (1996) 10.11.2003

Strahlungshaushalt der Atmosphäre Cubasch, U. und D. Kasang (2000) 10.11.2003

Absorptionsbanden der wichtigsten klimawirksamen Spurengase in Meeresspiegelniveau in 11km Höhe Aufschlüsselung nach den einzelnen Gasen in Meeresspiegelniveau Schönwiese, Ch.-D. (2003) 10.11.2003

2. Natürliche Klimaschwankungen 10.11.2003

Übersicht über die wichtigsten natürlichen Ursachen von Klimaänderungen Schönwiese, Ch.-D. (2003) 10.11.2003

Sonnenfleck am 14. Juni 1989 Wanner et al. (2000) 10.11.2003

Sonnenflecken 11jähriger Zyklus mehr Sonnenflecken => wärmer 10.11.2003

Die oberflächennahe ozeanische Zirkulation Hupfer, P. (1996) 10.11.2003

Der ozeanische Conveyor Belt (thermo-haliner Wasserkreislauf) Cubasch, U. und D. Kasang (2000) 10.11.2003

Klimatische Folgen eines Vulkanausbruchs Cubasch, U. und D. Kasang (2000) 10.11.2003

Ausbruch des Pinatubo, 1991 10.11.2003

Vermutlicher Temperaturverlauf der bodennahen Atmosphäre seit Entstehung der Erde heutiger Temperatur-wert 15,5°C Unsicherheits- bereich Schönwiese, Ch.-D. (1992) 10.11.2003

Nordhemisphärisch gemittelte bodennahe Lufttemperatur-Variationen in der letzten Jahrmilliarde I1: Quartäres Kaltzeitalter A1: Akryogenes Warmklima, hier Devon bis Tertiär I2: Permokarbonisches Kaltzeitalter Schönwiese, Ch.-D. (1994) 10.11.2003

Nordhemisphärisch gemittelte bodennahe Lufttemperatur-Variationen in der letzten Jahrmillion W1: Neo-Warmzeit (Holozän, „Postglazial“) C1: Würmkaltzeit („Glazial“) W2: Eem-Warmzeit („Interglazial“) Schönwiese, Ch.-D. (1994) 10.11.2003

Nordhemisphärisch gemittelte bodennahe Lufttemperatur-Variationen in den letzten 100.000 Jahren W1: Neo-Warmzeit (Holozän, „Postglazial“) C1: Würmkaltzeit („Glazial“) W2: Eem-Warmzeit („Interglazial“) Schönwiese, Ch.-D. (1994) 10.11.2003

Nordhemisphärisch gemittelte bodennahe Lufttemperatur-Variationen in den letzten 10.000 Jahren OK: Modernes „Optimum“ PJ: „Kleine Kaltzeit“ OJ: Mittelalterliches Optimum OH: Holozänes „Optimum“ Schönwiese, Ch.-D. (1994) 10.11.2003

Nordhemisphärisch gemittelte bodennahe Lufttemperatur-Variationen in den letzten 1000 Jahren OK: Modernes „Optimum“ PJ: „Kleine Kaltzeit“ OJ: Mittelalterliches Optimum OH: Holozänes „Optimum“ Schönwiese, Ch.-D. (1994) 10.11.2003

Verlauf der relativen Abweichungen der Lufttemperatur und des Niederschlags für die gesamte Erdgeschichte Lufttemperatur heute kalt warm Niederschlag heute trocken feucht Quartär 1,8 65 225 570 1000 2000 3000 4000 Känozoisches Kaltzeitalter Tertiär Meso-zoikum Millionen Jahre Permokarbonisches Kaltzeitalter Paläo-zoikum Jungordovizisches Kaltzeitalter Jungproterozoisches Kaltzeitalter Präkam-brium Huronisches Kaltzeitalter Hupfer, P. (1996) 10.11.2003

Unterschiedliche jahreszeitliche Positionen der Erde im Perihel bzw Unterschiedliche jahreszeitliche Positionen der Erde im Perihel bzw. Aphel während des Präzessionszeitraumes von 22.000 Jahren Frühlingsanfang 21. März Sonnenwende 22. Juni heute Sonnenwende 22. Dezember Herbstanfang 23. September Herbstanfang 23. September Sonnenwende 22. Dezember vor 11.000 Jahren Sonnenwende 22. Juni Frühlingsanfang 21. März Jossaume, S. (1996) 10.11.2003

Neigung der Erdachse Neigung der Erdachse vor rund 500 Mio. Jahren Neigung der Erdachse heute Himmels-nordpol Himmels-nordpol Erdachse Erdachse Äquator Äquator Himmelsjahr (2000) 10.11.2003

Änderungen der Exzentrizität der Erdbahn Oeschger, H. (1987) 10.11.2003

Unterschiedliche Positionen der Erde, die zum Anwachsen bzw Unterschiedliche Positionen der Erde, die zum Anwachsen bzw. Abschmelzen des Eises führen Oeschger, H. (1987) 10.11.2003

Einstrahlung bei 65°N, 200 000 Jahre vor heute bis 130 000 Jahre nach heute, Mitte Juni Berger, A. und Loutre, M.F. (1996) 10.11.2003

3. Die Eingriffe des Menschen in das Klimasystem 10.11.2003

Zeittafel zum anthropogenen Zusatztreibhauseffekt (I) 1827 Fourier: Erklärung des natürlichen Treibhauseffektes (CO2) 1896 Arrhenius: anthropogener Zusatztreibhauseffekt (2,4-3 fach CO2  8-9°C) 1938 Callendar: CO2 -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“ 1987 Konferenz von Montréal 10.11.2003

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 1994 1995 UN: „Vertragsstaatenkonferenz“ in Berlin 1997 Konferenz in Kyoto 10.11.2003

Anthropogene Emissionen Schönwiese, Ch.-D. (2003) 10.11.2003

Die Entwicklung einiger Treibhausgase seit 1750 Hupfer, P. (1996) 10.11.2003

Die Veränderung der Kohlendioxid-Konzentration seit dem Mittelalter Cubasch, U. und Kasang, D. (2000) 10.11.2003

Methan-Konzentration 1840-1995 Cubasch, U. und Kasang, D. (2000) 10.11.2003

Globaler Methanhaushalt (in 106 t/a) Hupfer, P. (1996) 10.11.2003

Natürliche Quellen für die Freisetzung von Methan Süßwassersediment Reisanbau Wiederkäuer 10.11.2003

Trend der Konzentration einiger langlebiger anthropogener Spurengase und des Gesamtchlorgehalts in der Troposphäre SF6 = Schwefelhexafluorid FCKW: F11 = CFCl3 F12 = CF2Cl2 Junge, A. (Hrsg.) (2002) 10.11.2003

Der Trend von CF2Cl2 in der unteren Stratosphäre Junge, A. (Hrsg.) (2002) 10.11.2003

Bodennahe Ozon-Konzentration 10.11.2003

Anthropogen hervorgerufener Strahlungsantrieb als Basis der Temperaturerhöhung Cubasch, U. und Kasang, D. (2000) 10.11.2003

4. Was ist bereits passiert? 10.11.2003

Jahresanomalien 1000-1980 der nordhemisphärisch gemittelten bodennahen Lufttemperatur Nordhemisphäre - Temperatur Schönwiese, Ch.-D. (2003) 10.11.2003

Global gemittelte jährliche Beobachtungswerte 1856-2000 der bodennahen Lufttemperatur Abweichung vom Mittelwert 1961-1990 linearer Trend 10-jährig gemittelte Werte Schönwiese, Ch.-D. (2002) 10.11.2003

Jahresanomalien 1761-2000 der bodennahen Lufttemperatur ---- lineare Trends 1761 bis 1890 und 1891-2000 20-jährig geglättete Daten Schönwiese, Ch.-D. (2003) 10.11.2003

Lineare Trends der bodennahen Lufttemperatur 1891-1990 in Europa Sommer + + Zunahme - Abnahme + - - + - Lozán, J., Graßl, H. und Hupfer, P. (1998) 10.11.2003

Lineare Trends der bodennahen Lufttemperatur 1891-1990 in Europa Winter + + + + Lozán, J., Graßl, H. und Hupfer, P. (1998) 10.11.2003

Lineare Trends der Niederschlagshöhe 1891-1990 in Europa Sommer + - + - + - Lozán, J., Graßl, H. und Hupfer, P. (1998) 10.11.2003

Lineare Trends der Niederschlagshöhe 1891-1990 in Europa Winter + + + + + - - + Lozán, J., Graßl, H. und Hupfer, P. (1998) 10.11.2003

Gleitendes Mittel (11 Jahre) der Häufigkeiten zonaler Großwetterlagen und der Großwettertypen Nord, Ost, Nordost und Südost 1881-1997 Gerstengarbe (1998) 10.11.2003

Häufigkeiten unterschiedlich temperierter Großwetterlagen Europas in % im Sommer (Juni-August) und Winter (Dezember-Februar) Hupfer, P. (1999) 10.11.2003

30-jährig übergreifende Mittelwerte der Lufttemperatur und das Blattentfaltungsdatum der Roßkastanie (in Genf) Lufttemperatur Blattentfaltungsdatum Hupfer, P. (1996) 10.11.2003

Veränderung der medianen Durchzugszeiten von Vögeln auf Helgoland zwischen 1961 und 1993 Lozán, J., Graßl, H. u. P. Hupfer (1998) 10.11.2003

Jährliche Schlüpftermine in Erstbruten, Braunschweig, 1970-1995 Kohlmeise Blaumeise Kleiber Lozán, J., Graßl, H. und Hupfer, P. (1998) 10.11.2003

Anfälligkeit von Flora und Fauna für den Klimawandel IPCC (2001) 10.11.2003

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) 10.11.2003

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) 10.11.2003

Längenschwankungen einiger ausgewählter Gletscher seit 1500 Nigardsbreen (Norwegen) Vatnajökull (Island) Gl. D‘Argentiere (Frankreich) unterer Grindelwaldgletscher (Schweiz) Rhonegletscher (Schweiz) Hintereisferner (Österreich) 10.11.2003

Aufsummierte jährliche Zungenlängenänderungen ausgewählter Schweizer Alpengletscher Gran Plan Névé Saleina Tschierva Gorner Lozán, J., Graßl, H. und Hupfer, P. (1998) 10.11.2003

Krimmler Kees 1982 und 1997 www.geo.sbg.ac.at 10.11.2003

Gletscherrückgang in nur 15 Jahren www.uibk.ac.at 10.11.2003

5. Wie geht es weiter: Vorwärts in eine Superwarmzeit oder zurück ins Eiszeitalter? Mögliche Szenarios 10.11.2003

Entwicklung und Zukunftsprojektion der Weltbevölkerungszahl sowie Weltprimärenergie seit 1900 SKE = Steinkohle-einheiten Schönwiese, Ch.-D. (2003) 10.11.2003

Entwicklung von Weltbevölkerungszahl und weltweitem Energieverbrauch 1970-2030 10.11.2003

Abschätzungen der Weltmitteltemperaturerhöhungen in den nächsten Jahrzehnten 10.11.2003

Anteilige Zusammensetzung des künftigen Meeresspiegelanstiegs aus thermischer Expansion und Verringerung von Eisreservoiren Lozán, J., Graßl, H. und Hupfer, P. (1998) 10.11.2003

Gesamte Spannbreite für die künftige Meeresspiegelentwicklung Lozán, J., Graßl, H. und Hupfer, P. (1998) 10.11.2003

Szenarien des IPCC für den Meeresspiegelanstieg Eisma, D. (1995) 10.11.2003

Abschätzung des langfristigen Meeresspiegelanstiegs bis 2500 IS92a Szenario bis 2100 vollständige Reduktion aller Treibhausgas-emissionen bis 2200 Lozán, J., Graßl, H. und Hupfer, P. (1998) 10.11.2003

Änderungen in der Flächenausdehnung der Hauptklima- und Vegetationszonen Hupfer, P. (1996) 10.11.2003

Aktuelle und veränderte Höhenzonierung der Vegetation in einem hypothetischen arktischen Gebirge veränderte Gebiete Beniston, M. (1994) 10.11.2003

Aktuelle und veränderte Höhenzonierung der Vegetation in einem hypothetischen temperierten Gebirge veränderte Gebiete Beniston, M. (1994) 10.11.2003

Aktuelle und veränderte Höhenzonierung der Vegetation in einem hypothetischen tropischen Gebirge veränderte Gebiete Beniston, M. (1994) 10.11.2003

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) 10.11.2003

Gletscherschwund-Szenarien für die Schweizer Alpen Schneegrenzanstiegs-Szenario von + 100 m Maisch et al. (2000) 10.11.2003

Gletscherschwund-Szenarien für die Schweizer Alpen Schneegrenzanstiegs-Szenario von + 400 m Maisch et al. (2000) 10.11.2003

Gletscherschwund-Szenarien für die Schweizer Alpen Schneegrenzanstiegs-Szenario von + 700 m Maisch et al. (2000) 10.11.2003

Szenario für die Gletscher des Vernagtferners www.uibk.ac.at/ 10.11.2003

Wasserverfügbarkeit pro Person ausgewählter Staaten 1990 und 2025 nach Mintzer (Ed.) (1992) 10.11.2003

Klimatologische Ereignistage für den Ballungsraum Berlin unter gegenwärtigen und veränderten Klimabedingungen Lozán, J., Graßl, H. und Hupfer, P. (1998) 10.11.2003

Zusammenhang zwischen gefühlter Temperatur und Todesfällen Jendritzky (2003, unveröffentlicht) 10.11.2003

L‘Independant, 7. August 2003 Badische Zeitung, 19. August 2003 10.11.2003

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 21st century: Changes and risks, Hamburg Schönwiese, Ch.-D. (1992): Klima im Wandel, Stuttgart 10.11.2003

Prof. Dr. Wilfried Endlicher Kontakt Prof. Dr. Wilfried Endlicher Humboldt-Universität zu Berlin Geographisches Institut Unter den Linden 6 10099 Berlin email: wilfried.endlicher@rz.hu-berlin.de 10.11.2003