Globaler Klimawandel und seine regionalen Folgen Teil I Geographieseminar Klimawandel am St. Benno Gymnasium 08.05.2008 Aktuelle Wetterlage Klimageschichte Klimafaktoren Klimaschraube CO2

08.05.2008 Hochdruckgebiet von Südskandinavien bis ins westliche Mittelmeer

08.05.2008 Aktuelle Wetterlage: Hoch MARCO seit einer Woche stabil - „Omegalage“ lässt sonnige Pfingsten erwarten Quelle: DWD

OMEGA-Lage am 27.04.2007

April 2007 Omegalage April 2008 Vb-Zugbahnen Quelle: http://www.bernd-hussing.de/klima.htm

Klimageschichte oder „Was bedeuten 1, 2, 3…6 Grad Erwärmung?“

Diagnostizierte und projizierte globale Temperaturtrends Änderung im 20. bzw. 21. Jahrhundert 0,7 K Diagnose 1900-2000 1,1 – 6,4 K Projektion 2000- 2100 Quellen: IPCC, DWD, DMG, LfUG

Die 10 wärmsten Jahre zwischen 1850 – 2005 Referenztemperatur: Mittlere Globaltemperatur zwischen 1850 - 2003 Quelle: National Climatic Data Center

Eine globale Erwärmung um 1…6 Grad Celsius – Was bedeutet das Eine globale Erwärmung um 1…6 Grad Celsius – Was bedeutet das?? dazu ein Blick zurück in die Klimageschichte: 5 Millionen Jahre - Die THC setzt ein Tausend Jahre - Die Milankovichzyklen 50 Tausend Jahre - Die letzte Eiszeit 10 Tausend Jahre - Warmzeit mit ungewöhnlich stabilen Klima

Rekonstruktion des mittleren Temperatur- und Niederschlagsverlaufs der Erde seit 3,8 Milliarden Jahre E = Eiszeitalter E (unterstrichen) = Eiszeitalter mit Eisbildungen an beiden geografischen Polen W = eisfreies Warmklima

Zusammensetzung der wasserdampflosen, reinen Atmosphäre nahe dem Meeresniveau Bestandteil Vol.% Stickstoff (N2) 78,084 Sauerstoff (O2) 20,948 Argon (Ar) 0,934 Kohlendioxyd (CO2) 0,03 (variabel) Neon (Ne) 0,001818 Wasserstoff (H2) 0,001-0,00005 Methan (CH4) 0,0002 Helium (He) 0,00052 Krypton (Kr) 0,000114 Schwefeldioxyd (SO2) 0,0001 (variabel) Distickstoffoxyd (N2O) 0,000 05 Xenon (Xe) 0,000 0087 Ammoniak (NH3) 0,000 0026 Ozon (O3) 0,000 002 (variabel)

Die Wandlung der Erdatmosphäre von einer N2/ CO2 zu einer N2/ O2 - Atmosphäre

Rekonstruktion des mittleren Temperaturverlaufs während der letzten 540 Millionen Jahre

Kontinentaldrift 300 – 50 Mill. a vh

Schließung der mittelamerikanischen Landbrücke von vor 13 Mill Schließung der mittelamerikanischen Landbrücke von vor 13 Mill. bis 2,7 Mill. Jahren

Das große marine Förderband (Termohaline Zirkulation THC)

Änderungen der globalen Mitteltemperatur letzten 5 Millionen Jahre Vorfahre der Hominiden

Rekonstruktion des mittleren Verlaufs der atmosphärischen Temperaturänderung in Europa und der CO2-Konzentration während der letzten 400.000 Jahre

Entwicklung der globalen Lufttemperatur in den letzten 150.000 Jahre

Temperaturänderungen in Grönland (Eisbohrkerne) gegenüber dem heutigen Mittelwert während der letzten 50.000 Jahre Homo sapiens besiedelt Europa Neandertaler verschwindet Rekonstruktion der Atmosphärentemperatur über Grönland der letzten 50.000 Jahre (Dansgaard-Oeschger-Ereignisse, Heinrich-Ereignisse)

Die drei möglichen Strömungszustände des Atlantik während der letzten Eiszeit und heute Drei unterschiedliche Strömungszustände: Strömung nicht mehr vorhanden Strömung hört schon südlich von Island auf Nordantlantikstrom wie im heutigen Klima

Eigenschaften der Dansgaard-Oeschger-Ereignisse

Eiskappe auf dem nordamerikanischen Kontinent Man erkennt, dass gerade ein Teil des Eises nach Osten in die Labradorsee abgerutscht ist. Solche Heinrich-Ereignisse traten während der letzten Eiszeit mehrfach auf

Heinrich-Ereignisse gegen Ende der glazialen Zeit

Stabilität glaziales Klima <=> modernes Klima Das Klima der Gegenwart befindet sich in einem erdgeschichtlich unvergleichbaren Regelkreis

Entwicklung der globalen Lufttemperatur letzte 10.000 Jahre

Tagesschau Dezember 2006

Das Erdklima unterlag schon immer heftigen Schwankungen. Erst der Treibhauseffekt hat unseren Planeten bewohnbar gemacht. Den gegenwärtigen Klimawandel kann also die Erde auf die leichte Schulter nehmen. Die Menschen können das nicht.

Klimafaktoren

Klimafaktoren Externe Faktoren: Erdbahnparameter (Exzentrizität, Obliquität, Präzession – Milankovitch) Tektonische Prozesse (Kontinentaldrift, Vulkane, Gebirgsbildung) Sonne (Zyklen, Zunahme 25 – 30 % in 4 Mrd. a) Interne Faktoren: Ozeane (CO2-Senke, Meereszirkulationen: Auftriebsgebiete, Nordatlantikstrom (THC), El Nino, PDC, H, D/O …) Atmosphärische Zirkulationen (NAO, AAO, ENSO …) Albedo (Eisfläche, Vegetationsfläche, planetare Albedo) C-Kreislauf (Karbonat-Silikat-Verwitterung) Vegetation / Boden (CO2-Senke, Albedo, CH4, …) Wolkenbildung Wasserdampfgehalt der Atmosphäre Anthropogen beeinflusste Faktoren: THG (fossile Brennstoffe, Massentierhaltung, Reisanbau, …) Aerosole (Meerwasseremissivität, Global Dimming, Sulfate, Ruß …) Zufall / Unbekanntes / Rückkopplungseffekte / Wechselwirkungen

Die wichtigsten Erdbahnparameter und ihre Zyklen in den letzten 1000 Mill. Jahren Quelle: Zachos, J., M. Pagani, L. Sloan, E. Thomas and K. Billups (2001): Trends, Rhythms, and Aberrations in Global Climate 65 Ma to Present, Science 292, 686-693

Tektonik Kontinentaldrift Äquatornahe Vulkane Gebirgsbildung Subduktion

Der „lange Atem“ der Erde

Die „biologische Pumpe“ im Kohlenstoffkreislauf Karbonatverwitterung CaCO3 + CO2 + H2O => Ca2+ + 2HCO3- => CaCO3 + CO2 + H2O (Zooplankton lagert in Sedimenten ein; z.B. Kreidefelsen von Dover und Rügen) Silikatverwitterung CaSiO3 + 2CO2 + 2H2O => … => CaCO3 + SiO2.H2O + CO2 + H2O ( Kieselalgen lagern sich im Meeressediment ab)

Versuch der Darstellung der für den Klimawandel mitverantwortlichen Antriebs- und Schwankungseinflüsse nach aktuellem Wissensstand Dargestellt sind von oben nach unten: prähistorisch-historische Zeitskala von Mitteleuropa, die solare Einstrahlungsintensität, die Perioden höherer und schwächerer Solaraktivität, die stärksten tropischen Vulkanexplosionen die Mittelkurve der globalen CO2-Konzentration

Klimafaktor Sonne

Maskierung des anthropogenen Anteils am Klimawandel bis ca Maskierung des anthropogenen Anteils am Klimawandel bis ca. 1980 durch die natürlichen Faktoren

Globaler Strahlungsantrieb zu Beginn des 21. Jahrhunderts

Gegenwart weitere Einflussfaktoren wurden in diese Darstellung nicht integriert

Klimafaktor Ozean Meereszirkulation THG – Pool Meerwasseremissivität

Max-Planck-Institut Hamburg NHK Dämpfung der Erwärmung Europa Nordamerika SHK zusätzliche Erwärmung Australien, Südamerika Südafrika + 2 K Pentagon-Studie, 2003 Flannery, 2006 Max-Planck-Institut Hamburg

Ozean – Atmosphäre – System im Pazifik neutraler Zustand El Nino Ereignis

Beispiele der Auswirkungen eines El Nino-Ereignisses

CO2 - Stellschraube für unser Klima

Treibhausgas CO2 Die Menschheit verbrennt derzeit jährlich etwa so viel fossile Brennstoffe, wie sich in einer Million Jahre gebildet haben. Noch verbleiben nur knapp die Hälfte des dabei freigesetzten CO2 in der Atmosphäre.

Fakt ist: C-Senken Ozean und Biosphäre weisen gegenwärtig Tendenzen der Erschöpfung auf

Scripps Institution of Oceanography - Monitoring sites University of California, USA

Barrow, Alaska, U.S.A. On the coast of the Arctic Ocean 71°19' N, 156°36' W, 11 m above MSL

Mauna Loa, Hawaii, U.S.A. Barren lava field of an active volcano 19°32' N, 155°35' W, 3397 m above MSL

South Pole, Antarctica Ice- and snow-covered plateau 89°59' S, 24°48' W, 2810 m above MSL

Von Anfang der 1960er Jahre zu heute hat sich der Anstieg der CO2-Konzentration in der Atmosphäre pro Jahr beschleunigt

Wichtigste Prämisse der Anpassung an die Klimafolgen Das 2 K Ziel Wichtigste Prämisse der Anpassung an die Klimafolgen Das 2 K Ziel !!! Anpassung an Klimafolgen setzt konsequenten Klimaschutz voraus um in einem Erwärmungsbereich zu bleiben, indem Anpassung überhaupt noch möglich ist.

Ambitioniert, aber notwendig: Das 2K-Ziel der EU

Um das 2K-Ziel einzuhalten ist die Stabilisierung der CO2-Konzentration in der Atmosphäre bei ca. 450 ppm erforderlich. Aktueller Stand: über 380 ppm

Zielstellung und Wirklichkeit Kyoto: Reduktion THG-Emission bis 2012 - 5,2% (EU 8%) … aktuelle Zunahme um + 30% … zu erwartende Zunahme um ca. + 50%