Klimawandel und seine Ursachen

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1 Klimawandel und seine Ursachen IPCC (Intergovernmental Panel of Climate Change) 4 th Assessment Report 2007 Dr.-Ing. Hans Oerter Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in der Helmholtzgemeinschaft (HGF) Hans.Oerter@awi.de foto: hans oerter,

2 vorweg einige nützliche Hinweise aufs Internet: Folien des Vortrags als pdf: weiter zu Invited talks, dann zu Other invited talks IPCC 4 th Assessment Report 2007: The AR4 Synthesis Report/Summary for Policy Makers in Deutsch: Deutsche IPCC-Koordinierungsstelle Univ. Stuttgart, Hessbrühlstr. 49a, Stuttgart; info@de-ipcc.de Umweltbundesamt: 2

3 1) Was ist Klima? 2) Wie hat sich das Klima in der Vergangenheit geändert? 3) Was sind Ursachen für Klimaänderungen? 4) Status quo und Szenarien für die Zukunft (IPCC Report 2007) 3

4 1) Was ist Klima? Wetter: heute Witterung: Woche bis Monat Klima: 30 Jahre ( ) Klima (griech.) = Neigung 4

5 Klima (griech.) = Neigung 2 N Sonne 4 3 Erde Energie pro Fläche S (Nordwinter) 5

6 Golfstrom Aus: Brockhaus Enzyklopädie, F.A. Brockhaus, Mannheim, 19. Aufl., 1990 Die Klimazonen der Erde nach W. Köppen 6

7 2) Wie hat sich das Klima in der Vergangenheit geändert? 2.1 Temperaturänderungen in den letzten 1000 und 100 Jahren 2.2 Eis als Archiv für Klimaänderungen 2.3 Tiefe Eiskernbohrungen in der Antarktis (und in Grönland) 7

8 2.1 Änderung der Lufttemperatur Abweichung der Temperatur ( C) vom Mittel der Jahre Mittel C global C Nordhem. Pieter Brueghel d.j. ( ) Daten von Thermometern (rot) und von Baumringen, Korallen, Eiskernen sowie historischen Aufzeichnungen (blau) 8

9 Pieter Brueghel d.j. ( ): Winterlandschaft mit Vogelfalle I, Kunsthistorisches Museum Wien 9

10 Jahresmittel der Lufttemperaturen in Deutschland von 1901 bis Der lineare Trend weist einen Anstieg (Erwärmung) um 0,9 C aus. Quelle: G. Müller-Westermeier, Deutscher Wetterdienst: Klimawandel in Deutschland - DWD nennt neueste Zahlen und Fakten (2007). ( 10

11 = 30 Jahre = Klima Tagesmittel Monatsmittel Quelle: zum Klima von Bremen 11

12 Jahresmittel Tagesmittel Monatsmittel Quelle: zum Klima von Bremen 12

13 Tagesmittel Monatsmittel Quelle: zum Klima von Bremen 13

14 (6 Jahre) Abkühlung 1.9 C pro 10Jahre Quelle: zum Klima von Bremen 14

15 Abkühlung 1.9 C pro 10Jahre (10 Jahre) Erwärmung 0.9 C pro 10Jahre Quelle: zum Klima von Bremen 15

16 Erwärmung 0.9 C pro 10Jahre Abkühlung 1.9 C pro 10Jahre Erwärmung 0.6 C pro 10Jahre (18 Jahre) Quelle: zum Klima von Bremen 16

17 2.2 Eis als Archiv für Klimaänderungen foto: hans oerter 17

18 18

19 fotos: hans oerter Ein Eisschild baut sich aus über einander liegenden Jahresschichten auf. 19

20 Das Klima-Archiv Eis speichert Informationen zu: Lufttemperatur Gasgehalt in der Atmosphäre H2O2 O2 N2O CH4 CO2 Aerosole Mt. Pinatubo 1991 foto: NOAA 20

21 Das Isotopen-Thermometer (δ 18 O) Sommer/warm Winter/kalt C C C 21

22 2.3 Tiefe Eiskernbohrungen in der Antarktis (und in Grönland) foto: hans oerter,

23 Antarktische Halbinsel Weddellmeer Kohnen EPICA-DML, 2774m, >250 ka JARE 3029m, >700 ka Dyer Pl. B15 Berkner Is. Dome F Siple St. Südpol Dome A China, geplant Russl., F, US 3600m, 420 ka Byrd Siple D. Vostok Dome C EPICA-DC, 3270m, 890 ka Law Dome Eiskerntiefbohrungen in der Antarktis Rossmeer Taylor D. Talos D. I, F, D, UK layout: w. rack, h. oerter, AWI 23

24 Wie bohrt man einen tiefen Eiskern? Logistik und Bohrtechnik foto: hans oerter,

25 Dronning-Maud-Land 10 W 0 10 E Südpol 68 S 70 S 72 S 74 S Weddellmeer Bruntschelfeis Riiser- Larsen- Neumayer Ekströmschelfeis Schelfeis Wasa Ritscherflya 1500 Kottas Camp Heimefrontf SANAE III SANAE IV Kirwanv. Jutulstraumen DML Troll H.U.Sverdrupf. Kohnen Amundsenisen Nowolaserewskaja Wegenerisen S 72 S 74 S 76 S Halley 0 km W 20 W 10 W 0 10 E Meer Schelfeis Inlandeis, gegründetes Eis 2000 Höhenlinie Aufsetzlinie Traversenrouten: Großbritannien Schweden Deutschland Norwegen 25

26 Dronning-Maud-Land 10 W 0 10 E 68 S 70 S 72 S 74 S Weddellmeer Halley Bruntschelfeis Riiser- Larsen- Neumayer Ekströmschelfeis Schelfeis Wasa Ritscherflya 1500 Kottas Camp Heimefrontf SANAE III SANAE IV Kirwanv. Jutulstraumen DML Troll H.U.Sverdrupf. Kohnen Amundsenisen Nowolaserewskaja Wegenerisen km S 72 S 74 S 76 S 30 W 20 W 10 W 0 10 E Meer Schelfeis Inlandeis, gegründetes Eis 2000 Höhenlinie Aufsetzlinie Traversenrouten: Großbritannien Schweden Deutschland Norwegen fotos: hans oerter 26

27 Basler BT67 (DC-3) foto: hans oerter, 2008 Ankunft bei Kohnen (9. Jan. 2008) 27

28 EPICA-Bohrcamp Kohnen-Station foto: hans oerter,

29 Funk, PC, Messe Küche Sanitärcontainer 2 Schlafräume á 4 Pers. Schneeschmelze Generator Werkstatt Zum Bohren Kohnen-Station 75 S, 0 E, 2882 m foto: hans oerter,

30 foto: hans oerter, 2006 Im Drill Trench: der Bohrturm 30

31 The drilling device Antitorque innen: Kammer f. Bohrmehl Motor & Elektronik Hüllrohr Kernrohr & Bohrkrone Bohrturm Der Bohrer foto: hans oerter,

32 foto: hans oerter, 2006 Erste Inspektion des frischen Kerns 32

33 foto: hans oerter, 2006 Twin-Otter von British Antarctic Survey (BAS) 33

34 10 mm Dünnschnitte CFA 33 x 33 mm 15 mm 24 mm δ 18 O 10 Be 54 mm 44 mm Archiv 55 mm Gase, Staub 98mm foto: hans oerter, 2006 Probenzuteilung aus dem Eiskern 34

35 Antarctic ice core records: Vostok and EPICA CO 2, CH 4 and D CO 2 (ppmv) 300 Vostok (black) and Dome C (blue) data heute 385 vor 1850 AD D ice ( ) Warm Cold EPICA Dome C data CH 4 (ppbv) Vostok (black) and Dome C (blue) data Age / kyr BP heute EPICA data are plotted on EDC2, Vostok data on GT4 timescale Petit et al., 1999 (Vostok), Siegenthaler et al., 2005 (Dome C - CO 2 ), Spahni et al., 2005 (Dome C - CH 4 ), EPICA community members, 2004 ( D) 35

36 Jedes antarktische Isotopen Maximum (AIM) im EDML- Kern entspricht einem Dansgaard/ Oeschger (DO ) Ereignis in Grönland (NGRIP) EDML AIM In der Antarktis beginnt die Erwärmung in einer Kaltphase (Stadial) des Nordens, die Abkühlung in einer Warmphase (Interstadial) NGRIP DO NGRIP members, Nature (2004) Quelle: EPICA community members: Nature,Vol. 444, 2006) Vergleich Antarktis (EDML) - Grönland (NGRIP) 36

37 3) Was sind die Ursachen für Klimaänderungen? 3.1 Orbital forcing 3.2 Albedo der Erdoberfläche 3.3 Treibhausgase 3.4 Bevölkerungswachstum 37

38 3.1 Orbital forcing Erdumlaufbahn Exzentrizität ( Jahre) Erdschiefe ( Jahre) Sonne Erde 4. Jan. 3. Juli Präzession ( Jahre) 38

39 Die Sonneneinstrahlung ändert sich mit der Zeit x10-3 x Exzentrizität Schiefe Präzession N, Juli 65 S, Januar Einstrahlung (W/m 2 ) Quelle: Berger & Loutre (1991), Quatern.Sci.Rev, 10(4) Kilo-Jahre vor heute (1950 A.D.) 39

40 3.2 Albedo der Erdoberfläche (Rückstrahlungsvermögung einer Oberfläche) foto: h. oerter,

41 foto: h. oerter, 2007 Wald ~20% foto: h. oerter, 1996 Wasser~5 % foto: h. oerter, 1996 Schnee ~80 % Albedo der Erdoberfläche 41

42 Sonne 3.3 Treibhausgase H2O kurzwellig langwellig Erde CO2 +15 C Atmosphäre CH4-18 C Schichtdicke Atmosphäre nicht maßstäblich! N2O ohne mit Treibhausgase Treibhauseffekt 42

43 Sonne H2O CO2 kurzwellig langwellig Erde CH4 Atmosphäre N2O Schichtdicke Atmosphäre nicht maßstäblich! Treibhauseffekt 43

44 Kohlendioxid-Gehalt in der Atmosphäre Zeit (Jahre vor 2005) heute Messung an Luftproben seit 1958 Messung an Eisproben Quelle: IPCC, Climate Change 2007: The Physical Basis, Summary for Policy Makers ( 44

45 Quelle: IPCC, Climate Change 2007: The Physical Basis, Summary for Policy Makers ( 45

46 3.4 Wachsende Weltbevölkerung Quelle: Der Fischer Weltalmanach 2004, Frankfurt a.m. (2003) 46

47 4) Status quo und Szenarien für die Zukunft (IPCC Report 2007) Lufttemperatur 4.2 Meeresspiegel 4.3 Gesellschaftliche und wirtschaftliche Veränderungen 47

48 Quelle: IPCC, Climate Change 2007: The Physical Basis, Summary for Policy Makers ( 4.1 Mittel Meeresspiegelanstieg 51cm 38cm 23cm 18cm CO2 konstant wie 2000 AD Informationen aus dem IPCC- Report 2007: Erhöhung der mittleren globalen Lufttemperatur 48

49 Quelle: IPCC, Climate Change 2007: The Physical Basis, Summary for Policy Makers ( Treibhausgase oder Änderung Erdumaufbahn? 49

50 4.2 Ozean - Ausdehnung durch Erwärmung Gletscher und Eiskappen Grönland Antarktis mm pro Jahr 0.42 ± ± ± ±0.41 Summe Modell: 1.1 ±0.5 Summe Messung: 1.8 ±0.5 Differenz: -0.7 ± % 45.4% 4.5% 12.7% mm pro Jahr 1.6 ± ± ± ±0.35 (100%) 2.8 ±0.7 Informationen aus dem IPCC- Report 2007: Meerespiegelerhöhung und Ursachen 3.1 ± ± % 27.5% 7.5% 7.5% (100%) Quelle: IPCC, Climate Change 2007: The Physical Basis, Summary for Policy Makers ( 50

51 4.4 Gesellsch. u. wirtschaftl. Veränderungen Wasser Ökosysteme Nahrungsmittel Küsten Gesundheit Quelle: IPCC, Climate Change 2007: Impacts,Adaptation and Vulnerability, Summary for Policy Makers ( 51

52 Abtauchen ist keine Lösung! Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit foto: hans oerter,