Modellierung im Bereich Klima und CO 2. -Emission - Kohlenstoffkreislauf - CO 2. -Konzentration - Strahlungshaushalt d. Atmosphäre - Klima

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1 Institut für Geographie der Universität Salzburg, Geographisches Kolloquium. Vorstellungsvortrag am , G. Ahamer. WS 1995/96, Modellierung im Bereich Klima und CO 2 Die Wirkungskette: CO 2 -Emission - - CO 2 -Konzentration - Strahlungshaushalt d. Atmosphäre - Klima

2 Modellierung im Bereich Klima und CO 2 Gliederung: 1. Die Erde und das Klima: sachliche Grundlagen 2. CO 2 und Temperatur: zeitliche Entwicklung 3. Wirkungszusammenhänge: Klima und C-Kreislauf 4. Woher kommen die CO 2 -Emissionen? 5. Schlußfolgerungen für den Klimaschutz

3 1. Die Erde und das Klima: sachliche Grundlagen... die Sache mit dem K & K... Was bestimmt das Klima? Durchschnittstemperatur, Jahresniederschlag sowie deren zeitliche Variabilität Welche Bereiche haben am Anteil? Atmosphäre, Biosphäre (= Pflanzendecke), Ozean

4 2. CO 2 und Temperatur: zeitliche Entwicklung... steigt's nun oder nicht?... Wie stark stieg das atmosphärische CO 2 bisher an? (prä)historische Schwankungen, Gegenwart, Zukunftsszenarien Kann man bereits sagen, ob die Temperatur anstieg? das Meßsignal tritt aus dem statistischen Rauschen heraus

5 3. Wirkungszusammenhänge: Klima und C-Kreislauf... kennt sich die Naturwissenschaftbereits aus?... Wieso wirkt die CO 2 -Konzentration auf die Temperatur? die (kurzwellige) Sonnenstrahlung wird von CO 2 durchgelassen, die (langwellige) Wärmestrahlung der Erde jedoch nicht Stimmen die gegenwärtigen Rechenmodelle überhaupt? C-Zyklus: "missing sink" (δ 13 C). Klima: Wolken, SO 2, Ozon, (GCM's)

6 ad 3.: Wie sehen modelle aus? Wachstum in verschiedenen Biomen = f(temp., Nied., Boden) Liebigsches Minimumprinzip für Nettoprimärproduktivität NPP stehende Pflanzenmasse (Phytomasse) = f(bestandesalter, Holzanteil) Zersetzung des Bestandesabfalls & Bodenbildung =f(t, N) Die Tiefenschichten des Weltozeans: Diffusionsgleichungen

7 ad 3.: Wie sehen Klimamodelle aus? nach der räumlichen Differenzierung: 0-, 1-, 2-, 3-dimensional: die Erde wird dargestellt: 1 Zahl, mehrere Breitenkreise (z.b. 20 ), Gitterelemente (z.b. 5 x5 bis 0,5 x0,5 ), noch Höhenschichten Welche physikalischen Effekte werden berücksichtigt? Strahlungsgleichgewichte Erde-Atmosphäre-Sonne, Lufttemperatur und -geschwindigkeit, Wärmeleitung, Corioliskraft,...

8 4. Woher kommen die CO 2 -Emissionen?... wer ist verantwortlich?... anthropogene CO 2 -Emissionen der Energiewirtschaft? derzeit > ¾, derzeitiger Anstieg ca. +3%/a Welt: ca. ¼ anthropogene CO 2 -Emissionen aus Rodungstätigkeit? derzeit < ¼, derzeitiger Verlauf: fluktuierend Welt: ca. 1 / 1 anthropogene CO2-Emissionen aus Zementproduktion? (2%)

9 ad 4.: CO 2 -Emissionen: welche Optionen haben wir? Formale Zergliederung der Wirkungskette in Teilbereiche: CO2 (emiss.) = (CO2/Eprim). (Eprim/Eend). (Eend /BNP). (BNP/LQ). (LQ/Pop). Pop anhand dieser Faktorzerlegung werden theoretisch mögliche Handlungsoptionen aufgelistet (beginnend von rechts): welche davon sind sinnvoll? 1. Bevölkerungsstabilisierung 2. Lebensqualität pro Kopf steigt nur begrenzt (diese LQ ist eigentlich erst zu definieren) 3. mehr Lebensqualität trotz stagnierender wirtschaftlicher Aktivität 4. nötige Energiedienstleistungen pro wirtschaftlicher Aktivität steigen weniger 5. weniger Endenergiebedarf für die Energiedienstleistungen (Wirtschaftlichkeit) 6. weniger Primärenergieeinsatz für den Endenergiebedarf (Effizienz) 7. weniger Kohlenstoffintensität des Energieträgermix (C-neutral: z.b. Biomasse, C-frei) 8. CO 2 -Entsorgung und Entfernung: Tiefsee, Aufforstung, Düngeeffekt 9. Sonnenstrahlung abschatten durch Satelliten, SO 2 -Kanonen in die Stratosphäre zur Kühlung 10. keine Maßnahmen: Dämme bauen und bloße Anpassung an die Erwärmung

10 5. Schlußfolgerungen für den Klimaschutz... kann man überhaupt noch was dagegen machen? Ziel: fossiles CO 2 unter der Erde lassen! = der quantitativ größte Brocken. (2. Ziel: Rodung einstellen) 1. Strategie: Anstieg der Primärenergienachfrage drosseln! denn: Energieträger-Mix verändern allein reicht nicht (Bio, Sol) 1. Maßnahme: global verstärkte Senkung der Energie-Intensität (= Wirtschaftlichkeit & technische Effizienz)!