Das Ende der Eis-Zeit?

Transkript

1 Das Ende der Eis-Zeit? Dirk Notz Max Planck Institut für Meteorologie 6. März 2018

2 Prelude

3 Die Arktis

4 Die Arktis

5 Spitzbergen, Sorgebucht, September 1912

6 Spitzbergen, Sorgebucht, September 2007

7 September 1979

8 September 2005

9 September 2007

10 September 2012

11 September 20xx??

12 Überblick 1 Das Klimasystem der Erde 2 Klimawandel früher 3 Klimawandel heute 4 Warum schmilzt das Eis? 5 Ein kurzer Blick in die Zukunft

13 Überblick 1 Das Klimasystem der Erde 2 Klimawandel früher 3 Klimawandel heute 4 Warum schmilzt das Eis? 5 Ein kurzer Blick in die Zukunft

14 Die -18 C Erde

15 Die +14 C Erde

16 Überblick 1 Das Klimasystem der Erde 2 Klimawandel früher 3 Klimawandel heute 4 Warum schmilzt das Eis? 5 Ein kurzer Blick in die Zukunft

17 Woher wissen wir etwas über das frühere Klima? Photo: Reto Stöckli, NASA

18 Die vergangenen Jahre Temperaturabweichung 5 C 0 C -5 C -10 C 300 Warmzeiten Eiszeiten CO2-Gehalt Jahre vor heute

19 Die vergangenen Jahre Temperaturabweichung 5 C 0 C -5 C Warmzeiten heute: C Eiszeiten 300 CO2-Gehalt Jahre vor heute

20 Das Ende eines stabilen Klimas? -25 C Temperatur in Grönland -30 C -35 C -40 C -45 C -50 C -55 C Jahre vor heute

21 Das Ende eines stabilen Klimas? Temperaturveränderung [ C] Jahr Nach: Schellnhuber et al., Nature Climate Change, 2016

22 Überblick 1 Das Klimasystem der Erde 2 Klimawandel früher 3 Klimawandel heute 4 Warum schmilzt das Eis? 5 Ein kurzer Blick in die Zukunft

23 Die globale Temperatur steigt Met Office UK

24 Das Meereis in der Arktis schwindet 8 Millionen km² Messung durch Schiff / Flugzeug Satellit Jahr

25 Die Gletscher schmelzen World Glacier Monitoring System

26 Der Meeresspiegel steigt Meeresspiegelanstieg [mm]

27 Die Ozeane versauern

28 Überblick 1 Das Klimasystem der Erde 2 Klimawandel früher 3 Klimawandel heute 4 Warum schmilzt das Eis? 5 Ein kurzer Blick in die Zukunft

29 Warum schmilzt das Eis? Mensch Sonne Zufall

30 Natürliche Schwankungen sind zu gering Notz and Marotzke, 2012

31 Die Sonneneinstrahlung hat leicht abgenommen Notz and Marotzke, 2012

32 Meereisverlust vor allem durch CO 2 -Emissionen verursacht sea-ice area from ship/airplane satellite Notz and Stroeve, Science, 2016

33 Meereisverlust vor allem durch CO 2 -Emissionen verursacht Trend: - 3 m2 of sea ice per ton of CO 2 sea-ice area from ship/airplane satellite Notz and Stroeve, Science, 2016

34 Arktisches Meereis im September in CMIP5 Modellen 1.4 Sea-ice area [normalised] Sea-ice area < 90 % pre-industrial Sea-ice area < 1 million km cumulative CO 2 emissions [normalised] Notz and Stroeve, Science, 2016

35 In den Simulationen wird die Sensitivität unterschätzt Observed sensitivity Notz and Stroeve, Science, 2016

36 Ein konzeptionelles Bild der Eisschmelze North Pole 75 N 75 N Notz and Stroeve, Science, 2016

37 Es wird wärmer, und das Eis wird dünner... North Pole 75 N 75 N Notz and Stroeve, Science, 2016

38 Der Verlust an Eisvolumen führt zu einem Rückgang der Eisfläche North Pole 75 N 75 N ΔArea Notz and Stroeve, Science, 2016

39 Die einfallende Energie am Eisrand South North LW SW LW SW LW SW Too much heat to have ice Too little heat to have water Notz and Stroeve, Science, 2016

40 Es wird wärmer... South ΔLW LW SW ΔLW LW SW North ΔLW LW SW Too much heat to have ice Too little heat to have water Notz and Stroeve, Science, 2016

41 Es wird wärmer... South ΔLW LW SW ΔLW LW SW North ΔLW LW SW Too much heat to have ice Too much heat to have ice Too little heat to have water Notz and Stroeve, Science, 2016

42 Der Eisrand wandert nordwärts South ΔLW LW SW ΔLW LW SW North ΔLW LW SW Too much heat to have ice Too much heat to have ice Too little heat to have water Ice edge moves north to compensate for warming Sum of LW + SW at ice edge must remain roughly constant Notz and Stroeve, Science, 2016

43 Funktionsweise des linearen Zusammenhangs 1 Für jede Tonne CO 2, die ausgestoßen wird, steigt die einfallende Wärmestrahlung etwa linear an. 2 Um den Anstieg der einfallenden Wärmestrahöum um z.b. 1 W/m 2 auszugleichen, verschiebt sich die Eiskante nordwärts, bis die einfallende Sonnenstrahlung um 1 W/m 2 abgenommen hat. Notz and Stroeve, Science, 2016

44 Breitenabhängigkeit der Solarstrahlung und der Meereisfläche Annual mean solar radiation at latitude [W/m 2 ] latitude [ N] Area enclosed by latitude [million km 2 ] Notz and Stroeve, Science, 2016

45 Breitenabhängigkeit der Solarstrahlung und der Meereisfläche Annual mean solar radiation at latitude [W/m 2 ] N 86 N 88 N 82 N 80 N 78 N 76 N Area enclosed by latitude [million km 2 ] Notz and Stroeve, Science, 2016

46 Funktionsweise des linearen Zusammenhangs 1 Für jede Tonne CO 2, die ausgestoßen wird, steigt die einfallende Wärmestrahlung etwa linear an. 2 Um den Anstieg der einfallenden Wärmestrahöum um z.b. 1 W/m 2 auszugleichen, verschiebt sich die Eiskante nordwärts, bis die einfallende Sonnenstrahlung um 1 W/m 2 abgenommen hat. 3 Die Änderung der Eisfläche hängt linear von der Änderung der einfallenden Sonnstrahlung am Eisrand ab. Notz and Stroeve, Science, 2016

47 Funktionsweise des linearen Zusammenhangs 1 Für jede Tonne CO 2, die ausgestoßen wird, steigt die einfallende Wärmestrahlung etwa linear an. 2 Um den Anstieg der einfallenden Wärmestrahöum um z.b. 1 W/m 2 auszugleichen, verschiebt sich die Eiskante nordwärts, bis die einfallende Sonnenstrahlung um 1 W/m 2 abgenommen hat. 3 Die Änderung der Eisfläche hängt linear von der Änderung der einfallenden Sonnstrahlung am Eisrand ab. 4 Aus (1) bis (3) folgt, dass für jede Tonne CO2 Ausstoß die Eisfläche etwa um den gleichen Betrag abnimmt. Notz and Stroeve, Science, 2016

48 Überblick 1 Das Klimasystem der Erde 2 Klimawandel früher 3 Klimawandel heute 4 Warum schmilzt das Eis? 5 Ein kurzer Blick in die Zukunft Notz and Stroeve, Science, 2016

49 Die zukünftige Entwicklung des Meereises Trend: - 3 m2 of sea ice per ton of CO 2 sea-ice area from ship/airplane satellite Notz and Stroeve, Science, 2016

50 Die zukünftige Entwicklung des Meereises Trend: - 3 m2 of sea ice per ton of CO 2 sea-ice area from ship/airplane satellite +1.5 C +2.0 C Notz and Stroeve, Science, 2016

51 Ein paar Zahlen zur zukünftigen Entwicklung etwa 1000 Gigatonnen CO 2 dürften maximal noch emittiert werden, um mit hoher Wahrscheinlichkeit das 2 C-Ziel zu erreichen.

52 Ein paar Zahlen zur zukünftigen Entwicklung etwa 1000 Gigatonnen CO 2 dürften maximal noch emittiert werden, um mit hoher Wahrscheinlichkeit das 2 C-Ziel zu erreichen. etwa 40 Gigatonnen CO 2 emittiert die Menschheit im Moment jedes Jahr.

53 Ein paar Zahlen zur zukünftigen Entwicklung etwa 1000 Gigatonnen CO 2 dürften maximal noch emittiert werden, um mit hoher Wahrscheinlichkeit das 2 C-Ziel zu erreichen. etwa 40 Gigatonnen CO 2 emittiert die Menschheit im Moment jedes Jahr. etwa 3000 Gigatonnen CO 2 entsprechen den bekannten Öl-, Kohle- und Gasreserven

54 Zusammenfassung Das Klima der Erde erwärmt sich

55 Zusammenfassung Das Klima der Erde erwärmt sich Die fortschreitende Erwärmung kann schon in wenigen Jahrzehnten zu einem Klimazustand führen, dem der moderne Mensch noch nie ausgesetzt war

56 Zusammenfassung Das Klima der Erde erwärmt sich Die fortschreitende Erwärmung kann schon in wenigen Jahrzehnten zu einem Klimazustand führen, dem der moderne Mensch noch nie ausgesetzt war Das 2 C Ziel liesse sich prinzipiell erreichen.

57 Zusammenfassung Das Klima der Erde erwärmt sich Die fortschreitende Erwärmung kann schon in wenigen Jahrzehnten zu einem Klimazustand führen, dem der moderne Mensch noch nie ausgesetzt war Das 2 C Ziel liesse sich prinzipiell erreichen. Zum Erhalt des Arktischen Meereises im Sommer reicht das 2 C Ziel vermutlich nicht aus.