Atmosphärische Zirkulation

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1 Atmosphärische Zirkulation === Polarer Kaltluftwirbel (im Winter) Troposphärische Zirkulation Stratosphärische Zirkulation

2 Ozonloch (Bildungsmechanismus) Polarnacht (an stratosphärischem Aerosol): ClNO 3 + HCl? Cl 2 + HNO 3 ClNO 3 + H 2 O? HOCl + HNO 3 Salpetersäure im Aerosol + Wasser >> in polarer Eiswolke (PSC) gebunden (Polarwirbel bei T < 193 K) Absinken der Eiswolke (wegen größerer Erdanziehung der Eiskristalle) Frühjahrbeginn: Cl 2 + h?? 2 Cl HOCl + h?? OH + Cl Cl + O 3? ClO + O 2 Rapider Ozonabbau Wegen keiner/geringer solarer Energie >>Keine O-Atome gebildet, sondern (in Polarnacht und Frühjahrbeginn) ClO + ClO? Cl 2 O 2 Cl 2 O 2 + h?? 2 Cl + O 2 Erst nach Zusammenbruch des Polarwirbels >>> wieder ClO + NO 2? ClNO 3

3 Abkommen zum Schutz der Ozonschicht? 1985 Wiener Konvention? 1987 Montrealer Protokoll zum Schutz der Ozonschicht? 1990 London? 1992 Kopenhagen? 1995 Wien? 1997 Montreal? 1999 Peking EU-Verordnung, Nr. 2037/2000 (2006 verschärft durch Chemikalien-Ozonschicht- Verordnung)? Ausstieg aus Produktion und Verbrauch von H-FCKW? Ausstieg aus Produktion und Verbrauch des Pestizids Methylbromid? Maßnahmen zur Reduktion von Emission aller ozonabbauender Substanzen? Wenn die Abkommen eingehalten werden, könnte sich die Ozonschicht schrittweise bis Mitte des 21. Jahrhunderts wieder erholen, d.h. das Niveau der 70er Jahre erreichen.? Allerdings ist die Erholung auch vom atmosphärischen Vorkommen von Methan, Lachgas und Sulfatpartikeln sowie von der Klimaerwärmung abhängig.

4 Umweltwissenschaften: Treibhauseffekt - Grundlagen Sonnenspektrum

5 S/4 Energiebudget der Erde (mit Treibhauseffekt) a...albedo (kurzwellig), a...albedo (langw.) t...transmission (kurzwellig) t...transmission (langw.) c...wärmetransport (-leitung) S...Solarkonstante a + t + Absorption = 1 Index : s Surface (Erdoberfläche) a Atmosphäre

6 Treibhausmodell (Abschätzungen) Energiebilanz der Erdoberfläche: t a (1 - a s ) (S/4) - c (T s -T a ) -??T s 4 (1 - a a ) +??T a 4 = 0 Energiebilanz der Atmosphäre : (1 - a a - t a + a s t a ) (S/4) + c (T s -T a ) +??T s 4 (1 - t a - a a ) - 2??T a 4 = 0 Reflexion MW >>>>>>>>>>>> mit c = 2.5 W /m 2 K T a = 256 K (= -17 o C) T s = 288 K (= 15 o C) Schneebedeckte Erde a s = 0.75 T s = 270 K (= - 3 o C) Nuklearer Winter a a = 0.36 a a = 0.37 t a = 0.43 t a = 0.05 T s = 283 K (= 10 o C) Solar Kollektor Welt a s = 0.10 >>>>> vernachlässigbar

7 Treibhausgase Globaler Kohlenstoff-Kreislauf Erhöhung (Verdopplung) der Treibhausgase bewirkt:

8 Klimamodelle - Klimaszenarien >>> PLUS >>> Prognosen auf politische,wirtschaftliche und technische Entwicklungen (und damit: zukünftiger Ausstoß von Treibhausgasen oder global dimming (Abkühlung)???)

9 Klimafolgen Gletscherschmelze, Meeresspiegel, Ozeanzirkulation (Zusammenbruch des Golfstromes), Hochwasser, Austrocknung des Amazonasbecken Hitze und Trockenheit (Waldbrand und Schädlingsbefall borealer Wälder) Auftauen des Permafrostes (und damit Freisetzung von Methan) Die Grafik zeigt Abschätzungen der Entwicklung des Meeresspiegels in der Vergangenheit (grau), die Beobachtungen der letzten Jahrzehnte durch Tidemessgeräte und Satelliten (rot), sowie Prognosen für die Zukunft gemäß dem IPCC A1B Szenario (blau). In dieser Prognose nicht enthalten sind schnellere Veränderungen in den polaren Eisschilden von Grönland und Antarktis, über die wir nicht genug wissen. Quelle: IPCC AR FAQ 5.1 Gletscherschwund an der Zugspitze. Foto: Dr. Markus Weber, Kommission für Glaziologie, Bayerische Akademie der Wissenschaften

10 Prognosen zur Treibhauserwärmung Globale mittlere Oberflächentemperatur für ausgewählte SRES Szenarien (Special Report on Emissions Scenarios) bis zum Ende des 21. Jahrhunderts. (IPCC, 2007)

11 Treibhausgase Zuwachsraten

12 Treibhausgas-Emissionen verschiedener Energieträger Österreich Berechnung der Emission in g CO 2 (bzw. des Äquivalentes) pro erzeugter kwh (Anlagen zur Erzeugung von Strom aus Erneuerbaren Energien, also Wind, Sonne und Biomasse, verursachen im Betrieb wenig CO 2. Man muss jedoch auch den gesamten Lebenszyklus einer Anlage zur Stromproduktion, also auch den Bau der Anlage, eventuelle Wartungsarbeiten und den Rückbau nach Ablauf der Betriebsgenehmigung betrachten) Unterzeichnerstaaten des Kyoto-Protokoll >>>>>

13 Kyoto-Protokoll Das Kyoto-Protokoll schreibt bis 2012 eine Reduktion von sechs Treibhausgasen (CO 2, CH 4, SF 6, N 2 O, FKW, HFKW) von mindestens 5% unter das Niveau von 1990 vor (pro Nation unterschiedlich stark---siehe Graphik). Anmerkung: Aufgrund des Zusammenbruchs des Industriesektors in Russland und der Ukraine nach der politischen Wende haben diese einen Emissionsrückgang von ca. 30% seit 1990 erlebt. Die meisten Emissions-Prognosen zeigen, dass Russland und die Ukraine auch 2012 noch unter ihren Emissionen des Jahres 1990 sein werden >>> Emissionshandel Ferner ist vorgesehen, dass sogenannte "Senken" als Emissionsreduktion angerechnet werden können (z.b. CO 2 -Bindung durch eine Neubewaldung). Flexible Mechanismen: Clean Development Mechanism (CDM) Das Kyoto-Protokoll sieht die Möglichkeit vor, einen Teil der Emissionsreduktionen durch die Realisierung CO 2 einsparender Projekte in Entwicklungsländern zu erreichen. Die Einsparungen, die durch diese Projekte erreicht werden, kann sich das Geberland in der Folge für seine Reduktionen anrechnen lassen (Atomprojekte dürfen dabei nicht angerechnet werden). Joint Implementation (JI) Parallel dazu sieht das Protokoll die Möglichkeit vor, einen Teil der Emissionsreduktionen durch die Durchführung von Projekten in einem anderen Land, das jedoch ebenfalls Emissionsreduktionspflichten (= nicht Entwicklungsland) hat, zu erreichen. Die erreichten Einsparungen kann sich das Geberland als Emissionsreduktionen anrechnen lassen (keine Atomprojekte). Handel mit Emissionsrechten