Klimawandel Moritz Klammler 29. Juli 2011

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1 Karlsruher Institut für Technologie m γ Klimawandel Moritz Klammler 29. Juli 2011 Fakultät für Chemie und Biowissenschaften KIT Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft

2 c 2011 Moritz Klammler Creative Commons Namensnennung-Weitergabe unter gleichen Bedingungen 3.0 Deutschland. Bildnachweise mit abweichendem Urheberrecht Titelbild Christian Mali, Heimtrieb der Herde. Öl auf Leinwand, [gemeinfrei] Schmied Fri0002, Blacksmith at Work. [GFDL 1.2] Infrarotaufnahme Bertrand Grondin, Pagny-le-Château [CC BY-SA] Kernwaffentest National Nuclear Security Administration / Nevada Site Office (Hrsg.), Nuclear artillery test Grable Event Part of Operation Upshot-Knothole [gemeinfrei] 14 C-Diagramm Hokanomono, Radiocarbon bomb spike. 2008, [gemeinfrei] Die Grafiken auf den Seiten 12, 17, 18, 19, 20, 21, 22 und 33 wurden direkt aus den jeweils zitierten Werken entnommen unter der Annahme, dass es sich bei der Verwendung für diesen Vortrag um eine Nutzung im Sinne des Urhebers handelt. Eine Weiterverwendung ist nur im Rahmen des geltenden Urheberrechts gestattet. M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

3 Kolophon Diese Präsentation wurde mit L A TEX 2ε und der Beamer Klasse mit einem noch nicht veröffentlichten, selbst geschiebenen Theme (kit2) erstellt. Die Grundschrift ist Biolinum / Libertine. Plots wurden mit gnuplot und PSTricks erstellt, separat compiliert und als PDF eingebunden. Der Setzvorgang wurde mit GNUMake automatisiert. Der Quelltext ist auf Wunsch vom Autor erhältlich. moritz.klammler@gmail.com M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

4 Übersicht 1 Einleitung und Physikalische Grundlagen 2 Methoden der Klimaforschung 3 Ergebnisse der Klimaforschung 4 Technische und Politische Reaktionen 5 Zusammenfassung 6 Fragen und Diskussion M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

5 Karlsruher Institut für Technologie m γ Moritz Klammler Klimawandel 1 Einleitung und Physikalische Grundlagen Grundlagen M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

6 Energietransport Transportmechanismus Alltagsbeispiel Meteorologisches Beispiel Stoffaustausch Warmwasserheizung Meeresströmungen, Wind Wärmeleitung Lötkolben Erdwärme Strahlung Wärmelampe Sonne Grundlagen Energietransport M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

7 Grundlagen Strahlung M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

8 T = 3000 C T = 4000 C T = 5000 C T = 6000 C Spektrale Intensität λ / µm Grundlagen Strahlung M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

9 Molekülspektren H O H Absorption O H H Angeregter Zustand Emission H O H Grundlagen Strahlung M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

10 IR-Spektrum von Wasserdampf H O H Absorbanz λ / µm NIST Chemistry WebBook, NIST Standard Reference Database. P.J. Linstrom und W.G. Mallard (Hrsg.), National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, USA, Grundlagen Strahlung M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

11 IR-Spektrum von verdünntem Kohlendioxid O C O Absorbanz λ / µm NIST Chemistry WebBook, NIST Standard Reference Database. P.J. Linstrom und W.G. Mallard (Hrsg.), National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, USA, Grundlagen Strahlung M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

12 IR-Spektrum von Stickstoff N N Absorbanz λ / µm Grundlagen Strahlung M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

13 H O H O C O N N IR-aktiv IR-aktiv IR-inaktiv IR-Aktivität Nur Schwingungen, bei denen sich das Dipolmoment beim Schwingen ändert, sind im Infrarot-Spektrum sichtbar. Grundlagen Strahlung M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

14 Grundlagen Strahlung M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

15 Thermisches Gleichgewicht T = const. P in = P out Grundlagen Strahlung M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

16 Treibhauseffekt Grundlagen Treibhauseffekt M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

17 IPCC AR4-I, 2007, FAQ 1.1, Fig. 1 Grundlagen Treibhauseffekt M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

18 Karlsruher Institut für Technologie m γ Moritz Klammler Klimawandel 2 Methoden der Klimaforschung Methoden M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

19 IPCC AR4-I, 2007, Chap. 1, Fig. 1.2 Methoden Modellierung des Weltklimas M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

20 IPCC AR4-I, 2007, Chap. 1, Fig. 1.2 Methoden Modellierung des Weltklimas M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

21 IPCC AR4-I, 2007, Chap. 1, Fig. 1.2 Methoden Modellierung des Weltklimas M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

22 IPCC AR4-I, 2007, Chap. 1, Fig. 1.2 Methoden Modellierung des Weltklimas M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

23 IPCC AR4-I, 2007, Chap. 1, Fig. 1.2 Methoden Modellierung des Weltklimas M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

24 IPCC AR4-I, 2007, Chap. 1, Fig. 1.2 Methoden Modellierung des Weltklimas M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

25 Global Warming Potential (GWP) GWP A = t H t = 0 t H t = 0 a A x A (t) dt a CO2 x CO2 (t) dt a x(t) t H Strahlungsantrieb pro Einheitsemission Abbaufunktion Zeithorizont Gas τ a GWP a W m 2 ppb 1 20 a 100 a 500 a CO CH N 2 O CCl 3 F SF IPCC AR4-I, 2007, Chap. 2, Tab Methoden Global Warming Potential M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

26 Emissionsprognosen A1 B1 B2 Bevölkerung Wirtschaft Technologie (FI) foss. Energie, (T) reg. Energie (B) gemischt Bevölkerung Wirtschaft Technologie Bevölkerung Wirtschaft lokales Umweltengagement A2 Bevölkerung Wirtschaft Technologie IPCC AR4 Synth.Rep., 2007, Top. 3, Fig. 3.1 N. Nakicenovic, R. Swart et al. (Hrsg.), IPCC Special Report on Emissions Scenarios. Cambridge University Press, Cambridge, UK und New York, USA, Methoden Emissionsprognosen M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

27 Karlsruher Institut für Technologie m γ Moritz Klammler Klimawandel 3 Ergebnisse der Klimaforschung Ergebnisse M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

28 Ist das Klima global? 220 SH: Wellington, New Zealand NH: Vermuntsee, Austria natural level 200 pmc/ percent Ergebnisse M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel Year (AD) 26

29 Terminologie IPCC Terminologie Virtually certain > 99 % Extremely likely > 95 % Very likely > 90 % Likely > 66 % More likely than not > 50 % About as likely as not % Unlikely < 33 % Very unlikely < 10 % Extremely unlikely < 5 % Exceptionally unlikely < 1 % Eintrittswahrscheinlichkeit IPCC AR4-I, 2007, Chap. 1, Box 1.1 Ergebnisse Terminologie M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

30 Prognosen Szenario Erwärmung / C Meeresspiegel / m 2000 const keine Daten B A1T B A1B A A1FI Wertebereiche sind likely range, farbig dargestellt ist, sofern angegeben, der best estimate bzw. sonst die Mitte der likely range. IPCC AR4 Synth.Rep., 2007, Top. 3, Fig. 3.1 Ergebnisse Prognosen M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

31 Validation IPCC AR4-I, 2007, Chap. 1, Fig. 1.1 Ergebnisse Validation M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

32 IPCC AR4 Synth.Rep., 2007, Top. 2, Fig. 2.5 Ergebnisse Validation M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

33 Falsifikation am Beispiel der solar-alone-hypothesis K. Lassen und E. Friis-Christensen, Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics, 1995, 57(8), Ergebnisse Falsifikation am Beispiel der solar-alone-hypothesis M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

34 P. Laut und J. Gundermann, Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 1998, 60(18), Ergebnisse Falsifikation am Beispiel der solar-alone-hypothesis M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

35 P. Laut und J. Gundermann, Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 1998, 60(18), Ergebnisse Falsifikation am Beispiel der solar-alone-hypothesis M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

36 P. Laut und J. Gundermann, Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 1998, 60(18), Ergebnisse Falsifikation am Beispiel der solar-alone-hypothesis M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

37 Karlsruher Institut für Technologie m γ Moritz Klammler Klimawandel 4 Technische und Politische Reaktionen Diskussion M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

38 Reaktionsmöglichkeiten für die Zivilisation Adaption Anpassen an den neuen Lebensraum. Irreversible Veränderung wird in Kauf genommen. Kosten kaum bekannt. Vermeidung Bewahren des bestehenden Lebensraums. Erfolg (zumindest politisch) nicht gewiss. Vermutlich günstiger. Diskussion Reaktionsmöglichkeiten für die Zivilisation M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

39 Anthropogene GHGs in CO 2 -Äquiv. foss. CO % F-Verb. 1.1 % N 2 O 7.9 % biol. CO % IPCC AR4 Synth.Rep., 2007, Top. 2, Fig. 2.1 sonst. CO % CH % Diskussion Quellen von Treibhausgasen M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

40 Quellen von anthropogenen GHGs Industrie 19.4 % Energie 25.9 % Abfall 2.8 % Verkehr 13.1 % IPCC AR4 Synth.Rep., 2007, Top. 2, Fig. 2.1 Gebäude 7.9 % Landwirtschaft 13.5 % Forstwirtschaft 17.4 % Diskussion Quellen von Treibhausgasen M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

41 Politischer Status Quo Montreal Protokoll (ab 1989) Keine Freisetzung ozonschädigender Stoffe. Messbare Ergebnisse. Kyoto Protokoll ( ) Leichte Reduktion der CO 2, CH 4, N 2 O, FKWs und SF 6 Emissionen. Bisher kaum Wirkung. European Emission Trading System (EU ETS, I: 2005, II: 2007, III: 2012) Börsenhandel mit Emissionsrechten. Von Österreich weit verfehlt. 2-Grad-Ziel Erderwärmung wahrscheinlich auf 2 C begrenzen. Bisher nur Absichtserklärung. Diskussion Politischer Status Quo M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

42 Karlsruher Institut für Technologie m γ Moritz Klammler Klimawandel 5 Zusammenfassung Zusammenfassung M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

43 Zusammenfassung Sonne führt Erde Energie zu. Erdoberfläche ist Schwarzer Strahler. Atmosphähre (bzw. GHGs) absorbiert Wärmeabstrahlung und lenkt einen Teil zurück auf die Erde (Treibhauseffekt). Moderne Klimamodelle beinhalten auch sekundäre Effekte (z.b. Reaktion der Vegetation). Messbare signifikante Temperaturänderung. Korrelation mit IPCC Werten. Evidenz für anthropogenen Beitrag. Weiterer Temperaturanstieg sehr wahrscheinlich. Zusammenfassung M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

44 Literatur S. Solomon, D. Qin, M. Manning et al. (Hrsg.), IPCC Fourth Assessment Report: Climate Change Cambridge University Press, Cambridge, UK und New York, USA, Working Group I Report, The Physical Science Basis. IPCC AR4-I Working Group II Report, Impacts, Adaptation and Vulnerability. Working Group III Report, Mitigation of Climate Change. Synthesis Report. IPCC AR4 Synth.Rep. Zusammenfassung M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

45 Karlsruher Institut für Technologie m γ Moritz Klammler Klimawandel 6 Fragen und Diskussion Fragen und Diskussion M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

46 Karlsruher Institut für Technologie m γ Moritz Klammler Klimawandel 7 Anhang Anhang M. Klammler (Chem.-Bio.); Klimawandel

47 IPCC AR4 Synth.Rep., 2007, Top. 2, Fig. 2.3