Klima gestern und morgen – Einsichten der Klimaforschung · 2010-04-29 · das Morgen beginnt...

4/28/2010

1

Studium generaleKlimawandel und Energiewende –das Morgen beginnt heute

Klima gestern und morgen –Einsichten der Klimaforschung

Michal KuceraI tit t fü G i h ft U i ität TübiInstitut für Geowissenschaften, Universität Tübingen

2 CH2 + 3 O2 → 2 CO2 + 2 H2O

Die Atmosphäre

2 CH2 + 3 O2 → 2 CO2 + 2 H2O Atmosphäre: 750 Gigatonnen Kohlenstoff

Vegetation: 600 Gt C

Der globale Kohlenstoffkreislauf

4/28/2010

2

2 CH2 + 3 O2 → 2 CO2 + 2 H2O

Industrielle Revolution um 1750: fossile Brennstoffe

James Watt (1736-1819) und seine Dampfmaschine

2 CH2 + 3 O2 → 2 CO2 + 2 H2O Atmosphäre: 750 Gigatonnen Kohlenstoff

Vegetation: 600 Gt C

Fossile Brennstoffe: 4000 Gt C

Der globale Kohlenstoffkreislauf

2 CH2 + 3 O2 → 2 CO2 + 2 H2O

ahr

Emission des CO2 im Jahr 2000:~ 1 % des Gehalts der Atmosphäre pro Jahr

2E

mis

sion

, Gt/J

a

Global annual fossil fuel carbon dioxide emissions, in million metric tons of carbon.Original data: Marland, G., T.A. Boden, and R. J. Andres. 2003. "Global, Regional, and National CO2 Emissions." In Trends: A Compendium of Data on Global Change. Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory, U.S. Department of Energy, Oak Ridge, Tenn., U.S.A.

CO

2

2 CH2 + 3 O2 → 2 CO2 + 2 H2O

CO2 absorbiert kurzwellige Strahlung: Treibhauseffekt

4/28/2010

3

O2,

ppm Sauerstoffgehalt

sinkt ab

2 CH2 + 3 O2 → 2 CO2 + 2 H2O

sion

, Gt/J

ahr

CO

IsotopischeSignatur fossiler Brennstoffe

Quelle: IPCC 2007

Beobachtung 1: Kohlenstoff in der Atmosphäre steigt

CO

2Em

iss ek

(200

6)Q

uelle

: Rie

bee

Gasbläschen im Eis: Atmosphäre der Urzeit

pmC

O2,

pp

Quelle: IPCC 2007


Zeit, Jahre vor Heute

April 2010: 389 ppm


4/28/2010

4

Beobachtung 2: Das Klima auf der Erde wird wärmer

Quelle: IPCC 2007

1.77°C/100 Jahre

0.45°C/100 Jahre


Quelle: IPCC 2007

Die globale Erderwärmung schreitet schneller voran als natürliche V äVorgänge:

• Eiszeit – Warmzeit: 1°C per 1000 Jahre• Letzte 50 Jahre: 1°C per 100 Jahre


Ohne menschlichen Einfluss lässt sich der Klimatrend nicht erklären


Quelle: IPCC 2007

4/28/2010

5

Die globale Erderwärmung schreitet schneller voran als natürliche Vorgänge:

• Eiszeit – Warmzeit: 1°C per 1000 Jahre• Letzte 50 Jahre: 1°C per 100 Jahre

Sie ist dem menschlichen Einfluss zuzuschreiben und hat daher keine natürliche Parallelen.


Eingriff in einer Komponente beinflusst das gesamte System

Rückkopplungs-mechanismen

System ErdeBeobachtung 2: Das Klima auf der Erde wird wärmer

Verstärkung durch Rückkopplungsmechanismen


Steuerung,Ursache Effekt

Das System Erde ist zu komplex und nicht für experimentelle Ansätze geeignet

4/28/2010

6

Das System Erde ist zu komplex und nicht für experimentelle Ansätze geeignet

• Klimasimulation

• Untersuchung natürlicher Experimente inExperimente in der Erdgeschichte

Kon

zetra

tion

Untersuchung natürlicher Experimente in der Erdgeschichte

hes

der p

rä-in

dust

rielle

n K

CO

2, pp

m

Das Supertreibhausder Kreide- und Jura-Zeit

Estimates of the changes in carbon dioxide concentrations during the Phanerozoic. Three estimates are based on geochemical modeling: GEOCARB III (Berner and Kothavala 2001), COPSE (Bergmann et al. 2004) and Rothman (2001). These are compared to the carbon dioxide measurement database of Royer et al. (2004) and a 30 Myr filtered average of those data.

Viel

fac

Zeit, Millionen Jahre vor heute

Salzwasserkrokodil Crocodylus porosus

Fossilien als Klimaindikatoren



Das Supertreibhausder Kreide- und Jura-Zeit

Meereskrokodile des Schwäbischen JuraSchwäbischen Jura

4/28/2010

7


Das Supertreibhaus der Kreide- und Jura-Zeit:Krokodile in der Arktis

Champsosaurus

Tarduno et al., 1998


Axel Heiberg Insel heute


Das Supertreibhaus der Kreide- und Jura-Zeit:Krokodile in der Arktis


Das Supertreibhaus der Kreide- und Jura-Zeit

Erste Lektion:

CO2 ist nicht der Feind des Lebens auf der Erde. Lebewesen passen sich an.

Die Treibhaus-Erde sieht aber ganz anders aus....

4/28/2010

8


Wie empfindlich auf CO2 ist das Klima der Erde


CO

2, pp

m

Ende des Treibhausklimas

Treibhausklima

Zachos et al., Nature 451, 279-283 (17 January 2008)Zeit, Millionen Jahre vor heute

Eiszeit



CO Mä 2010

CO

2, pp

m

CO2 der letzten 800,000 Jahre

CO2 März 2010

Tripati et al., Science 4 December 2009: Vol. 326. no. 5958, pp. 1394 - 1397

Eisvolumen

Antarktis von Eisvoll bedeckt


Wie empfindlich auf CO2 ist das Klima der Erde

Zweite Lektion:

Bei niedrigem CO2 reagiert das Klima empfindlicher.

D CO G h lt i t h t i d iDas CO2 Gehalt ist heute niedrig.

4/28/2010

9

Untersuchung natürlicher Experimente in der ErdgeschichteDas Pliozän vor 3 Millionen Jahren, als das CO2 zu letzt über 350 ppm lag...

Fossilien als Klimaindikatoren


Oberflächentemperatur der Meere, Pliozän - Heute


Heute

Pliozän

Simulation tropischer Zyklone im Pliozän (durchschnitt über 2 Jahre)

Alexey V. Fedorov, Christopher M. Brierley & Kerry Emanuel Nature 463, 1066-1070(25 February 2010)


4/28/2010

10


Abstieg des CO2 in Klimasimulationen notwendig für die Vergletscherung der nordlichen Hemsiphäre.


Dritte Lektion:

Das CO2 liegt seit einige Jahren über dem des Pliozäns.

Das konnte reichen um das Eiszeitalter an der nördlichen Hemisphäre zu beenden.

Untersuchung natürlicher Experimente in der ErdgeschichteStabilität der Eisschilde

Quelle: IPCC 2007

Abschmelzrate entsprechend 0.5 mm/Jahr in Meeresspiegelanstieg

Grünland: 7 m Meeresspiegeläquivalent von Eis


WAIS: weitere 5 m Meeresspiegel

Naish et al., Nature 458, 322-328 (19 March 2009)

Meeresspiegel-äquivalent von Eis

4/28/2010

11


gelä

quiv

alen

t (m

)

David Pollard & Robert M. DeConto, Nature 458, 329-332 (19 March 2009)Naish et al., Nature 458, 322-328 (19 March 2009)


WAIS zeitweise komplett abgeschmolzen

Mee

ress

pieg

bis 1930:< 1 mm/Jahr


m)

heuteMee

ress

pieg

el (m

m

3.1 ± 0.7 mm/JahrM

IPCC 2007

58 cm


(cm

)

Prognosen der Weltklimarat

19 cm

Differenz: 39 cm

essp

iege

lans

tieg

(

IPCC 2007

Mee

re


4/28/2010

12

Gleichgewichtverpflichtete

Reaktion


CO2Heizung

an

Stabilität der Eisschilde

VorübergehendeReaktion

Temperatur

Reaktion

ReaktionszeitZeit



Mee

ress

pieg

el (m

) Gleichgewicht~ + 25 m

Ausgleichsrate:

Rohling et al., 2009

M

Temperatur auf Antarktis (Unterschied von heute, °C)

VorübergehendeReaktion

~0.5 – 1.5 cm/Jahr

Heute + 10 m ~ Jahr 2500 – 3000?

4/28/2010

13

Present day + 67 m ~ Jahr 5350 – 6700?

Vierte Lektion:


Vierte Lektion:

Die Eisschilde sind instabil. Sie schmelzen langsam und die langsamme

Reaktion kann täuschen.

Das langfristige Gleichgewicht für das heutige CO2 liegt bei + 25 m Meeresspiegelequivalent.

Fazit


Mit CO2 ist nicht zu spielen.

Das Klima der Erde ist sehr empfindlich. Es kann sich schnell und nachhaltig

ändern.

Es wird keine Katastrophe für die Erde sein, aber für uns...

ahr

Und was machen wir?

O2

Em

issi

on, G

t/Ja

Die Krise

Corinne Le Quéré, et al. Nature Geoscience 2, 831 - 836 17 November 2009

CO

4/28/2010

14

Studium generaleKlimawandel und Energiewende –das Morgen beginnt heute

Klima gestern und morgen –Einsichten der Klimaforschung

Michal KuceraI tit t fü G i h ft U i ität TübiInstitut für Geowissenschaften, Universität Tübingen

Klima gestern und morgen – Einsichten der Klimaforschung · 2010-04-29 · das Morgen beginnt...

Documents

Transcript of Klima gestern und morgen – Einsichten der Klimaforschung · 2010-04-29 · das Morgen beginnt...