Übersicht

1. Allgemeine Betrachtung

2. IPCC bisherige Klimaentwicklung

3. Antrieb Strahlung

4. Strahlungs-Forcing

5. IPCC globale Entwicklung

Frage

Wie wirken sich die anthropogenen Veränderungen der Luftzusammensetzung aus

Auf die Strahlungsbilanz

Auf das globale und lokale Klima

Strahlungs-Forcing

Anhand von Beobachtungen und Modellrechnungen wird die Variabilität des Klimas untersucht (IPCC).

Der Begriff des Forcing wird im Vergleich zwischen verschiedenen Referenzzuständen verwendet.

Einwirkung der Strahlungsprozesse in der Atmosphäre im Vergleich zum Oberrand.

Vergleich des Zustands zu verschiedenen Zeiten (vorindustriell oder eiszeitlich – gegenwärtigen Klima)

Hier speziell Bemerkungen zum Strahlungsforcing

Modellgestützte ausführliche Abschätzungen existiert über das Strahlungs- Forcing für den Zeitraum 1750 -2000 durch

- Greenhouse Gase (CO2 ,CH4 ,N2O, CFC-11 and CFC-12

- Abbau des stratosphärischen Ozons

- Zunahme des troposphärischen Ozons

- direkte Auswirkung von Sulfat Aerosolen

- elementaren und organischen Kohlenstoff aus Biomassenverbrennung, Verwendung fossiler Brennstoffe,

- anthropogene Staubemissionen

- indirekte Effekte durch Sulfat-Aerosole (Wolkenbildung)

- Änderung der Oberfächen-Albedo

- Solare Variabilität

Antrieb: Strahlungshaushalt der Atmosphäre

Strahlung ist Energiefluß in Form elektromagnetischer Wellen

Die Strahlungsarten können hierbei nach Wellenlängen unterschieden werden, extrem kurzwellig (UV-Strahlung) bis zu extrem langwelliger Strahlung (Infrarot).

Feststellung: Der vom Menschen verursachte oder anthropogene

Treibhauseffekt ist eine Verstärkung des natürlichen Treibhauseffekts.

Ohne die natürliche Treibhauswirkung der Atmosphäre würde die globale Mitteltemperatur der Erde gegenwärtig nicht bei +15 °C, sondern bei -18 °C liegen.

Das System Erde-Atmosphäre - nimmt kurzwelligere Strahlung auf- strahlt langwelligere Energie ab (geringere Temperatur) - die Bilanz an der Atmosphärenoberfläche ist nur annähernd ausgeglichen

Feinstaub

Feinstaub (Aerosol) wird betrachtet in Hinblick auf

Partikelanzahl pro Luftvolumen ("Anzahlkonzentration")Partikelmasse pro Luftvolumen ("Massenkonzentration")GrößenverteilungChemische ZusammensetzungOptische EigenschaftenAerodynamische Eigenschaften

• Der Nukleationsmode im Größenbereich von einigen 10 nm sind die durch homogene Kondensation produzierten Aerosolpartikel angesiedelt.

• Im mittleren Größenbereich um ca. 0.1 μm befindet sich der Akkumulationsmode. Die-ser entsteht durch Koagulation, d.h. dem Zusammentreffen kleinerer Aerosolpartikel.

• Große Partikel (zwischen 1 und ca. 10 μm), entstanden durch Dispergierung von Aerosolen vom Boden oder der Wasseroberfläche, bilden den Dispersionsmode.

Krug (2003)

verschiedene Aerosole (Außen- und Innenraum)

Wüstensand

Pollen

Milben

Aschepartikel

Schimmelpilz

Rußpartikel

Quellen

Ozeanisch

Mineralisch

Vulkanisch

Kosmisch

Biogen

Antropogen

Aerosole 3

• Der Nukleationsmode im Größenbereich von einigen 10 nm sind die durch homogene Kondensation produzierten Aerosolpartikel angesiedelt.

• Große Partikel (zwischen 1 und ca. 10 μm), entstanden durch Dispergierung von Aerosolen vom Boden oder der Wasseroberfläche, bilden den Dispersionsmode.

• Im mittleren Größenbereich um ca. 0.1 μm befindet sich der Akkumulationsmode. Die-ser entsteht durch Koagulation, d.h. dem Zusammentreffen kleinerer Aerosolpartikel.

Typische Größenverteilung von urbanem Aerosol (a): Anzahlspektrum;

(b): Oberflächenspektrum;

(c): Volumenspektrum.

Größenverteilung und Effekte

Quellen: MPI-Hamburg

Prozesse MPI-Hamburg

Verweilzeit

Aerosol 1

Kohlenstoffhaltige Anteil des Aerosols besteht aus elementarem Kohlenstoff (C) Vielzahl von Kohlenstoffverbindungen (organischer Anteil

OC)

OC wird primär direkt emittiert bei Verbrennungsprozessen, wird sekundär durch Kondensation aus gasförmigen Produkten gebildet

OC besteht nur aus einem Teil aus Kohlenstoff und enthält viele andere Bestandteile: Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff usw. durch Reaktion mit SO2, O3 und NO2

Aerosol 2

Primäre Quellen von OM Verbennungsprozesse, chemische Produktion, Heizöl und Benzin, natürliche

Quellen Beispiel Los Angeles emittierte 1996 im Mittel ca. 30 Tonnen OC/Tag

Kochen und Grillen 21% Straßenstaub 16% Feuerstellen 14% Kfz ohne Kat. 12% Diesel-Kfz. 6% Putz- und Streicharbeiten 5% Waldbrand 3% Kfz mit Kat. 3% Zigaretten 3%

Größenordnung ergibt sich von Nanopartikeln bis 2.5µm (PM2.5)