Weltweiter Klimawandel und seine Folgen

Tel.: (49)  0681/ 302-2737; Fax /302-4676 e-mail: Luther.Gerhard@vdi.de luther.gerhard@mx.uni-saarland.de (für größere Dateien)

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Dr. Gerhard LutherUniversität des Saarlandes, FSt. Zukunftsenergie

c/o Technische Physik – Bau E26D-66041 Saarbrücken

EU - Germany

Aber es ist nicht alleine das Klima

auf das wir achten müssen:

1. Der Problemdruck - Warum müssen wir handeln

1.1 Ein Entwicklungsproblem

1.2 Ein Energieproblem (Endlichkeit der Ressourcen; Lieferengpässe : Preise)

1.3 Ein Klimaproblem

Hier: Nur ganz kurz zur Erinnerung

1.

1. Der Problemdruck - Warum müssen wir handeln

1.1 Ein Entwicklungsproblem Bevölkerungswachstum

Wohlstand für alle (zumindest für viele)

1.2 Ein Energieproblem 1.3 Ein Klimaproblem

1.1

BQuelle: Bundesinstitut für Bevölkerungsforschung (BiB) : Bevölkerung -FAKTEN – TRENDS – URSACHEN – ERWARTUNGEN (2004), Abb.33, p.74

UN 2002:

Weltbevölkerung wächst noch auf ca. 11 G Menschen

2050: 9 Milliarden

2000: 6 Milliarden

Wohlstand für alle (zumindest für sehr viele)

Indikatoren: Energiehunger in aufstrebenden neuen Industriestaaten wie China, Indien, Brasilien und vielen anderen Ländern.

Stahlerzeugung

Bem.: aus „Unterentwickelten Länder“ sind „Entwicklunsländer“ geworden .

Und nun entwickeln sich einige auch recht stürmisch.

1.12

Oil Consumption, China

Source: BPBQuelle:Vahrenholt,Fritz, DPG2005_SyKE2.2 Physikertagung Berlin 2005, Folie 1; Urquelle: BP

--- 5.7 [EJ]

--- 11.4 [EJ]

--- 14.2 [EJ]

BQuelle:M. Rothenberg:“Traditionsbranche glänzend im Geschäft“, VDI-N Nr.42 /2005: 21.10.2005, p.21

Stahlerzeugung:

Die Welt - Industrialisierung hat gerade erst begonnen

1. Der Problemdruck - Warum müssen wir handeln 1.1 Ein Entwicklungsproblem

1.2 Ein Energieproblem Endlichkeit der Ressourcen

Lieferengpässe : Preise

1.3 Ein Klimaproblem

1.2

Quelle:e.g. /BINE_BE_1: Klima und Energie,1998, Abb3, p.3

Entwicklung des Weltenergieverbrauchs (in EJ)

Nicht erfasst sind:Brennholz, Dung und andere Biomasse(Entwicklungsländer)

1.21

__500 [EJ/a]

__400 [EJ/a]

Evolution from 1971 to 2004 of

World Total Primary Energy Supply by Fuel (Mtoe)

*Excludes electricity trade.**Other includes geothermal, solar, wind, heat, etc.

Quelle: IEA 2006, http://www.iea.org/textbase/nppdf/free/2006/key2006.pdf IEA2006_Key-World-EnergyStatistics_82p.pdf

a

Ungebrochenes Wachstum

Treibhausgasemissionen pro Kopf und Bevölkerungszahl

2000 AD

Quelle: Daten nach CAIT, World Resources Institute, http://cait.wri.org BQuelle: UBA: „21 Thesen zur Klimaschutzpolitik des 21.Jhahrhunderts und ihre Begründungen“, Climate Cange Heft 06/2005 (ISSN 1611-8855), Abb.10, p.40

********* Wachstum auf breiter Font ***********

KP=Kyoto Protocol

Folge: Treibhausgas Emissionen

__500 [EJ/a]

__750 [EJ/a]( BAU)

Quelle: IEA 2006 http://www.iea.org/Textbase/speech/2006/mandil/Monterrey.pdf Vortrag Mandil, Folie 2

Quelle: Gerling,J.P. und Wellmer,FW.: „Reserven,Ressourcen und Reichweiten -

Wielange gibt es noch erdöl und Erdgas“ ; ChiuZ 39 (2005), p.236-245; p.235

1.22 Ressourcen

BQuelle: Fa. Tecson Apparate GmbH, http://www.tecson.de/poelhist.htm

•Die markierten Stützpunkte sind der Jahres- Durchschnittspreis für Rohöl auf dem Weltmarkt.

•Als Datenbasis wurde das von der IEA (International Energy Agency) und von der OPEC veröffentlichte Zahlenmaterial herangezogen.

•Ab dem Jahr 1975 sind die Rotterdamer Spotmarkt-Preise für Nordseeöl (North Sea Brent Crude) mit beson-derer Gewichtung eingerechnet. Seit den 80er Jahren ist die Rohölsorte Brent die Leit- und Bezugssorte für die Rohölpreise auf dem Weltmarkt

Entwicklung der Rohölpreise 1960 -20051.221 Preise

BQuelle: Fa. Tecson Apparate GmbH, Steinberg, MeckVorpopmmern http://www.tecson.de/prohoel.htm

2004 Bis 2006

1. Der Problemdruck - Warum müssen wir handeln 1.1 Ein Entwicklungsproblem 1.2 Ein Energieproblem

1.3 Ein Klimaproblem Treibhausgase ; IPCC-Berichte

1.3

IPCC2001_TAR1_Fig1.2

Balance:radiation coming in : solar input = 342 [W/m^2 radiation going out. : 107 (reflected solar) + 235(i.r.) = 342 [W/m^2]

in: 342 out: 107 out: 235

1.31 Zum Strahlungsantrieb

Radiative forcing [ W/m2 ] is

the change in the balance between radiation coming into the atmosphere and radiation going out.

Der Strahlungsantrieb : „radiative forcing“

A positive radiative forcing tends on average to warm the surface of the Earth, and negative forcing tends on average to cool the surface.

A process that alters the energy balance of the Earth - atmosphere system is known as a radiative forcing mechanism (1. IPCC-Report (1990), p. 41-68).

SPM 3

Quelle: IPCC-COP6a_Bonn2001_wg1_1_Houghton

http://cdiac.ornl.gov/trends/co2/sio-mlo.htm

http://cdiac.ornl.gov/trends/co2/graphics/mlo145e_thrudc04.pdf

Berichtsstand:Mitte 2005update vom 2006_0130

1.32

Jahre vor heute Jahre vor heute

CO

CO

22-K

onz

ent

ratio

n (

pp

m)

-Ko

nze

ntra

tion

(p

pm

)

17501750

200200

240240

280280

320320

360360

160160

380380

00100'000100'000200'000200'000300'000300'000400'000400'000500'000500'000600'000600'000

Dome Concordia ice core data: Siegenthaler U Dome Concordia ice core data: Siegenthaler U et al.et al. (2005) Science 310:1313 (2005) Science 310:1313Vostoc ice core data: Petit JR Vostoc ice core data: Petit JR et al.et al. (1999) Nature 399:429 (1999) Nature 399:429

20062006

Heute Heute 380 ppm380 ppm

Ph

oto

syn

the

sera

teP

hot

osy

nth

ese

rate

COCO22-Konzentration (ppm)-Konzentration (ppm)00 400400 800800

COCO22--

SättigungSättigung

BQuelle: C.Körner :“Wälder als Kohlenstoffspeicher..“ http://www.uni-saarland.de/fak7/fze/AKE_Archiv/AKE2006F/Links_AKE2006F.htm#AKE2006F_05

Quelle: IPCC_2001_TAR_TSFig.10a-d, p.40

Atmospheric CO2 on different time-scales

Recent atmospheric masurements(Mauna Loa) are shown forcomparison.. (a) Direct measurements

of atmospheric CO2.

(b) CO2 concentration in Antarctic ice cores for the past millenium.

..Variations in atmospheric CO2 concentration on different time-scales..

(c) CO2 concentration in the Taylor Dome Antarctic ice core.

(e) Geochemically inferred CO2 concentrations.

(d) CO2 concentration in the Vostok Antarctic ice core.

Different colours represent results from different studies.

„The Earth's climate system has changed,

globally and regionally

, with some these changes being attributable to human activities.“

Ein berühmtes Zitat aus dem 3.IPCC Bericht, 2001

1.33 Feststellung

•The Earth has warmed 0.6± 0.2 [K] since 1860 with the last two decades being the warmest of the last century; •The increase in surface temperatures over the 20th Century for the Northern hemisphere is likely to be greater than that for any other century in the last 1000 years; •Precipitation patterns have changed with an increase in heavy precipitation events in some regions;

•Sea level has risen 10-20 cm since 1900; most non-polar glaciers are retreating; and

the extent and thickness of Arctic sea ice is decreasing in summer;

Quelle: IPCC-COP6a_Bonn2001_WatsonSpeech: p 1-Summary

Zusammenfassung der wichtigsten Erfahrungen:

Erhalten 2005_1221

Aktueller Stand: Oberflächennahe Erdtemperatur

_____2005_1-11

1.34

Langfristperspektive

Jahr

(0 - 1998)

BQuelle: C.D.Schönwiese:“Globaler und regionaler Klimawandel“, Vortrag 2006-01, Frankfurt/M; Folie 6

Besonders beeindruckend:

Rückgang der Gletscher

und der

arktischen Eisbedeckung

1.35

1.351 Gletscher

a

Length (unit: 1km )

Curves have been translated along the vertical axis to make them fit in one frame.

Data are from the World Glacier Monitoring Service (http://www.geo.unizh.ch/wgms/) with some additions from various unpublished sources

Quelle: nach IPCC_2001_TAR1; fig 2.18, p.128

a

The geographical distribution of the data (a single triangle may represent more than one glacier.

A collection of 20glacier length recordsfrom different parts of the world.

1900 und 2000.

Aufnahme der Pasterzenzunge mit Großglockner (3798 m)Gesellschaft für ökologische Forschung, Wolfgang Zängl,

http://www.gletscherarchiv.de

Gletscher-Schwund in den Alpen

BQuelle:DLR_Schumann200_Klimawandel.ppt

1900 und 2000.

Aufnahme der Pasterzenzunge mit Großglockner (3798 m)Gesellschaft für ökologische Forschung, Wolfgang Zängl,

http://www.gletscherarchiv.de

Gletscher-Schwund in den Alpen

BQuelle:DLR_Schumann200_Klimawandel.ppt

Quelle: The Big Thaw“, National Geographic (2004), Heft 9, p.21;

Arctic Sea Ice Melting since 19791.352 Arktisches Eis

Quelle: The Big Thaw“, National Geographic (2004), Heft 9, p.21;

Arctic Sea Ice in 2003

Quelle: The Big Thaw“, National Geographic (2004), Heft 9, p.21;

1979:An image based on satellite data shows perennial ice cover in 1979,when the ice extended over the Arctic Ocean from edge to edge.

Since then the area of coverage has decreased by 9% per decade

2003:A similiar image from 2003 shows dramatically reduced perennial ice cover.Large areas of open ocean have appeared near Russia, Alaska and Canada.Some climate models project, that the

ice will be gone in summer by the end of the century.

Eindeutiger Trend: Seit Beginn der Satellitenbeobachtung hat die Ausdehnung des Meereises drastisch abgenommen.

©National Snow and Ice Data Center

BQuelle: SpectrumDirekt SD790789 vom 1.10.2005, Bild 2 ; UrQuelle: National Snow and Ice Data Center

Abschmelzen des arktischen Meereises zwischen 1979 und 2005

Projektionen und Szenarios

für das 21. Jahrhundert-

1.36

Main climate changes

• Higher temperatures - especially

on land

• Sea level rise

• Hydrological cycle more intense

• Changes at regional level

Quelle: IPCC-COP6a_Bonn2001_wg1_1_Houghton

0.1361

CO2, temperature, precipitation and sea level in the 21.th century

All IPCC projections show that the atmospheric concentration of CO2 will increase significantly during the 21th century in the absence of climate change policies; Climate models project that the Earth will warm 1.4 to 5.8 °C between 1990 and 2100, with most land areas warming more than the global average;

Precipitation will increase globally, with increases and decreases locally, with an increase in heavy precipitation events over most land areas;

Sea level is projected to increase 8-88 cm between 1990 and 2100;

Models project an increase in extreme weather events, e.g. heatwaves, heavy precipitation events, floods, droughts, fires, pest outbreaks, mid-latitude continental summer soil moisture deficits, and increased tropical cyclone peak wind and precipitation intensities.

Quelle: IPCC-COP6a_Bonn2001_WatsonSpeech: p 1-Summary

Global mean surface temperature is projected to increase during the 21st century

Quelle: IPCC-COP6a_Bonn2001_WatsonSpeech: Fig 11

Projected surface temperatures for the 21st century would be unheralded in the last 1000 years

Quelle: IPCC-COP6a_Bonn2001_WatsonSpeech: Fig 12

Projected changes in climate will have

both beneficial and adverse effects on

• water resources,

• agriculture,

•natural ecosystems • human health,

but:

• the larger the changes in climate -

- - the more the adverse effects dominate

Quelle: IPCC-COP6a_Bonn2001_WatsonSpeech: p 2-Summary

Quelle: „Stern Report“, UK-Government: http://www.hm-treasury.gov.uk/media/987/6B/Slides_for_Launch.pdf

Aus dem „Stern Report“ der UK-Regierung:

Präsentation des „Stern Report“ der UK-Regierung am 30.10.2006 in HM Treasury:

UrQuelle der Original-Vortragsfolien + SpeakingNotes:http://www.hm-treasury.gov.uk/media/987/6B/Slides_for_Launch.pdfhttp://www.hm-treasury.gov.uk/media/99D/3D/sternreview_speakingnotes.pdf

Lokal: SternReview_on-theEconomics-ofClimateChange-CC_2006ppt.pdf SternReview_on-theEconomics-ofClimateChange-CC_2006_ppt_SpeakingNotes.pdf

Schlussfolgerung:

Given where we are (stock 430ppm and adding 2.5ppm/a);

given the obvious dangers of going over 550ppm,

this strongly suggests that we should aim somewhere

between 450 and 550 ppm CO2_equ.

Quelle: „Stern Report“, Speaking Notes zu Folie 3 der Präsentation

Quelle: „Stern Report“, Folie 4: http://www.hm-treasury.gov.uk/media/987/6B/Slides_for_Launch.pdf

costs

Falling -1 bis -3%/a

• Costs of doing nothing (BAU): Stern calculates, damages from BAU would be equivalent

to at least 5 and up to 20% of consumption a year, depending on the types of risks and effects included.

Costs of reducing emissions to stabilize between 450 and 550 ppm CO2equiv

• Costs and benefits of taking action:

The costs of getting to 550 or below, are around 1% of GDP per year. It is like a one-off increase by 1% in the price level. That is manageable;

We can grow and be green.

• New Opportunities, new Markets: There will be new markets worth 100‘s of G$/a . Economically speaking: Mitigation is a very good deal. BAU, on the other hand, will eventually derail growth.

Quelle: „Stern Report“, Speaking Notes zu Folie 4 der Präsentaioon

Quelle: „Stern Report“, Folie5: http://www.hm-treasury.gov.uk/media/987/6B/Slides_for_Launch.pdf

Action is necessary across all sectors, if the required reductions are to be achieved.

Different policies, but there are

Some clear and broad Principles

Quelle: „Stern Report“, Speaking Notes zu Folie 5 der Präsentation

1. Establish a carbon price via tax, trade and regulation.

2. Promote Technology: through research and development. Private sector investors need confidence that there will be markets for their products

3. Deal with Market Failure , e.g.:

* problems in property and capital markets inhibit investments for energyefficiency.* sticks and carrots of incentives need to be supported by information.* understanding of the issues can itself change the behaviour of individuals and firms.

Technology: 1. Research and development in the energy sector has

halved since the early 1980s. That trend must be reversed, and ideas must be shared.

2. We need larger cross-border markets for low carbon technologies

to drive deployment and bring down costs.

2. Technology:

Sind wir schon auf dem richtigen Weg ?

1.37

Quelle: BMWi 2006; Teilweise eigene Formatierung und Hervorhebung; BMWi_Energiedaten2006…AuszugTab10-12.xls