Weltweiter Klimawandel und seine Folgen Dr Gerhard Luther

Weltweiter Klimawandel und seine Folgen Dr. Gerhard Luther Universität des Saarlandes, FSt. Zukunftsenergie c/o Technische Physik – Bau E 26 D-66041 Saarbrücken EU - Germany Tel. : (49) 0681/ 302 -2737; Fax /302 -4676 e-mail: Luther. Gerhard@vdi. de luther. gerhard@mx. uni-saarland. de (für größere Dateien) Homepage: http: //www. uni-saarland. de/fak 7/fze/

Aber es ist nicht alleine das Klima auf das wir achten müssen:

1. 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 1. Der Problemdruck - Warum müssen wir handeln 1. 1 Ein Entwicklungsproblem Bevölkerungswachstum Wohlstand für alle 1. 2 Ein Energieproblem 1. 3 Ein Klimaproblem (zumindest für viele)

UN 2002: Weltbevölkerung wächst noch auf ca. 11 G Menschen 2050: 9 Milliarden 2000: 6 Milliarden BQuelle: Bundesinstitut für Bevölkerungsforschung (Bi. B) : Bevölkerung -FAKTEN – TRENDS – URSACHEN – ERWARTUNGEN (2004), Abb. 33, p. 74

1. 12 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.

Oil Consumption, China --- 14. 2 [EJ] --- 11. 4 [EJ] --- 5. 7 [EJ] BQuelle: Vahrenholt, Fritz, DPG 2005_Sy. KE 2. 2 Physikertagung Berlin 2005, Folie 1; Urquelle: BP Source: BP

Stahlerzeugung: Die Welt - Industrialisierung hat gerade erst begonnen BQuelle: M. Rothenberg: “Traditionsbranche glänzend im Geschäft“, VDI-N Nr. 42 /2005: 21. 10. 2005, p. 21

1. 2 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. 21 Entwicklung des Weltenergieverbrauchs (in EJ) Nicht erfasst sind: Brennholz, Dung und andere Biomasse (Entwicklungsländer) Quelle: e. g. /BINE_BE_1: Klima und Energie, 1998, Abb 3, p. 3

Evolution from 1971 to 2004 of World Total Primary Energy Supply by Fuel (Mtoe) __500 [EJ/a] Ungebrochenes Wachstum __400 [EJ/a] a *Excludes electricity trade. **Other includes geothermal, solar, wind, heat, etc. Quelle: IEA 2006, http: //www. iea. org/textbase/nppdf/free/2006/key 2006. pdf IEA 2006_Key-World-Energy. Statistics_82 p. pdf

Folge: Treibhausgas Emissionen Treibhausgasemissionen pro Kopf und Bevölkerungszahl KP=Kyoto Protocol 2000 AD ***** Wachstum auf breiter Font ****** 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

Quelle: IEA 2006 ( BAU) __750 [EJ/a] __500 [EJ/a] http: //www. iea. org/Textbase/speech/2006/mandil/Monterrey. pdf Vortrag Mandil, Folie 2

1. 22 Ressourcen Quelle: Gerling, J. P. und Wellmer, FW. : „Reserven, Ressourcen und Reichweiten - Wielange gibt es noch erdöl und Erdgas“ ; Chiu. Z 39 (2005), p. 236 -245; p. 235

1. 221 Preise Entwicklung der Rohölpreise 1960 -2005 • 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 besonderer Gewichtung eingerechnet. Seit den 80 er Jahren ist die Rohölsorte Brent die Leit- und Bezugssorte für die Rohölpreise auf dem Weltmarkt BQuelle: Fa. Tecson Apparate Gmb. H, http: //www. tecson. de/poelhist. htm

2004 Bis 2006 BQuelle: Fa. Tecson Apparate Gmb. H, Steinberg, Meck. Vorpopmmern http: //www. tecson. de/prohoel. htm

1. 3 1. Der Problemdruck - Warum müssen wir handeln 1. 1 Ein Entwicklungsproblem 1. 2 Ein Energieproblem 1. 3 Ein Klimaproblem Treibhausgase ; IPCC-Berichte

1. 31 Zum Strahlungsantrieb out: 107 in: 342 out: 235 Balance: radiation coming in : solar input = 342 [W/m^2 radiation going out. : 107 (reflected solar) + 235(i. r. ) = 342 [W/m^2] IPCC 2001_TAR 1_Fig 1. 2

Der Strahlungsantrieb : „radiative forcing“ 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). Radiative forcing [ W/m 2 ] is the change in the balance between radiation coming into the atmosphere and radiation going out. A positive radiative forcing tends on average to warm the surface of the Earth, and negative forcing tends on average to cool the surface.

SPM 3 Quelle: IPCC-COP 6 a_Bonn 2001_wg 1_1_Houghton

1. 32 http: //cdiac. ornl. gov/trends/co 2/graphics/mlo 145 e_thrudc 04. pdf Berichtsstand: Mitte 2005 update vom 2006_0130 http: //cdiac. ornl. gov/trends/co 2/sio-mlo. htm

Photosyntheserate CO 2 -Konzentration (ppm) 380 360 CO 2 Sättigung 2006 0 320 Heute 380 ppm 400 800 CO 2 -Konzentration (ppm) 1750 280 240 200 160 600'000 500'000 400'000 300'000 Jahre vor heute 200'000 Dome Concordia ice et al. 310: 1313 Dome Concordia ice core data: Siegenthaler U et al. (2005) Science 310: 1313 Vostoc ice core data: Petit JR et et al. . (1999) Nature 399: 429 Vostoc ice core data al (1999) 100'000 BQuelle: C. Körner : “Wälder als Kohlenstoffspeicher. . “ http: //www. uni-saarland. de/fak 7/fze/AKE_Archiv/AKE 2006 F/Links_AKE 2006 F. htm#AKE 2006 F_05 0

Atmospheric CO 2 on different time-scales Recent atmospheric masurements (Mauna Loa) are shown forcomparison. . (b) CO 2 concentration in Antarctic ice cores for the past millenium. (a) Direct measurements of atmospheric CO 2. . . Variations in atmospheric CO 2 concentration on different time-scales. . (e) Geochemically inferred CO 2 concentrations. (d) CO 2 concentration in the Vostok Antarctic ice core. (c) CO 2 concentration in the Taylor Dome Antarctic ice core. Different colours represent results from different studies. Quelle: IPCC_2001_TAR_TSFig. 10 a-d, p. 40

1. 33 Feststellung „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

Zusammenfassung der wichtigsten Erfahrungen: • 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 20 th 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-COP 6 a_Bonn 2001_Watson. Speech: p 1 -Summary

1. 34 Aktueller Stand: Oberflächennahe Erdtemperatur _____2005_1 -11 Erhalten 2005_1221

Langfristperspektive (0 - 1998) Jahr BQuelle: C. D. Schönwiese: “Globaler und regionaler Klimawandel“, Vortrag 2006 -01, Frankfurt/M; Folie 6

1. 35 Besonders beeindruckend: Rückgang der Gletscher und der arktischen Eisbedeckung

1. 351 Gletscher A collection of 20 glacier length records from different parts of the world. Curves have been translated along the vertical axis to make them fit in one frame. Length Data are from the World Glacier Monitoring Service (http: //www. geo. unizh. ch/wgms/) with some additions from various unpublished sources (unit: 1 km ) a The geographical distribution of the data (a single triangle may represent more than one glacier. Quelle: nach IPCC_2001_TAR 1; fig 2. 18, p. 128

Gletscher-Schwund in den Alpen 1900 und 2000. Aufnahme der Pasterzenzunge mit Großglockner (3798 m) Gesellschaft für ökologische Forschung, Wolfgang Zängl, http: //www. gletscherarchiv. de BQuelle: DLR_Schumann 200_Klimawandel. ppt

Gletscher-Schwund in den Alpen 1900 und 2000. Aufnahme der Pasterzenzunge mit Großglockner (3798 m) Gesellschaft für ökologische Forschung, Wolfgang Zängl, http: //www. gletscherarchiv. de BQuelle: DLR_Schumann 200_Klimawandel. ppt

1. 352 Arktisches Eis Arctic Sea Ice Melting since 1979 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. Quelle: The Big Thaw“, National Geographic (2004), Heft 9, p. 21;

Abschmelzen des arktischen Meereises zwischen 1979 und 2005 ©National Snow and Ice Data Center Eindeutiger Trend: Seit Beginn der Satellitenbeobachtung hat die Ausdehnung des Meereises drastisch abgenommen. BQuelle: Spectrum. Direkt SD 790789 vom 1. 10. 2005, Bild 2 ; Ur. Quelle: National Snow and Ice Data Center

1. 36 Projektionen und Szenarios für das 21. Jahrhundert-

0. 1361 Main climate changes • Higher temperatures - especially on land • Sea level rise • Hydrological cycle more intense • Changes at regional level Quelle: IPCC-COP 6 a_Bonn 2001_wg 1_1_Houghton

CO 2, temperature, precipitation and sea level in the 21. th century ·All IPCC projections show that the atmospheric concentration of CO 2 will increase significantly during the 21 th 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-COP 6 a_Bonn 2001_Watson. Speech: p 1 -Summary

Global mean surface temperature is projected to increase during the 21 st century Quelle: IPCC-COP 6 a_Bonn 2001_Watson. Speech: Fig 11

Projected surface temperatures for the 21 st century would be unheralded in the last 1000 years Quelle: IPCC-COP 6 a_Bonn 2001_Watson. Speech: 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-COP 6 a_Bonn 2001_Watson. Speech: p 2 -Summary

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

Präsentation des „Stern Report“ der UK-Regierung am 30. 10. 2006 in HM Treasury: Ur. Quelle der Original-Vortragsfolien + Speaking. Notes: http: //www. hm-treasury. gov. uk/media/987/6 B/Slides_for_Launch. pdf http: //www. hm-treasury. gov. uk/media/99 D/3 D/sternreview_speakingnotes. pdf Lokal: Stern. Review_on-the. Economics-of. Climate. Change-CC_2006 ppt. pdf Stern. Review_on-the. Economics-of. Climate. Change-CC_2006_ppt_Speaking. Notes. pdf

Schlussfolgerung: Given where we are (stock 430 ppm and adding 2. 5 ppm/a); given the obvious dangers of going over 550 ppm, this strongly suggests that we should aim somewhere between 450 and 550 ppm CO 2_equ. Quelle: „Stern Report“, Speaking Notes zu Folie 3 der Präsentation

Falling -1 bis -3%/a Quelle: „Stern Report“, Folie 4: http: //www. hm-treasury. gov. uk/media/987/6 B/Slides_for_Launch. pdf costs

Costs of reducing emissions to stabilize between 450 and 550 ppm CO 2 equiv • 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 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

Action is necessary across all sectors, if the required reductions are to be achieved. Quelle: „Stern Report“, Folie 5: http: //www. hm-treasury. gov. uk/media/987/6 B/Slides_for_Launch. pdf

Different policies, but there are Some clear and broad Principles 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. Quelle: „Stern Report“, Speaking Notes zu Folie 5 der Präsentation

2. Technology: 1. Research and development in the energy sector has halved since the early 1980 s. 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.

1. 37 Sind wir schon auf dem richtigen Weg ?

Quelle: BMWi 2006; Teilweise eigene Formatierung und Hervorhebung; BMWi_Energiedaten 2006…Auszug. Tab 10 -12. xls