Zunehmende CO2-Konzentration führt zu globalem Temperaturanstieg

Die Verantwortung für bisherigen CO2-Emissionen ist global höchst unterschiedlich verteilt. Zusammen mit dem Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) hat das Urban Complexity Lab der Fachhochschule Potsdam (FHP) einen Kurzfilm entwickelt. Er visualisiert die Menge und Orte der bisherigen und zu befürchtenden zukünftige CO2-Emissionen und er spricht als Folge die globale Erwärmung an.

Quelle: www.youtube.com/watch?v=SAfIe6Pqaec&feature=youtu.be

Die Waldflächen reichen zur “Entsorgung” des anthropogenen CO2 nicht aus

Mit der industriellen Revolution im 19. Jahrhundert begann ein zumindest in den letzten 4 Millionen Jahren der Erdgeschichte einmalig schneller und starker Anstieg der atmosphärischen CO2-Konzentration. Die Ursache der Entwicklung war und ist unbestreitbar die zunehmende Verbrennung von Kohle, Erdgas und Erdöl zur Energiegewinnung und die Zerstörung von Wäldern. Damit verbunden war von Anfang an der Missbrauch der Atmosphäre als Abfalldeponie für die so verursachten CO2-Emissionen. Zusätzlich emittierte Treibhausgase (Methan, Ozon, Distickstoffoxid) verstärken das Problem der Temperaturerhöhung.

Die einmal freigesetztes CO2-Menge bleibt solange in der Atmosphäre, bis es auf natürliche Weise der Luft wieder entzogen wird. Das geschieht in begrenztem Ausmaß durch die Photosynthese beim Wachstum der Pflanzen, insbesondere in den Wäldern, und durch die Aufnahme im Wasser der Ozeane (mit der Folge der Übersäuerung). Aber: Die Kapazität der Wälder, der Luft freigesetztes CO2 zu entziehen, ist begrenzt. Sie wird durch Waldzerstörung (bei Verbrennung mit der Folge direkter CO2-Emissionen) weiter reduziert.

Folgen : Die Grafik gibt an, wie viel von den 2018 durch Energienutzung und Waldzerstörung an CO2-Emissionen verursacht wurde, wie viel davon vom Meer und den bestehenden Wäldern der Luft entzogen wurde und wie viel davon die atmosphaerische CO2-Konzentration dauerhaft erhoeht hat.

Differenz von 5 % wg. teilweise geschätzter Werte bei “Quelle” und “Senke”; Quelle: Global Carbon Project, Seite 67

11,6 Mrd t CO2 (29% der CO2-Emissionen aus 2018 entsprechend) wurden 2018 durch die Wälder biotisch “entsorgt”.

  8,9 Mrd t CO2 (22% der CO2-Emissionen aus 2018 entsprechend) haben die Ozeane 2018 absorbiert und deren Wasser saurer gemacht.

17,3 Mrd t CO2 (44% der CO2-Emissionen aus 2018) sind in der Luft verblieben und verstärken den Treibhauseffekt.

Die Parallelität von CO2-Konzentration und Temperaturanstieg

Grafikquelle: s. Seite Problem: CO2-Emission

Grafikquelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Klimageschichte; Datenquelle: s. Grafik

 

Grob betrachtet verlief die Entwicklung der Temperatur auf dem Planeten Erde in den letzten 800.000 Jahren (blaue Linie in rechter Grafik) parallel zur Veränderung der atmosphärischen CO2-Konzentration (linke Grafik).

Die von der Natur der Luft nicht entzogenen jährlichen CO2-Jahresemissionen haben seit etwa 1860 die CO2-Konzentration der Atmosphäre hochgeschraubt (vgl. Problem: CO2-Konzentration . Damals waren es rd. 270 ppm. Im Jahr 2018 waren es schon 407 ppm. CO2 dämpft in der Atmosphäre die Rückstrahlung der auf der Erdoberfläche in Wärme umgewandelten Sonnenenergie in den Weltraum. Deshalb bewirkt eine erhöhte CO2-Konzentration eine erhöhte Temperatur auf der Erde – eine Erwärmung wie durch das Glas eines Treibhausdachs.

Der Zusammenhang zwischen dem jährlichen Zuwachs der CO2-Konzentration und dem zeitlich parallel verlaufenden globalen durchschnittlichen Temperaturanstieg ist in der folgenden animierten Grafik von Ed Hawkins dargestellt worden. Sie zeigt gleichzeitig eindrucksvoll die Entwicklung beider Faktoren in Abhängigkeit von Jahreszahlen und -zeiten. Zugleich verdeutlicht die Grafik, dass bei Fortsetzung des Trends eine Erhöhung der mittleren globalen Temperatur gegenüber ca. 1860 von 1,5°C zu erwarten ist. Setzen sich die die Emissionen über den Punkt hinaus in gleichbleibendem Maß fort, wird schon bald eine Temperaturerhöhung von 2 Grad C und mehr stattfinden.

Die Animation zur Verdeutlichung der Verknüpfung und zunehmenden Geschwindigkeit der Prozesse von 1860 – 2016 öffnet sich durch Klick auf die folgende Grafik:

Folgen : Die Grafik zeigt den zeitlichen Zusammenhang von erhöhter CO2-Konzentration und Temperaturerhöhung.

Quelle: www.openclimatedata.net; Autor: Ed Hawkins                                                                                                   

Der Vergleich von simulierten Klimamodellen mit der Realität

In der nächsten Grafik wird der von Computermodellen prognostizierte Temperaturanstieg zusammen mit den tatsächlichen Messwerten seit 1860 parallel nebeneinander animiert dargestellt. Links gemessene, rechts die im Modell simulierten Werte. Es zeigt sich, dass die Simulation des angenommenen mittleren Entwicklungspfads der inzwischen eingetretenen Realität bis 2016 sehr nahe kam. Daher gibt es allen Grund anzunehmen, dass die Berechnungen für die Zeit nach 2016 tatsächlich annähernd eintreffen werden. Vorausgesetzt ist hier, dass sich der derzeitige Emissionstrend ungebremst fortsetzt.

Die Animation für den mittleren, gemäßigten Emissonspfad öffnet sich durch Klick auf die folgende Grafik (Die Animation beginnt etwas verzögert!)

Folgen : Für 1860-2016 entspricht die im Modell berechnete Temperaturentwicklung der gemessenen Entwicklung. Das wird auch künftig so sein.

Quelle: University of Reading, UK; Autor: Ed Hawkins:    simulierter mittlerer Emissionspfad (RCP 4.5)                    simulierter niedriger Emissionspfad (RCP 2.6)     simulierter hoher Emissionspfad: (RCP 8.5)

Folgen der Erwärmung: Beispiel Eisschmelze in der Arktis

)9)(EInzwischen sind vielfältige Warnhinweise dafür zu erkennen, dass sich in der Zukunft die bisherigen Lebensbedingungen durch den begonnenen Klimawandel in vielen Regionen bedrohlich verändern könnten. Nirgendwo ist die Erwärmung so offensichtlich wie in der Region nördlich des nördlichen Polarkreises. Die vorherige Graphik zeigt in ihrer linken Hälfte, dass die Durchschnittstemperatur 2016 in den Zonen gemäßigten Klimas etwa 1° C über dem Mittelwert von 1860 (baseline) lag. Zugleich verdeutlicht sie rechts, dass der Temperaturanstieg in der Arktis (Bereich 60 Grad nördlicher Breite) gemäß Messungen schon deutlich mehr als 3,5° C gegenüber 1860 betrug. Diese Entwicklung dort führt zu einer immer schneller voranschreitenden Eisschmelze. In einer Animation der NASA ist die Meer-Eisbedeckung um den Nordpol herum über den Zeitraum 1984 – 2019(!) sichtbar gemacht. Die unterschiedlich Färbung der Eisfläche – von hellweiß bis dunkelgrau – kennzeichnet das Alter und damit die Dicke des Eises: Hellweiß steht für ein Eisalter von 4 und mehr Jahren, dunkelgrau für ein Eisalter von 1 Jahren. Es wird nicht mehr lange dauern, bis das arktische Meereis in der Spätsommerzeit fast vollkommen geschmolzen ist. Das bedeutet insbesondere, dass es dort auf dem Wasser im Sommer keine weiße Reflektionsfläche für die Sonnenstrahlung mehr gibt, sodass sich das Wasser verstärkt weiter erwärmen wird. Dann wird in der Arktis, einem der möglichen Kipppunkt (tipping point) im Erdsystem (vgl. Handlungsanregung), selbst, wenn keine weitere Erhöhung der atmosphärischer CO2-Konzentration erfolgt – eine nicht mehr umkehrbare Entwicklung eingetreten sein, die auch zum Abschmelzen des Landeises auf Grönland und damit zu einer starken Erhöhung des Meeresspiegels führen und das Auftauen aller Permafrostböden führen wird. (Eine erneute langjährige Vereisung könnte vielleicht erreicht werden, wenn sofort die CO2-Konzentration wieder auf das vorindustrielle Niveau abgesenkt werden könnte – durch massivste Aufforstung.)

Das folgende Video des NASA Scientific Visualization Studio zeigt den Verlauf der Eisschmelze zwischen 1984 und 2016 auf der Basis von Satellitendaten:

Folgen : Rasante Eisschmelze in der Arktis

                    Animation: https://www.youtube.com/watch?v=xlPVUB8svuI                                                                                                                

Die arktischen Permafrostböden tauen viel schneller auf, als von der Wissenschaft erwartet

Folgen : Permafrostböden rund um die Arktis und ihr Zustand (dunkelrot = tief aufgetaut)

Rot steht für Gebiete mit relativ schnellem, türkis für Gebiete mit allmählichem Auftauen; je dunkler die Farbe, desto rascheres Fortschreiten  (Quelle: www.permafrostcarbon.org/syntheses.html; Grafik: G. Hugelius et al.; veröffentlicht 2014)                                                                                                            

 Der Temperaturanstieg führt zum Auftauen der Permafrostböden in Regionen südlich des Nordpols, wodurch große Mengen von Methan freigesetzt werden. Aktuelle Studien aus der Arktis berichten von Schmelzprozessen, die Wissenschaftler in diesem Ausmaß erst für das Jahr 2090 erwartet haben.  In einem Artikel, den die Bundesregierung am 28.05.2019 veröffentlichte, ist zu lesen, dass die Permafrostregionen auf dem ganzen Globus unvorstellbare 1.300 Gigatonnen Kohlenstoff enthalten. Das ist rund doppelt so viel, wie aktuell die Erdatmosphäre speichert. Dieser Kohlenstoff stammt aus Pflanzen- und Tierablagerungen, die bisher in teilweise bis zu 1200 Meter tief  gefrorenen Erdschichtenden “konserviert” waren. Bei der durch die Erwärmung einsetzenden Zersetzung entweicht nun der Kohlenstoff gasförmig als CO2 und vor allem als CH4 (Methan) in die Luft. Methan ist 25mal stärker klimawirksam als CO2. Bei anhaltender und gar fortschreitender Erwärmung kann der Prozess nicht mehr aufgehalten werden; zum Artikel.

Auf der Website des Alfred-Wegener-Instituts (Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung) ist die nachfolgende Grafik zu Messdaten von einer Station auf Spitzbergen abgebildet. Sie gibt für die Zeit Oktober 2018 – September 2019 die Veränderungen der dortigen Bodentemperatur in bis zu 150 cm Tiefe wieder. In dem Gebiet war der Boden bis vor wenigen Jahren noch ganzjährig gefroren. Im August bis Anfang September 2019 dagegen war der Boden in der obersten Schicht an einzelnen Tagen über +10 °C warm und durchgängig in 1,5 Metern Tiefe über +1 °C:

Fazit

Nur wer die Augen verschließt vor den vorstehenden Einsichten und schon längst beobachteten Auswirkungen der Folgen anhaltend dramatisch hoher anthropogener CO2-Emissionen, kann die Ausrufung des globalen Klima-Notstands als unangemessene Panikmache bezeichnen.

Zu weiteren Folgen der erhöhten CO2-Konzentration s. Handlungsanregung 

Zusätzliche, lesenswerte Informationen zur Problematik finden Sie auf der sehr empfehlenswerten Website www.scilogs.spektrum.de/klimalounge