TeilII-Bild4

Im ersten Teil  der Besprechung von James Hansens letztem Paper ging es hauptsächlich um eine möglichst quantitative Einordnung der jetzigen anthropogenen Warmphase relativ zu vorherigen “natürlichen” Warmphasen, dem Holozänen Optimum (HO) und dem Eem. Hansen stellt fest, daß das aktuelle Temperaturniveau bereits knapp über dem Langzeitmittel des HO liegt, und wir somit nur noch ca. +0.5-1C bis zum Eem brauchen, die vorletzte interglaziale Warmzeit mit einem bekanntlich deutlich höheren Meeresspiegel. Was ist also zu tun? Treibhausgasemissionen reduzieren, logisch. Schauen wir also mit James Hansen zuerst nochmal auf die jüngste Historie der beiden wichtigsten Treibhausgase, CO2 und CH4.

TeilII-Bild1

Bild 1: CO2 Emissionen der letzten 60 Jahre und das, was in der Atmosphäre davon übrig bleibt: die airborne fraction.

In Bild 1 sieht man also den Anstieg der CO2 Emissionen in den letzten 40 Jahren und welcher Anteil dieser Emissionen in der Atmosphäre geblieben ist. Wir liegen momentan bei Emissionen von ca. 10 Gigatonnen C pro Jahre. Ungefähr die Hälfte (5 GTC die arborne fraction) bleibt davon in der Atmosphäre. Eine kleine Rechnung dazu: 5GTC entsprechen 5*(12+32)/12 GTCO2, i.e 18.3 GTCO2. Der globale Bodendruck beträgt ungefähr 1bar=1000 HPa auf einer Fläche der Erde von ca. 5*10^8 km2 bei einer Erdbeschleinigung vom 10m/s2. Somit kommen wir auf ein Gesamtgewicht der Atmosphäre von 5*10^18 k und schließlich auf einen Gewichtsanteil der 18.3 GTCO2 von 18.3/5*10^-6=3.66*10-6. Wir wollen aber Volumenanteile und nicht Gewichtsanteile, das heißt die 3.66 müssen noch mit dem Gewichtsverhältnis von Luft zu CO2 multipliziert werden, also 3.66*28,8/44*10-6=2,4 ppm; ; das ist ziemlich genau die Erhöhung, die wir momentan beobachten. Stimmt also alles. Eine exponentielle Beschleunigung in den atmosphärischen CO2 Konzentrationen ist offensichtlich zu sehen, wenn man Eiskern und Firndaten über die letzten 200 Jahre dazunimmt. Aber selbst über die letzten 50 Jahre betrachtet muss man von einer Beschleunigung der globalen CO2 Konzentrationen sprechen, wenn es auch deutliche Schwankungen gibt und die unterliegenden Prozesse kompliziert sind (siehe etwa hier bei Tamino auf openmind). Unabhängig von dieser empirischen Beschreibung des atmosphärischen CO2 bleibt es ein kleines Misterium, warum denn nun die airborne fraction schon seit mehr als einem Jahrhundert bei ca 0.6-0.5 stagniert. Allgemein geht man davon aus, daß die verschiedenen Kohlenstoffreservoire irgendwann sich der Sättigung der Sättigung nähern, allen voran die Ozeane (als ein Beispiel unter vielen siehe etwa hier). Trotzdem: bislang ist die airborne fraction weit entfernt von einem signifikanten Anstieg und man kann nicht von einer beginnenden Sättigung der Biosphäre/des Ozeans sprechen.

TeilII-Bild2

Bild 2: Atmosphärischer Methanverlauf der letzten 30 Jahre.

Umstritten sind auch die Gründe des exakten Verlaufs des zweitwichtigsten Treibhausgses, des Methans. Nach einem starkem Anstieg in den 90ern, einem Hiatus (endlich mal ein richtiger Hiatus!) von fast einer Dekade, sind wir jetzt mit 10ppb Anstieg per annum in den Jahren 2014/2015 wieder auf dem Niveau des Anfangs der Messungen. Da wir über Messungen von chemischen Folgeprodukten der Ozon getriebenen Zersetzung von Methan verfügen, kann man wohl ziemlich sicher sein, daß der entscheidende Faktor bei den in Bild 2 dargestellten Variationen die globalen Methan-Quellen und eben nicht die Senken sind. Wie hier auf Primaklima bereits einmal diskutiert, sehen einige Wissenschaftler insbesondere Methanquellen im Zusammenhang mit den enomen US-amerikanischen Frackingaktivitäten verantwortlich . Andere  (mein Favorit) vermuten eher die Emissionen tropischer Feuchtgebiete als Ursache der Schwankungen. Zusammengefasst: es gibt in den empirischen Daten zu den aktuellen Treibhausgas-Konzentrationen keinen Anlass zu glauben, daß eine irgendwie unterirdische und quasi unsichtbare technische Revolution bereits vor sich gehen und das Problem der Treibhausgasemissionen lösen würde.

TeilII-Bild3

Bild 3: Einfache Hansensche Emissionsszenarien im Vergleich zu den offiziellen RCP Szenarien des IPCC.

Hansen macht nun etwas, was ich für Klimadiskussionen nun wirklich sehr hilfreich finde. Er reduziert die Komplexität der IPCC Annahmen und Modelle enorm, sodaß sie sich auf zwei/drei anschauliche Zahlen herunterkochen lassen. Zuerst einmal haben hier sicher die meisten schon gehört, daß der IPCC nicht mehr mit den uralten makroökonomischen Szenarien der 90er rechnet. Sie hatten so Namen wie A1B oder B2 beschrieben unterschiedliche Grade globaler Integration (da hat noch keiner beim IPCC an den Donald gedacht) und unterschiedlicher technologischer Entwicklungen (11.000 Kernkraftwerke bis 2100 in A1T). Mittlerweile gibt es die neuen RCP (Representative Concentration Pathway, siehe etwa hier) Szenarien, die natürlich ebenfalls gewisse makroökonomischen Annahmen machen müssen. Diese werden dann für das Ende des Szenariozeitraums anschaulich auf eine Zahl kondensiert, dem Treibhausgas-Strahlungsforcing im Jahre 2100: RCP8.5 entspricht also einem Emissionsverlauf, an dessem Ende satte 8.5 W/m2 extra den Planeten wärmen. Übrigens sind diese 8.5W/m2 natürlich nicht das energetische Ungleichgewicht, das Sateliten messen würden. Das beträgt lediglich etwas in der Größenordnung 0.6-1W/m2, da die sich erwärmende Erde natürlich auch stetig mehr abstrahlt. Was aber bedeutet so ein RCP8.5 anschaulich und wieviel würden sich denn die Emissionen in den verschiedenen Szenarios ändern?

1 / 2 / 3 / Auf einer Seite lesen

Kommentare (21)

  1. #1 Universallaie
    Februar 15, 2017

    Ich kann die Rechnung von 5GTC nach 220 GTCO2 nicht nachvollziehen: Statt der in Text angegebenen 5*(12+32) GTCO2 halte ich 5*(12+32)/12 GTCO2 für plausibel.

    Der Kohlenstoffanteil des resultierenden CO2 ist bereits mit den 5 GTC in der Rechnung.

    Mach ich da einen Fehler?

  2. #2 Georg Hoffmann
    Februar 15, 2017

    @Universallaie
    Sie haben völlig recht. Das kommt davon, wenn man mal was vorrechnen will. Ich versuche es nochmal:
    5GTC entsprechen 18,3GTCO2 (ist eigentlich auch von den Größenordnungen klar). Beim Gesamtgewicht der Atmosphäre fehlte die Erdbeschleunigung (also noch Division durch 10 [Alles pi mal Daumen]): 5*10^18 kg. Damit der Gewichtsanteil des CO2: 18,3*10*12 kg/5*10^18 =3.66*10-6. Multipliziert mit dem Molverhältnis 28,8/44 ergibt 2.4 ppm und stimmt immer noch. Man muss also nur zweimal was falsch machen, dann kommt es wieder hin. Ich korrigiere mal oben. Danke für die Korrektur!

  3. #3 Universallaie
    Februar 15, 2017

    @Georg Hoffmann

    Danke für die Blumen, den überwiegenden Teil der Korrektur haben allerdings Sie erledigt.

  4. #4 Christian
    Februar 15, 2017

    @ Hoffmann

    “Wenn man die Temperatur des Planeten wirklich in einem Holozän-ähnlichen Bereich (+1.5C) hätte halten wollen, ist es mittlerweile wahrscheinlich zu spät dafür. ”

    Sollte das wirklich neu sein? Ist aus meiner Sicht eh wunschdenken, vorallem da eh bei sofortiger Nullemission die Schwelle wegen der Aerosolen und Trägheit eh überschritten würde, wir sind ja hier in transienten Bereich der Erwärmung, die sich längerfristig relisierende Erwärmung hinkt da eh hinterher + das in der Pipeline was von den Aerosolen zurückgehalten wird, dürfte bei aktueller Sensivitäts und Aerosolforcing-Unsicherheit bei +0.1K bis +0.8K sein.

    1.5K ist verloren ohne das wir massiv CO2 aus der Atmosphäre holen.

    Just my 5 cents to this

  5. #5 AfDler
    Februar 16, 2017

    Ja toll. 2°C Erwärmung von jetzt bis 2100 laut Hansen. Macht mir richtig Angst. Zumal ich 2050-60 vielleicht noch gerade erleben werde. Also 1°C maximal.

    Und ab 2050 besiedeln wir Mond und Mars.

  6. #6 Georg Hoffmann
    Februar 16, 2017

    @AFDler
    Ich weiß jetzt mal wieder nicht, wo das Argument sein soll.

    1) “Sie sind zu alt um schwerwiegende Konsequenzen der Klimaerwärmung zu spüren.” Das ist richtig und gilt praktisch für alle, wenn sie nicht gerade Kleinkinder sind. Genau wie bein Deichbau (mit Planungs und Bauzeiten in Generationsaltern) oder meinethalben der Schuldenlast des Staates diskutieren wir hier Probleme, die mehrere Generationen umfassen. Was soll das Argument sein? Das darf man nicht, das soll man nicht, das kann man nicht? Offensichtlich, was die Deiche angeht, hielten das vorherige Gesellschaften für sinnvoll und habens gemacht. Wo soll der Unterschied hier zu emissionseinschränkenden Maßnahmen sein?

    2) 2C bedeutet ca. 4-5 für Mitteleuropa. Wie ihr politisches Vorbild es ausdrücken würde: That’s huuuge!

    3) Ich habe schon ein paar Kandidaten für den Mond. Make the moon great again.

  7. #7 AfDler
    Februar 16, 2017

    Make the Climate great again.

    2C bedeutet ca. 4-5 für Mitteleuropa.

    Na na, nicht übertreiben. Ca. 3°C für Mitteleuropa.

    Was solls, dann haben wir in Deutschland 2100 das Klima von Norditalien.

    Erlebe ich eh nicht mehr. Nur noch Kleinkinder!

    Und wenn mir 1°C bis 2050 zu warm sind, dann ziehe ich einfach 100 m höher, ins Mittelgebirge.

    Sie Herr Hoffmann haben eh in warmen Spanien 5-10°C mehr als wir in Deutschland. Scheint kein großes Problem für Sie zu sein.

    Die Rentner ziehen eh vom kalten Deutschland alle nach Spanien und die Türkei.

    Und Deichbau? Ja genau, betreiben die Holländer erfolgreich seit fast 1.000 Jahren und haben seither Land dazugewonnen, obwohl es teils unter den Meeresspiegel liegt. Ist eh kein Problem bei max. 1 Meter Anstieg bis 2100.

    Und Herr Hoffmann, meinen Sie nicht 2100 leben Menschen auf den Mond und Mars?

  8. #8 ralph
    Februar 16, 2017

    @Georg Hoffman
    Ehrlich gesagt glaube ich nicht, dass es Sinn macht mit Leuten zu kommunizieren, die nicht ansatzweise in der Lage sind zu begreifen (vom begreifen wollen mal ganz abgesehen) was für künftige Generationen auf dem Spiel steht.

    Da hilft wirklich nur komplettes ignorieren – auch wenns schwerfällt. Immerhin haben es ja die Meisten mittlerweile begriffen.
    Lassen wir also die anderen ruhig weiter mit ihrer Dummheit und Borniertheit hausieren gehen.

  9. #9 AfDler
    Februar 16, 2017

    @ralph

    Künftige Generationen auf Mond und Mars werden sich über Ihre Aussagen kaputt lachen.

  10. #10 Fan von kai
    Februar 17, 2017

    @ hoffmann
    glaube hier gibt es eine interessante ergänzung zum Hansen paper: Klimaschutz: „Wir haben keinen Tau“

    es geht dabei um die umsetzung der klimaziele von paris anhand eines (realen) spielszenariums. die ergebnisse sind mehr als nur ernüchternd. kurz zusammengefaßt: die klimaziele sind ohne negative CO2 emissionen nicht erreichbar.

    die vorgeschlagenen maßnahmen der spieler wurden mittels dem programm En-ROADS vom MIT bewertet. leider beinhaltet das programm nicht sozio-ökonomische auswirkungen die wiederum auf die politik rückwirken.
    sollten sie das auch noch in ihre app einbauen können, werden sie mit sicherheit nicht nur reich sondern auch berühmt. 😉

  11. #11 Martin Heimann
    Helsinki
    Februar 17, 2017

    @Georg:
    Warum bleibt die Airborne Fraction weitgehend konstant? Weil der globale Kohlenstoffkreislauf offensichtlich sich noch im linearen Bereich befindet. Stört man ein lineares System mit einem exponentiellen Antrieb, dann steigen alle Reservoir-Inhalte und Austauschflüsse exponentiell an und ihre Verhältnisse bleiben konstant. (Elementare Analysis I).

    Den erneuten Anstieg des Methans seit 2006 kann man auf globaler Skala nicht auf das Fracking zurückführen: 13C/12C Isotopenmessungen am atmosphärischen Methan weisen eindeutig auf eine biogene Quelle hin (z.B. Feuchtgebiete, Reisanbau, Viehzucht…).

  12. #12 Georg Hoffmann
    Februar 17, 2017

    Hallo Martin
    freut mich, dass du hier mal hereinschaust!
    Sicher, die airborne fraction bleibt konstant, weil wir noch im linearen Bereich sind. Nur warum sind wir nach so massiven Störungen über doch einen ziemlich langen Zeitraum noch im linearen Bereich. Mir bleibt das zumindest ein Rätsel. So oder so sind sich die Modelle ja nun überhaupt nicht einig, wann und warum wir denn nun genau in der Zukunft den nichtlineare Bereich verlassen werden. Oder bin ich da nicht mehr auf dem letzten Stand?
    Grüße

  13. #13 Wizzy
    Februar 17, 2017

    @AfDler “Künftige Generationen auf Mond und Mars werden sich über Ihre Aussagen kaputt lachen.”
    So wie heutige Generationen, die höher über dem Meer wohnen, sich über Deiche kaputtlachen?
    Ich halte es eher für wahrscheinlich, dass künftige Generationen angesichts der Wissenschaftsferne vieler gegenwärtig lebender Menschen (häufig wie mir scheint AfD- und Trump-nahen) das 6. bis 21. Jhdt. zum Mittelalter zählen werden.

  14. #14 axel
    Februar 17, 2017

    Für die, die sich nicht so tief in der Materie drinstecken wie Martin und Georg habe ich hier einen Link zum Guardian, der über die Thematik berichtet und sich auf die Paper von Schwietzke und Nisbet (2016) bezieht:

    https://www.theguardian.com/environment/2016/oct/26/what-is-causing-the-rapid-rise-in-methane-emissions

    Auszug:

    Some researchers are blaming farmers. Schaefer argues that most of the post-2006 increase in methane emissions emanated from China, India, and Southeast Asia. In these growing and densely populated countries, which have only small areas of natural ecosystems, it seems that increased production from flooded rice fields and a growing number of livestock have been the likely culprits.

    But Nisbet thinks the weather, acting to enhance microbial activity in both natural wetlands and flooded rice paddies, is more likely to blame. He says since 2007, rising temperatures and changes in rainfall have created ideal conditions for microbial methane production. For example, many wetlands have been enlarged by heavy rains. He says the tropics have seen a long run of wet years, topped off with an exceptionally warm 2014, which coincided with the biggest surge in methane emissions so far.

  15. #15 Martin Heimann
    Helsinki
    Februar 17, 2017

    @Georg,
    Allzu “massiv” sind die Störungen des Kohlenstoffkreislaufs eben noch nicht. Insbesondere das Ozean-Atmosphären-Subsystem ist sehr träge. Übrigens: Hansen nimmt die sogenannte “fossil airborne fraction”, d.h. er bezieht die atmosphärische CO2-Zunahme nur auf die fossilen Emissionen. Durch das Vernachlässigen der Emissionen aus geänderter Landnutzung ist diese etwas grösser als die “wahre” AF. Da diese Landnutzungsemissionen jedoch sehr unsicher sind, widerspiegeln sich diese Unsicherheiten auch in der geschätzten AF. Sie ist daher auch kein guter Test für die Modelle.

  16. #16 Christian
    Februar 17, 2017

    @ Axel

    Korrekt, ich finde auch, dass die USA als Fracking-Land No.1 beachtet werden sollte. Dort zumindestens nach EPA kein Anstieg in den CH4-Emissionen:

    http://www.climatecentral.org/news/americas-climate-pollution-falling-epa-21165

  17. #17 DasKleineTeilchen
    terra
    Februar 17, 2017

    “Erlebe ich eh nicht mehr. Nur noch Kleinkinder!”

    hach! immer diese empathie der nachfolgenden generation gegenüber; unterm gröfaz war se am schluss auch nur kanonenfutter.

    ja, war n godwin. so fucking what? mut zur wahrheit, vastehste afdler?

  18. #18 Stefan K
    Februar 17, 2017

    Weiß hier vielleicht jemand, wie der aktuelle Stand betreffend der Methode, aus CO2 direkt Ethanol herzustellen, ist? Letzten Herbst gabs da überall Artikel, dass es einen “revolutionären Durchbruch§ gegeben habe: Effektive und kostengünstige Lösung, Weltrettung, etc.
    Ich war da ja skeptisch (ist aber bloßes Bauchgefühl, habe technisch keine Ahnung) und habe seitdem nichts mehr davon gehört. Wird das gerade von der Wissenschaftscommunity überprüft, oder war das so offensichtlicher Blödsinn, dass Fachleute das ignorieren oder wurde da tatsächlich eine Lösung gefunden, Co2 aus der Atmosphäre zu entfernen, die machbar und wirtschaftlich ist?

  19. #19 axel
    Februar 17, 2017

    @ Stefan K

    “Weltrettung”? Ich hab das jetzt nicht so verfolgt, aber wer sich die Mühe macht, aus CO2 Ethanol herzustellen, der tut das nicht, um dann das Ethanol irgendwo im Boden ruhen zu lassen. Ok, ein Schritt Richtung Klimaneutralität, aber für das 2°-Ziel bedarf es mehr.

  20. #20 Karl Mistelberger
    mistelberger.net
    Februar 18, 2017

    Szenarios sind Glückssache. In MaxPlanckForschung 3/16 kann man auf Seite 78 folgendes Zitat finden:

    Aus Geo 3/1983:

    Etwa vom Jahre 2020 an – also in nur vierzig Jahren – wird die Kohle die Hauptrolle übernehmen und dem Erdöl nur noch eine Chargenrolle zufallen.

    Der Artikel “Kohle flüssig gemacht” berichtet ein interessantes Detail: Shell Pearl GTL (gas-to-liquid) produziert in einer einzigen Anlage jährlich über 5 Millionen Tonnen Flüssigtreibstoff, mehr als 9 mal soviel wie das gesamte Tausendjährige Reich in den Vierzigern.

    Warten wir es ab.

  21. #21 axel
    Februar 18, 2017

    @ Karl

    Daher ist es üblich, dass Alternativszenarien angeboten werden, die dann eine große Spannweite möglicher Entwicklungen abdecken. Aber das ist schon 100-fach gesagt worden, das können wir daher auch im Dies-und-Das-Thread weiter diskutieren.