Wie sich das Klima ändert und wie wir es beeinflussen

Wie sich das Klima ändertund wie wir es beeinflussen

Karl Steininger und Heimo TruhetzWegener Zentrum für Klima und Globalen Wandel

und Institut für Volkswirtschaftslehre Karl-Franzens-Universität Graz

„Klima und Energie“ – Info-Veranstaltung der Klima- und Energie- Modellregion GU-Westmit den e5 Gemeinden Deutschfeistritz und Semriach, 15. und 18. Februar 2011

(Folien auch auf Basis der Vorträge G. Kirchengast „Erde und Mensch im Jahrhundert des Klimawandels” Uni Graz Mon tagsakademie, Graz, 18. Mai, K. Steininger “Klimawandel und Krisenvorsorge – Realit äten zum Handeln, Sand in Taufers, Südtirol, 20. Okto ber,

Stefan Schleicher, Energiezukunft Österreich, Forum AlpbachWolf Grossmann, Langfristige Perspektive des Klimasch utzplan Steiermark, Graz, Oktober)

Klima und Energie, Deutschfeistritz und Rohbarch-Steinberg, 15. und 18. Februar 2011 1/•

Zunächst: Unser Kontext – das Wegener Zentrum…

Wegener Center: Forschung in den Bereichen Klima- un d Umwelt-Monitoring,Modellierung, Klimafolgen/Wirtschaft & Gesellschaft, Rolle des Menschen…

Globaler Klimawandel <> Regional <> Forschungsschwerpunk t Region Steiermark

• www.wegcenter.at


Was bisher geschah – mittleres Klima

Der bestimmende (geo)physikalische Zusammenhang

Wohin geht´s in Zukunft – Risiken weltweit

Emissionsminderung: die notwendigen Quantensprünge

Überblick


Die letzten 150 Jahre:

Anstieg der globalen Temperatur

Anstieg des Meeresspiegels

Abnahme der Schneedecke

(Quelle: IPCCC, 2007)



Das ganze vergangene Jahrtausend:

Viel „Heiße Luft“ im wissenschaftlichen Diskurs aber unveränderte Quintessenz: die Erde bekommt graduell Fieber.

(Quelle: Jansen, Overpeck et al., 2005)



Jahr

Kohlendioxid

CO

2[p

pm]

CH

4[p

pb]

N2O

[ppb

]

Kon

zent

ratio

n in

der

Atm

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äre

Ein

fluß

auf d

en S

trah

lung

shau

shal

t [W

/m2 ]

(Quelle: IPCC, 2001)

Methan

Lachgas

Treibhausgase 1000 – 2000,und die Jahrmillion davor…

(Quelle: EPICA, 2004)



Quo Vadis, Erdklima?

Nach einer Million Jahren „braver“ Schwankungen Reise ins Unbekannte…

(Quelle: Hansen, 2005; auf Basis Petit et al., 1999)

?

?


Es geht um das Klimasystem insgesamt, und wir Menschen sind für Klimatrends die wichtigste „treibende Kraft“ geworden.


[NOAA-ESRL, 2009] aktualisiert [CDIAC, 2011]

Aktuelle Emissionsstrends

~389 ppm

~1800 ppb

~323 ppb

~241 ppb

~534 ppb


Kontinentale/Regionale Ausprägungen:

Unterschiedliche Signale im Detail aber die „treibende Kraft“ dahinter klar erkennbar. Und unser menschlicherEinfluss ist vor allem in den Signalen der letzten 30 Jahre ebenso klar erkennbar.

Es geht um das Klimasystem insgesamt, und wir Menschen sind für Klimatrends die wichtigste „treibende Kraft“ geworden.

(Quelle: IPCC, 2007)



Lokale Temperaturerhöhung

wesentlich stärker als globaler Durchschnitt

SO-Stmk: 0.70 °C/10a

Global: 0.15 °C/10a



Globale Erwärmung ∆∆∆∆T(t) =Rückkopplungsfaktor rf( t) x

Trägheitsfaktor tf(∆∆∆∆t) xKlimasensitivität KS x

Strahlungsantrieb ∆∆∆∆S(t)

∆∆∆∆T(t) = rf( t) · tf(∆∆∆∆t) · KS · ∆∆∆∆S(t)

[°C] (~1) (0…1) [°C/(W/m2)] [W/m2]

z.B. ~2.2°C = 1.2 · 0.6 · 0.75°C/(W/m2) · 4 W/m2 (~2xCO2 ~2050)

∆∆∆∆S(t; Treibhausgase CO2+CH4+N2O+CFCs, Luftverschmutzung,…)KS(inkl. „schnelle Rückkopp.“, Wasserdampf, Wolken, Aerosol, Albedo)tf(∆∆∆∆t; Trägheit der Erwärmung durch Pufferwirkung der Ozeane)rf( t; Treibhausgase indirekt z.B. Methan, Landbedeckung, Eisschilde,…)

⇒ ∆∆∆∆T(t; Globale Erwärmung, Klimawandel, Klimafolgen,…)

Der bestimmende Zusammenhang


Schlüssel-UnsicherheitNetto-Strahlungsantrieb Treibhausgase plus Luftvers chmutzung =>Erhöhtes Klimarisiko

[Hansen et al., 2008]

Strahlungsantrieb ∆S(t): THG ~3 W/m 2 +



Vor allem Ozeanmodelle in Klimamodellen müssen noch verbessert werden, um tf(t) noch besser einzugrenzen;

und gute Ozeanbeobachtungen inkl. Tiefsee sind nöti g

Klimasensitivität KS: ~0.75 °C/(W/m 2)

Trägheitsfaktor tf(t): ~0.6-0.9/100Jahre - wichti ges Risiko



Als Beispiel Eisschild-Abschmelzen… und Meeresspiege l

[Rahmstorf, 2008]

[IPCC, 2007]: 20 cm – 60 cm

[Rahmstorf et al., 2007]

Rückkopplungsfaktor rf(t): ~0.75 – 2 ?



Globale Erwärmungin Zukunft...

Diagnose klar:die Erde bekommt Fieber.Die nächsten 10 bis 30 Jahreentscheiden wieviel.

(Synthese-Bild: Meehl, Stocker et al. 2005)

EuropaSommer

2003

Wohin geht´s in Zukunft?

Mittlerer Trend A1B: 0,25 °C/10a


Lokale saisonale AuswirkungenLokale saisonale AuswirkungenLokale saisonale AuswirkungenLokale saisonale Auswirkungen

Regional/saisonal: -20% bis +13%

Klimaänderung im Alpenraum aus ENSEMBLES2021-2050 minus 1961-1990; Szenario A1B; Mittel aus 17 Simulationen

Jahresmittel: ~1.5°C(0.25°C pro Dekade)

Winter

Sommer

Temperatur Niederschlag

(Heinrich, 2009)


• Global –80% CO 2 bis 2050ist (stark erhärtet) angezeigt

[Schmidt and Archer, 2009][Meinshausen et al., 2009]

Wieviel Emissionen können wir uns für < ~20C noch erlauben?


Mögliche Kipp-Prozesse,„Überraschungen“:1. Arktisches Meereis2. Grönland-Eis3. Permafrostböden4. Nord. Nadelwälder5. Nordatl. Tiefenwasser6. Ozonloch Nordeuropa7. Schnee Tibet-Plateau8. Indischer Monsun9. Sahara-Sahelzone10. Westafrikan. Monsun11. Amanzonas-Regenw.12. Südpazif. Klimaoszill.13. Marine C-Pumpe14. Antarkt. Tiefenwasser15. Westantarktik-Eis16. Antarkt. Ozonloch

(Quelle: Schellnhuber/PIK, 2007)

bereits gekippt

auf der Kippe

noch stabil

Was kommen mag – Risiken weltweit


Anforderungen Jahr 2100

• Emissionen THG global: < 1GtC/a

• Derzeit: ~ 10GtC/a

• Ansatz: Gleiche Emissionsrechte pro Person

• Weltbevölkerung derzeit 6.7Mrd, 2100 ca. 9Mrd

• Emissionen pro Kopf u. Jahr 2100: 110 kg/a

• Emissionen Österreich Soll Jahr 2100: 0.88 Mt/a

• Emissionen Österreich Ist Jahr 2009: ~ 25 Mt/a

• Emissionen Österreich um Faktor >25 zu hoch!


Voll-Umstellung Energieversorgung auf Erneuerbaren Strom

Energienachfrage heute je Sektor 2100

Energie-nachfrage

Strom

Energie-Nachfrage

ohne Strom Strom

≤ 1%


Konflikte um Fläche

• 2% für Energiebereitstellung jetzt ist machbar

• 6% Fläche für Energie bei Wirtschaftswachstum um Faktor 6 (= 2% pro Jahr bei deutlich besserer Effizienz, sonst bis 12%)

• Versagen des Naturschutzes : Dieser braucht deshalb deutlich mehr Fläche : Überlebensfrage

• Bevölkerung : 6facher Wohlstand: größere Wohnungen, mehr Grundstücke, mehr Verkehr, mehr Freizeitaktivitäten: Also mehr Fläche

• Fläche als Makroproblem dieses Jahrhunderts?


Die Ziele der G -20 für 2050Minus 80 Prozent Treibhausgase

Die Ziele der EU für 2020Minus 20 Prozent Treibhausgase

Anteil von 20 Prozent Erneuerbaren

Internationale Ziele


Nicht-energetisch

Beleuchtung, Elektronik, Motoren

910

17

28

21

15

2008

25

Hochtemperatur

Mobilität

Niedertemperatur

Verluste

510

15

1055

2050

9

Erneuerbare

Am Beispiel Österreich

Energiebilanz

Die notwendige Transformation 2050


Diese Energiezukunft ist schon verfügbar


Graz

Gutau

Welche Änderungen?

Von energie-autonomen zu Plus-Energie-Gebäuden


AKS DOMA SolartechnikSatteins

Solar-FabrikFreiburg

Null-Emissions-Strukturen in der Produktion

Welche Änderungen?


Aptera Typ-1

• 2(+1) Personen• 386 kg (90% Composite)• > 190 km • < 0,9 l/100 km• ca. 25.000 – 30.000 $www.aptera.com

Plug-in Elektrofahrzeuge in extremer Leichtbauweise

Welche Änderungen?

Pedal Electric Cycles(Pedelecs)

• verdoppeln mögliche Pendeldistanzen•~ 80km Reichweite•ab ~1.500 €


• VW – Lichtblick

• 100.000 Anlagen = 2 AKW

• Wirkungsgrade > 90 %

• Wird gemietetErzeugt Tages-Spitzenstrom

• Smart Grid Einbindung

Mikro-Wärme-Kraft-Kopplung

Welche Änderungen?


Erneuerbare Energievon 29% (2008) auf 35,5% (2020)

Energieverbrauchauf dem Niveau von 2005 halten (2020)

Österreichische Ziele (Energiestrategie Österreich, 2010)

TreibhausgaseNicht Emissionshandels-Sektoren:

minus 16% (2020 geg. 2005)


Welche Änderungen? …das nötige Grundwissen ist da

• Basiswissen in Fülle da(thanks IPCC, Medien, u.v.a.)


Wie? – Beispiel Rahmenbedingungen Land Steiermark

Restrukturierungsbedarf für die Zielerreichung

Referenz

Basisziel

Innovationsziel

0

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

1990 2000 2010 2020 2030

1.00

0. t

CO

2e

Schritt 1: Bestandsaufnahme Treibhausgase Zielszenarien 2020/2030 Referenzszenario 2020/2030

Schritt 2: Potenziale der Emissionsreduktion in den einzelnen Bereichen

Schritt 3: Maßnahmen und Maßnahmenbündel

Schritt 4: Konkreter Umsetzungsplan

Schritt 5: Begleitendes Monitoring

Schritt 1: Bestandsaufnahme Treibhausgase Zielszenarien 2020/2030 Referenzszenario 2020/2030

Schritt 2: Potenziale der Emissionsreduktion in den einzelnen Bereichen

Schritt 3: Maßnahmen und Maßnahmenbündel

Schritt 4: Konkreter Umsetzungsplan

Schritt 5: Begleitendes Monitoring

• Klimaschutzplan SteiermarkUmsetzung 2010-2020 und bis -2030

ETS 46%

Nicht-ETS54%

[Klimaschutzplan Steiermark, 2010]

(Nicht-ETS Anteil – Klimaschutzzielplanung)


Wie? – Rahmenbedingungen Handlungsfelder Steiermark

• Gebäude

[Klimaschutzplan Steiermark; WegCenter et al., 2010]

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

2002 2005 2008 2011 2014 2017 2020 2023 2026 2029 2032 2035 2038 2041 2044 2047 2050

GW

h

Solarthermie

Erneuerbare

Gas

Öl

Kohle

Fernwärme

Strom

2020 (Gebäude):Endenergienachfrage bis -26%THG-Emissionen bis -53%

Energienachfrage


Wie? – Rahmenbedingungen Handlungsfelder Steiermark

• Mobilität


2020 (Mobilität):Endenergienachfrage bis -14%THG-Emissionen bis -16%

CO2e- Emissionsreduktionspotenzial Verkehr

0

500.000

1.000.000

1.500.000

2.000.000

2.500.000

3.000.000

3.500.000

200

5

200

6

200

7

200

8

200

9

201

0

201

1

201

2

201

3

201

4

201

5

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6

201

7

201

8

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9

202

0

202

1

202

2

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3

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4

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5

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6

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7

202

8

202

9

203

0

CO

2e [t

]

CO2e - Emissionsreduktionspotenzial eff iziente RaumstrukturCO2e - Emissionsreduktionspotenzial ÖVCO2e - Emissionsreduktionspotenzial NMIVCO2e - Emissionsreduktionspotenzial Alternative AntriebeCO2e - Emissionsreduktionspotenzial GüterverkehrCO2e - Emissionsreduktionspotenzial Eff iziente TechnologienCO2e - Emissionsreduktionspotenzial Alternative TreibstoffeCO2e Emissionen ElektrizitätCO2e Emissionen Verkehr (excl. Elektrizität)

THG-Emissionen

Klima und Energie, Deutschfeistritz und Rohbarch-Steinberg, 15. und 18. Februar 2011 33/•33/26

Veränderung der Emissionsniveaus 2030 geg. 2005 durch die geplanten Maßnahmenbündel

2005

2030 (Basisbündel)

2030 (Innovationsbündel)

0 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000

THG Emissionen der Steiermark [kt CO2e]

Verkehr

Kleinverbrauch

Landwirtschaft

Sonstige


Regionalwirtschaftliche Auswirkungen Steiermark

• Makroökonomische Netto-Gesamteffekte

◦ Gebäudesanierung, Heizungsswitch, Solarthermie, Neubau• ~ plus 440 Mio € regionale Wertschöpfung (bei 35,5 Mrd €)• ~ plus 9.000 Beschäftigte

◦ Mobilität: Effiziente Raumstrukturen, ÖV, Effiziente Fahrzeuge, Biotreibstoffe, Güterverkehrsverlagerung

• ~ plus 300 Mio € regionale Wertschöpfung (bei 35,5 Mrd €)• ~ plus 5.500 Beschäftigte



Verantwortlichkeit für Treibhausgase

• UN Klimarahmenkonvention: orientiert am Produktionsort • Alternativ: orientiert am Ort des Konsums

◦ Verantwortlich jene Region, die die Güter konsumiert

◦ Für Länder wir Österreich: deutlich höher◦ Z.B.: 2004: Produktionsort Österreich: 79 Mio t CO2

Konsumort Österreich: 114 Mio t CO2somit um 44% höher

◦ Gegengleich China: Hälfte des THG-Zuwachses für Exporte

• Zukünftig werden die konsumierenden Regionen zunehmend für (graue) THG-Emissionen verantwortlich gemacht werden

• … und am Weltmarkt Produkte mit geringer C-Intensitä t suchen• Wettbewerbsvorteile für solche Produkte

[Munoz and Steininger, 2010, AUSTRIA'S CO2 RESPONSIBILITY AND THE CARBON CONTENT OF ITS INTERNATIONAL TRADE]


Gemeinsam – und wir alle!

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