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Klimawandel
 Fakten und Aussichten

       Dr. Willy H. Gerber



www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Gletscher

             Seit langem hören wir Gerüchte ... die Gletscher „gehen zurück“.




               Stand Gletscherzunge
                       1990
            Rückgang seit 1900 = 1687 m
                                                                  Ist es wircklich so?

                            www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Gletscher in Europa
                                                  1940




                                                  Gletscher
                                                  Pasterze
                                                  mit Großglockner (3798 m)
                                                  und Johannisberg (3467 m).


Ein kurzer Spaziergang durch
europäische Gletscher zeigt, dass
alle dahin schmelzen.




                                          2000
                            www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Gletscher in Europa
                                              1900




                                               Gletscher
                                               Pasterze -Pasterze - Pasterzenzunge
                                               mit Großglockner (3798 m).

Einige sind spurlos
verschwunden.




                                2000
                       www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Gletscher in Europa
                                                         1940




                                                         Gletscher
                                                         Rhone
                                                         mit Hotel Belvedere (2274 m).

In einigen Fällen sind nur
noch unsere Bauten um
diese zu bewundern. Im Fall
des Rhone Gletschers gibt
es Reste und eine Höhle in
der man unter diese
spazieren kann.

                                    2000
                              www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Gletscher in Europa
                                                      1904




                                                      Gletscher
                                                      Gepatschferner

Doch der Schwund der
Gletscher ist unverneinbar.




                                          2000
                              www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Gletscher in Afrika




          Auch in Afrika; man rechnet, dass der Gletscher des Kilimancharo
                  in 20 Jahren vollkommen verschmolzen sein wird.
                          www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Gletscher in Chile




           Auch in Chile kann man den Gletscher Rückzug beobachten z.B.
                    Gletscher Cipreses (Cuenca del Cachapoal)
                        www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Gletscher in Chile




                                                                        1930




                                                                        1992




                                                                        2000
         Einige Gletscher haben aber sich vor kurzem noch ausgedehnt
                             (Brüggen oder Pío XI)
                         www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Was ist los?




                              ?
                 Was kommt auf uns zu?
                 Erwärmt sich die Erde?
                       Warum?


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Fakten?

 Fakt ist, dass sich in den letzten 20 Jahren die Erde um etwa 0.3 Grad Celsius erwärmt
 hat, wobei der CO2 Gehalt der Atmosphäre gleichzeitig um 10% gestiegen ist:




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Zufall?

 Es besteht eine Korrelation zwischen CO2 in der Atmosphere und die Temperatur auf der
 Erde:
  Temperatur Abweichung




                                   Jahr                                       CO2
                                          Temperatur                          in
                                          Isotopen                            Blasen
                                          im Eis
                          www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Andere Möglichkeiten?
                         Sonnenzyklus
Sonnenstrahlung (W/m2)




                         Die Sonnenfleckentheorie wird heute                Globale Temperatur
                         nicht mehr ernsthaft als Grund
                         betrachtet.




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Warum geschieht dies?

Heutzutage sind sich die meisten Wissenschaftler einig, dass der CO2 (und andere Gase
wie Methan) ein Treibhauseffekt verursachen.




                               Was bedeutet dies?




  Beachte: die Strahlungs Theorie ist grossteils entkräftet. Es besthet kaum Korrelation zwischen
  Sonnenaktivität und Temperaturerhöhung, sie erklärt nicht die Atmosphärenerwärmung und es
  gibt ethische Bedenken bezüglich der Finanzierung der Berichte durch die Oelindustrie.
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Treibhauseffekt

                                                          Die Sonnenstrahlen haben bestimmte
    Sonne                                                 Wellenlängen, die wir zum Teil als Farbe
                                                          sowie als Wärme wahrnehmen können.

                                   Sichtbares Licht
         Intensität (W/m2)




                                               Infrarot




                                                Wellenlänge (μm)

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Treibhauseffekt

                  Das Glas ist, wie unsere Atmosphäre,
                  durchsichtig für diese Wellenlängen.
 Sonne




                                                                 Das Licht kann in
                                                                 unser Gewächshaus
                                                                 sowie auf die Erde
                                                                 gelangen.

                                                                 En Teil des Lichtes wird
                                                                 direkt reflektiert. Aus
                                                                 diesem Grund können
                                                                 wir sowohl Gewächs-
                                                                 haus wie Erde „sehen“.


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Treibhauseffekt
Ein Teil der Strahlung erwärmt die Körper innerhalb des Treibhauses
(auf der Erde die Erdoberfläche bzw. das Meer).




Die erwärmten Körper strahlen nun ebenfalls, nur aber in einem anderen Wellenlängen-
bereich (im Infrarot also „Wärmestrahlung“).
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Treibhauseffekt
Und nun kommt das Problem, dass Glas sowie unsere Atmosphäre
sind nicht ganz durchsichtig für diese Wellenlängen, was dazuführt,
dass die Wärme nicht aus dem Gewächshaus, bzw. Erde ganz
entweichen kann:




Die Folge ist, dass sich die Wärme im Gewächshaus, bzw. Erde ansammelt und es einen
Temperaturanstieg gibt.
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Kann man es messen?

Ist es wircklich so? Ist die Erdatmosphäre nur teilweise durchlässig für Wärmestrahlung? Ein
Blick auf das Emissionsspektrum der Erde zeigt es klar: in bestimmten Wellenlängen dringt
nur eine geringe Energiemenge ins All:




                                       CO2                                 Wasser (Wolken)
                                                       Ozon



                            www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Warum steigt die Temperatur nicht ins unendliche?
Warum aber steigt die Temperatur nicht ins Unendliche? Die zurückgestrahlte Energie wird
erneut von der Erdoberfläche aufgenommen und in anderen Wellenlängen ausgestrahlt, so
dass sie dann von der Erde entkommen kann.
                                               Werte in W/m2
            Sonnenstrahlung                                                                  Wärmestrahlung




                                                    Wetterbedingte Wärmeleitung
                               342




                                                    (Leitung + Konvektion)
                        77


                                                                                       195

                                                                                                    „Natürlicher“
    Atmosphäre                       67
                                                                                                    Treibhauseffekt
                               168        30        24 78                         40   350    324




                                            Erdoberfläche
   Somit entsteht ein neuer Gleichgewichtszustand bei dem die Erdtemperatur höher ist.
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Rolle der Wolkendecke

 Die Wolkendecke bildet einen wahren Mantel um die Erde:




  Normaler
  Beitrag
  20.6 °C
                          www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Ist der Mensch schuld?

 Wie hat sich das CO2 in der Atmosphäre mit der Zeit verändert?




                                                                             fast 30%
                                                                             Anstieg!!!

                                                    Industrielle Zeitalter




 Normaler
 Beitrag
 7.2 °C
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Was ist los?
                                          Industrie (Energie)
Woher kommt       Industrie (Prozess)
                                                                 Kommerz
aber all dieses                                                        Haushalt

CO2?
                                                                           Elektrizität




                  Transport

                                                                      Land- und
                                                                      Forstwitschaft u. Abfall




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Welcher Beitrag leisten Fosile-Produkte

           Globale Emissionen




                                                                                                   Millonen Tonnen pro Jahr
                Gesammt
                Oel
                Kohle
                Gas
                Zement




                                                                                            ?
                    Variación de Temperatura (°C)




                                                            Globale Temperatur




                                                    www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Wie verändert sich der CO2 Gehalt der Luft?

Der Kohlenstofffluss lässt sich wie folgt darstellen:
                                                                 Kraftstoffe Landwirtschaft
                                     Werte in kT/Jahr
                                                                     5.5        1.6




Atmosphäre
                     90        90       2.0          120        60     0.5      1.3        60
Oberflächen-                                                                                    Vegetation
gewässer
                     100       100                         60                                   Boden
    Tiefesge-
    wässer


                           Mittelwert der 80 Jahre                   Zusätzlich pro Jahr


  Somit sammeln sich vorläufig jedes Jahr zusätzliche 3.3 kT Kohlenstoff in der Luft an.

                               www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Rolle des Meerwassers
Mit dem zusätzlichen CO2 wird das Meereswasser immer saurer, was die Fischbestände
stark reduzieren kann. Der heutige CO2 Inhalt der Meere verteilt sich wie folgt :




Bekannt ist, dass eine jede Flüssigkeit einen Sätigungsgrad erreichen kann, nach dem es
kein weiteres Gas (CO2) aufnehmen kann. Würde dies erreicht werden könnte der CO2
Anstieg auf 5.3 kT pro Jahr ansteigen.
                           www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Stickstoffdioxyd (NO2)
CO2 ist aber nicht das einzige „Treibhausgas“; auch Stickstoffdioxyd (NO2) wird von der
Industrie erzeugt :




Normaler
Beiträg
1.4 °C




                            www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Methan (CH4)

Im letzten Jahr hoch in Diskussion: Methan (CH4) mit einer Zunahme von 150%!!!




                                                                            fast 150%
                                              Industrielle Zeitalter        Anstieg!!!




                          www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Weltbevölkerungswachstum

      Dieser 150% ist eine direkte Folge des Weltbevöllkerungswachstums!!!



Rinder               22%
Reis                 18%
Gas und Oel          14%            März
Brände               14%
Flüssige Abfälle     10%
Kohle                9%
Feste Abfälle        8%
Düngung              4%
Industrie            1%


                                     August




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Methan (CH4) und Weltbevölkerungwachstum


  Normaler
  Beiträg
  0.8 °C




                                              Zwischen 1950 und 2000:

                                    1125 ppb CH4 y 2.5 billonen Menschen
                                                    und
                                    1750 ppb CH4 y 6.0 billonen Menschen
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Presse
Das Problem ist das Methan (CH4) ein weitaus wirksamer Treibhausgas ist als
Kohlendioxyd (CO2), nur dass er bis heute kaum in Betracht genommen wurde, da seine
Menge in der Atmosphäre zu gering waren.
                                     Entsprechend waren die Schlagzeilen in der
                                     Bild Zeitung.




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CO2 Konzentration und Temperatur Veränderung

Ist das überhaupt möglich? Ein Hinweis liefert uns unsere eigene
Vorgeschichte des Planeten in den letzten 400‘000 Jahre:                        Heutiger Stand

                      300 ppmv
                                                                                   280 ppmv



                                                                                Mittelwert der
                                                                                letzten 1000 Jahre
                      + 4°C Veränderung                                          Ohne Atm.-18.0°C
                                                                          0°C
                                                                                 Wolken       +20.6°C
                                                                                 CO2          + 7.2°C
                                                                                 NO2          + 1.4°C
                                                                                 CH4          + 0.8°C

  Persönlicher Schluss: 3° bis 5° scheint eher Optimistisch                      Mit Atm.     +14.4°C
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UN Studium
Fazit: Wissenschaftler einer Internationalen UNO Delegation kommen so zum Schluss,
dass wenn wir nicht handeln:

Die mittlere Temperatur des Planeten
in den nächsten
100 Jahren um mindestens 3 Grad
(Celsius) ansteigen
wird.

Falls zusätzlicher Methan frei wird
(Anpflanzungen,
Unterwasserlager, usw.) oder die
CO2 Saturation der
Meere eintrete, würde man mit einem
Anstieg von 5 bis 7 Grad rechnen
müssen.



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UN Studium

                                Ausblick




                                                                Temperaturanstieg
                                                                      (°C)
  Wirklichkeit                                                                      Voraussage
  (1995-2004)                                                                       (2070-2100)




                         Temperaturanstieg (°C)
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Folgen




                 Was kommt aber auf uns zu
         falls diese Erwärmung tatsächlich eintritt?




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Zuerst etwas Physik
Falls wir Wasser erwärmen, entstehen sogenannte Konvektionsströme
      Heisses                                            Kaltes
  Grundwasser                                            Oberflächenwasser
     steigt auf                                          sinkt




                    Ähnliche Strömungen werden
                   in der Atmosphäre beobachtet.
                        Es bilden sich sogenannte
                                    Hadley Zellen.


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Zuerst etwas Physik
Insgesamt bilden sich drei Arten von Zellen, die Hadley, die Ferrel und die Polar Zellen.
Sie verursachen sowohl Vertikale wie auch Horizontale Winde:
                                                                 Polar Zelle
                                                                                Steigende Luft
         Ferrel Zelle
                                                                                    Sinkende Luft

    Hadley Zelle
                                                                                       Steigende Luft
    Hadley Zelle

                                                                                     Sinkende Luft
        Ferrel Zelle
                                                                                  Steigende Luft
                   Polar Zelle


 Doch diese horizontale Bewegung führt Luftmassen in Bereiche mit unterschiedlichen
 Rotationsgeschwindigkeit.
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Zuerst etwas Physik

                                               Am Equator ist die Umfangsgeschwin-
                                               digkeit am höchsten, wärend sie an den
                                               Polen verschwindet.
                                               Somit wird eine Strömung vom Equator
                                               (z.B. Hardley Zelle) in einen
                                               langsameren Bereich vordringen und
                                               aufholen:




                                               Eine Strömung die sich vom Equator
                                               entfernt (z.B. Ferrel Zelle) wird in einen
                                               schnelleren Bereich vordringen und
                                               zurück bleiben.
                      www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Zuerst etwas Physik
Aus der Kombination beider Bewegungen entstehen die bekannten Wirbelstürme:




                          www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Wirbelsturmstatistik
Der Temperturanstieg wird, wie beim Erhöhen der Temperatur im Kochtopf, zu immer
stärkeren und öfteren Wirbelstürme führen. Eine erste Tendenz ist bereits zu erkennen:




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Beispiel New Orleans
                                                  Es wird mehr als ein New Orleans
                                                  geben




                       www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Können Wirbelstürme vermieden werden?
Doch die Wirbelstürme haben eine klare Aufgabe: Temperaturdifferenzen ausgleichen,
Wärme leiten in kältere Gebiete.




                            www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Kosten


            Anzahl Katastrophen (Werte 2004)




                                                                                        Versicherte Verluste ($ b)
   Ereignisse




                 Ereignisse       Verluste            Tendenz Ereignisse     Tendenz der Verluste




                              www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Es wird neue New Orleans geben




                   www.gphysics.net – Calentamiento Global – Versión 10.07
Tornados
                                            Dies gilt auch an Land wo Wirbelstürme ebenfalls
                                            Siedlungen verwüsten.




Das Problem ist, dass es nicht nur eine Temperatur-
erhöhung geben wird, sondern auch mehr Extreme.
                             www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Gekoppelte Systeme




         Wenn ich ein System stöhre, so versucht es sich auf die neue Situation
     einzustellen. Falls das System Trägheit besitzt wird es anfangen zu schwingen.




         Bei komplexen Systemen kann die Reaktion unerwartet ausfallen.
                          www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
El Niño
                             Ein Beispiel ist das „El Niño“ Phänomen
  Normal




  El Niño




                                                                       Feucht


                              Trocken                                  Feucht
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El Niño

                   „El Niño“ Phänomen sogar in Afrika

          El Niño 1992                             La Niña 2000
          Äusserste Dürre                          Überschwemungen und
                                                   Seuchen




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Auch in Deutschland




    Wir müssen lernen anders zu bauen um Überschwemmungen zu vermeiden.




                       www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Und weitere Photos




                     www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Überschmenungskosten


                        Verluste durch Überschwemungen in USA, Europa und Japan




                                                                                        Jährliche Verluste ($b)
    Anzahl Ereignisse




                            Ereignisse         Verluste           Mittelwerte




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Auch Dürreperioden




    Komplizierter wird es mit den Dürreperioden in dritte Weltländern.




                      www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Schwingungen und Tendenzen

          Beispiel Intensität der Zyklone im Atlantik und Pazifik




         Extreme mitteln sich aus. Mittlerer Wert bildet eine Tendenz.

                        www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Kältewellen




                        Auch Kälte ist
                      zu meistern, wenn
                        die Polar Zelle
                        ihre kalte Luft
                        gegen Süden
                           bewegt.




              www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Klimatische Veränderungen

     Mit dem Begin der Klimazonen Verschiebung …




             … beginnt die “Wanderung” von Pflanzen und Tieren..
                        www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Veranderungen der Pflanzen und Tieren – Verschiebungen der Seuchen

                            Produktions niveau
                                  (FAO)




                                        Noch sind keine
                                        Bemerkenswerte
                                        Veränderungen
                                          eingetreten.

                     www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Insekten wandern

                                                  Die Malaria Fliege verbringt schon heute
                                                  Ihre Ferien in Frankreich.




             Die Tigerfliege hat schon
                    Amerika entdeckt.
                       www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Arten Abnahme

    Ursprüngliche Struktur


                               Ausrottung durch
                                 Klimawandel


                                                                  Ausrottung durch
                                                                Umweltveränderungen




       Vorsicht: auch der Mensch
        ist Teil dieses Systems


                         www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Kleine Eiszeit?




                  Sind aber
                  solche Extreme
                  möglich?




                    www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Der Golfstrom
Das Argument des Filmes spricht vom Zusammenbruch des Golfstroms, der bis heute
Europa „wärmt“.




Ohne ihm könnte eine lokale Eiszeit einsetzen, doch es ist eher unwahrscheinlich, dass er
wegen dem Fehlen von Süsswasser vom Nordpol zusammenbricht.
                             www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Polarkappenschmelze




In Grönland beobachtet man
ebenfalls wie die Gletscher
dahinschmelzen.




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Abspalten von Eisberge (Kalben)
                                                      2003 hat man beobachtet, wie
                                                      in der Arktis ein 120 km langer
                                                      Eisberg sich löste und davon
                                                      schwamm.




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Was hat man gemessen?


                                                   Eisdickenänderung
                                                             (cm/año)




             Gesammte Eisdickenänderung
             (metros)




                    www.gphysics.net – Calentamiento Global – Versión 10.07
Eiskappe im Nord Pol verschwindet
             Ganze Eisbereiche in der Arktis werden eisfrei im Sommer.




                                         Was einige Tierarten gefährden
                                         würde.


                       www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Der Meeresspiegel steigt

Doch die eigentliche Gefahr kommt „freihaus geliefert“. Seit der Begin Industrierevolution
ist der Meeresspeigel um mehr als 20 cm angestiegen.

                   Sateliten Messungen
                   Mittelwert 3 Jahre




                                                                            Meeresspiegelanstieg (cm)
 Falls die Polkappen total schmelzen würden (was in etwa 40 Jahre der Fall sein könnte)
 könnte das Meer um etwa 6 Meter ansteigen.
                             www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Was ist los?




Florida (0m)      Florida (10m)                           New Jersey, New York u. Bronx (10m)
                                           Ganze
                                        Landstriche
                                          würden
                                       verschwinden.




Bangladesh (7m)                                               Holland und Norddeuschland (5m)
                          www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Folgen?

  Das Wetter und Umwelt war stets ein wichtiger Faktor in der menschlichen Geschichte.

                            Ende der Mayas
                            (extreme Bodennutzung)

                                Ende der Moches Kultur
                                    (Extremer El Niño))

  Ende der Vikinger                                                           Ende des
 Kolonie in Grönland                                                          Mesopotamischen
   (14. Jahrhundert)                                                          Reiches
                                             Scheitern in Russland            (extreme Dürre 2200AC)




                       Napoleón                                      Hitler
                          www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Und in unserer Gesellschaft?

          Missernten               Land               Ind

                                                                      Schaden an
         Krankheiten                                                  Infrastruktur
                                     Per              Din
                 Schaden
                 An Güter


                                                                           Dienstleistung
          Personen




                                                                           Industrie


                                                                           Landwirtschaft
                            GDP PPP per Capita
                            www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Und in unserer Gesellschaft?

  Reduktion des Angebots
  Bringt Preiserhöhungen.

  Erhöhung der Nachfrage                                                    Ergebniss:
  kann zu Engpässen
  im Angebot führen                                                         Schrumpfung der
  (Produkte und                                                             Wirtschaft
  Dienstleistungen)
                                                                            Verschlechterung
  Reduktion des Angebots                                                    der Lebensqualität
  kann zur Erhöhung der
  Arbeitslosigkeit führen.                                                  Protest,
                                                                            Erhebungen
  Die Reduktion der                                                         und Auswanderung.
  Kaufkraft wird zu
  Veränderung beim
  Konsumenten führen.

                             www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Was können wir erwarten?




               Die Natur kann sich erneuern und neu aufbauen,
                      MIT oder OHNE die Menschheit.

        Vortrag Kopie: http://downloads.gphysics.net/klimawandel.pdf

                       www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
Kontakt

            Dr. Willy H. Gerber
            wgerber@gphysics.net

            Instituto de Fisica
            Universidad Austral de Chile
            Campus Isla Teja
            Casilla 567, Valdivia, Chile




          www.gphysics.net – Calentamiento Global – Versión 10.07

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Klimawandel

  • 1. Klimawandel Fakten und Aussichten Dr. Willy H. Gerber www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 2. Gletscher Seit langem hören wir Gerüchte ... die Gletscher „gehen zurück“. Stand Gletscherzunge 1990 Rückgang seit 1900 = 1687 m Ist es wircklich so? www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 3. Gletscher in Europa 1940 Gletscher Pasterze mit Großglockner (3798 m) und Johannisberg (3467 m). Ein kurzer Spaziergang durch europäische Gletscher zeigt, dass alle dahin schmelzen. 2000 www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 4. Gletscher in Europa 1900 Gletscher Pasterze -Pasterze - Pasterzenzunge mit Großglockner (3798 m). Einige sind spurlos verschwunden. 2000 www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 5. Gletscher in Europa 1940 Gletscher Rhone mit Hotel Belvedere (2274 m). In einigen Fällen sind nur noch unsere Bauten um diese zu bewundern. Im Fall des Rhone Gletschers gibt es Reste und eine Höhle in der man unter diese spazieren kann. 2000 www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 6. Gletscher in Europa 1904 Gletscher Gepatschferner Doch der Schwund der Gletscher ist unverneinbar. 2000 www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 7. Gletscher in Afrika Auch in Afrika; man rechnet, dass der Gletscher des Kilimancharo in 20 Jahren vollkommen verschmolzen sein wird. www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 8. Gletscher in Chile Auch in Chile kann man den Gletscher Rückzug beobachten z.B. Gletscher Cipreses (Cuenca del Cachapoal) www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 9. Gletscher in Chile 1930 1992 2000 Einige Gletscher haben aber sich vor kurzem noch ausgedehnt (Brüggen oder Pío XI) www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 10. Was ist los? ? Was kommt auf uns zu? Erwärmt sich die Erde? Warum? www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 11. Fakten? Fakt ist, dass sich in den letzten 20 Jahren die Erde um etwa 0.3 Grad Celsius erwärmt hat, wobei der CO2 Gehalt der Atmosphäre gleichzeitig um 10% gestiegen ist: www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 12. Zufall? Es besteht eine Korrelation zwischen CO2 in der Atmosphere und die Temperatur auf der Erde: Temperatur Abweichung Jahr CO2 Temperatur in Isotopen Blasen im Eis www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 13. Andere Möglichkeiten? Sonnenzyklus Sonnenstrahlung (W/m2) Die Sonnenfleckentheorie wird heute Globale Temperatur nicht mehr ernsthaft als Grund betrachtet. www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 14. Warum geschieht dies? Heutzutage sind sich die meisten Wissenschaftler einig, dass der CO2 (und andere Gase wie Methan) ein Treibhauseffekt verursachen. Was bedeutet dies? Beachte: die Strahlungs Theorie ist grossteils entkräftet. Es besthet kaum Korrelation zwischen Sonnenaktivität und Temperaturerhöhung, sie erklärt nicht die Atmosphärenerwärmung und es gibt ethische Bedenken bezüglich der Finanzierung der Berichte durch die Oelindustrie. www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 15. Treibhauseffekt Die Sonnenstrahlen haben bestimmte Sonne Wellenlängen, die wir zum Teil als Farbe sowie als Wärme wahrnehmen können. Sichtbares Licht Intensität (W/m2) Infrarot Wellenlänge (μm) www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 16. Treibhauseffekt Das Glas ist, wie unsere Atmosphäre, durchsichtig für diese Wellenlängen. Sonne Das Licht kann in unser Gewächshaus sowie auf die Erde gelangen. En Teil des Lichtes wird direkt reflektiert. Aus diesem Grund können wir sowohl Gewächs- haus wie Erde „sehen“. www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 17. Treibhauseffekt Ein Teil der Strahlung erwärmt die Körper innerhalb des Treibhauses (auf der Erde die Erdoberfläche bzw. das Meer). Die erwärmten Körper strahlen nun ebenfalls, nur aber in einem anderen Wellenlängen- bereich (im Infrarot also „Wärmestrahlung“). www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 18. Treibhauseffekt Und nun kommt das Problem, dass Glas sowie unsere Atmosphäre sind nicht ganz durchsichtig für diese Wellenlängen, was dazuführt, dass die Wärme nicht aus dem Gewächshaus, bzw. Erde ganz entweichen kann: Die Folge ist, dass sich die Wärme im Gewächshaus, bzw. Erde ansammelt und es einen Temperaturanstieg gibt. www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 19. Kann man es messen? Ist es wircklich so? Ist die Erdatmosphäre nur teilweise durchlässig für Wärmestrahlung? Ein Blick auf das Emissionsspektrum der Erde zeigt es klar: in bestimmten Wellenlängen dringt nur eine geringe Energiemenge ins All: CO2 Wasser (Wolken) Ozon www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 20. Warum steigt die Temperatur nicht ins unendliche? Warum aber steigt die Temperatur nicht ins Unendliche? Die zurückgestrahlte Energie wird erneut von der Erdoberfläche aufgenommen und in anderen Wellenlängen ausgestrahlt, so dass sie dann von der Erde entkommen kann. Werte in W/m2 Sonnenstrahlung Wärmestrahlung Wetterbedingte Wärmeleitung 342 (Leitung + Konvektion) 77 195 „Natürlicher“ Atmosphäre 67 Treibhauseffekt 168 30 24 78 40 350 324 Erdoberfläche Somit entsteht ein neuer Gleichgewichtszustand bei dem die Erdtemperatur höher ist. www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 21. Rolle der Wolkendecke Die Wolkendecke bildet einen wahren Mantel um die Erde: Normaler Beitrag 20.6 °C www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 22. Ist der Mensch schuld? Wie hat sich das CO2 in der Atmosphäre mit der Zeit verändert? fast 30% Anstieg!!! Industrielle Zeitalter Normaler Beitrag 7.2 °C www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 23. Was ist los? Industrie (Energie) Woher kommt Industrie (Prozess) Kommerz aber all dieses Haushalt CO2? Elektrizität Transport Land- und Forstwitschaft u. Abfall www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 24. Welcher Beitrag leisten Fosile-Produkte Globale Emissionen Millonen Tonnen pro Jahr Gesammt Oel Kohle Gas Zement ? Variación de Temperatura (°C) Globale Temperatur www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 25. Wie verändert sich der CO2 Gehalt der Luft? Der Kohlenstofffluss lässt sich wie folgt darstellen: Kraftstoffe Landwirtschaft Werte in kT/Jahr 5.5 1.6 Atmosphäre 90 90 2.0 120 60 0.5 1.3 60 Oberflächen- Vegetation gewässer 100 100 60 Boden Tiefesge- wässer Mittelwert der 80 Jahre Zusätzlich pro Jahr Somit sammeln sich vorläufig jedes Jahr zusätzliche 3.3 kT Kohlenstoff in der Luft an. www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 26. Rolle des Meerwassers Mit dem zusätzlichen CO2 wird das Meereswasser immer saurer, was die Fischbestände stark reduzieren kann. Der heutige CO2 Inhalt der Meere verteilt sich wie folgt : Bekannt ist, dass eine jede Flüssigkeit einen Sätigungsgrad erreichen kann, nach dem es kein weiteres Gas (CO2) aufnehmen kann. Würde dies erreicht werden könnte der CO2 Anstieg auf 5.3 kT pro Jahr ansteigen. www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 27. Stickstoffdioxyd (NO2) CO2 ist aber nicht das einzige „Treibhausgas“; auch Stickstoffdioxyd (NO2) wird von der Industrie erzeugt : Normaler Beiträg 1.4 °C www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 28. Methan (CH4) Im letzten Jahr hoch in Diskussion: Methan (CH4) mit einer Zunahme von 150%!!! fast 150% Industrielle Zeitalter Anstieg!!! www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 29. Weltbevölkerungswachstum Dieser 150% ist eine direkte Folge des Weltbevöllkerungswachstums!!! Rinder 22% Reis 18% Gas und Oel 14% März Brände 14% Flüssige Abfälle 10% Kohle 9% Feste Abfälle 8% Düngung 4% Industrie 1% August www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 30. Methan (CH4) und Weltbevölkerungwachstum Normaler Beiträg 0.8 °C Zwischen 1950 und 2000: 1125 ppb CH4 y 2.5 billonen Menschen und 1750 ppb CH4 y 6.0 billonen Menschen www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 31. Presse Das Problem ist das Methan (CH4) ein weitaus wirksamer Treibhausgas ist als Kohlendioxyd (CO2), nur dass er bis heute kaum in Betracht genommen wurde, da seine Menge in der Atmosphäre zu gering waren. Entsprechend waren die Schlagzeilen in der Bild Zeitung. www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 32. CO2 Konzentration und Temperatur Veränderung Ist das überhaupt möglich? Ein Hinweis liefert uns unsere eigene Vorgeschichte des Planeten in den letzten 400‘000 Jahre: Heutiger Stand 300 ppmv 280 ppmv Mittelwert der letzten 1000 Jahre + 4°C Veränderung Ohne Atm.-18.0°C 0°C Wolken +20.6°C CO2 + 7.2°C NO2 + 1.4°C CH4 + 0.8°C Persönlicher Schluss: 3° bis 5° scheint eher Optimistisch Mit Atm. +14.4°C www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 33. UN Studium Fazit: Wissenschaftler einer Internationalen UNO Delegation kommen so zum Schluss, dass wenn wir nicht handeln: Die mittlere Temperatur des Planeten in den nächsten 100 Jahren um mindestens 3 Grad (Celsius) ansteigen wird. Falls zusätzlicher Methan frei wird (Anpflanzungen, Unterwasserlager, usw.) oder die CO2 Saturation der Meere eintrete, würde man mit einem Anstieg von 5 bis 7 Grad rechnen müssen. www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 34. UN Studium Ausblick Temperaturanstieg (°C) Wirklichkeit Voraussage (1995-2004) (2070-2100) Temperaturanstieg (°C) www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 35. Folgen Was kommt aber auf uns zu falls diese Erwärmung tatsächlich eintritt? www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 36. Zuerst etwas Physik Falls wir Wasser erwärmen, entstehen sogenannte Konvektionsströme Heisses Kaltes Grundwasser Oberflächenwasser steigt auf sinkt Ähnliche Strömungen werden in der Atmosphäre beobachtet. Es bilden sich sogenannte Hadley Zellen. www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 37. Zuerst etwas Physik Insgesamt bilden sich drei Arten von Zellen, die Hadley, die Ferrel und die Polar Zellen. Sie verursachen sowohl Vertikale wie auch Horizontale Winde: Polar Zelle Steigende Luft Ferrel Zelle Sinkende Luft Hadley Zelle Steigende Luft Hadley Zelle Sinkende Luft Ferrel Zelle Steigende Luft Polar Zelle Doch diese horizontale Bewegung führt Luftmassen in Bereiche mit unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeit. www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 38. Zuerst etwas Physik Am Equator ist die Umfangsgeschwin- digkeit am höchsten, wärend sie an den Polen verschwindet. Somit wird eine Strömung vom Equator (z.B. Hardley Zelle) in einen langsameren Bereich vordringen und aufholen: Eine Strömung die sich vom Equator entfernt (z.B. Ferrel Zelle) wird in einen schnelleren Bereich vordringen und zurück bleiben. www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 39. Zuerst etwas Physik Aus der Kombination beider Bewegungen entstehen die bekannten Wirbelstürme: www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 40. Wirbelsturmstatistik Der Temperturanstieg wird, wie beim Erhöhen der Temperatur im Kochtopf, zu immer stärkeren und öfteren Wirbelstürme führen. Eine erste Tendenz ist bereits zu erkennen: www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 41. Beispiel New Orleans Es wird mehr als ein New Orleans geben www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 42. Können Wirbelstürme vermieden werden? Doch die Wirbelstürme haben eine klare Aufgabe: Temperaturdifferenzen ausgleichen, Wärme leiten in kältere Gebiete. www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 43. Kosten Anzahl Katastrophen (Werte 2004) Versicherte Verluste ($ b) Ereignisse Ereignisse Verluste Tendenz Ereignisse Tendenz der Verluste www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 44. Es wird neue New Orleans geben www.gphysics.net – Calentamiento Global – Versión 10.07
  • 45. Tornados Dies gilt auch an Land wo Wirbelstürme ebenfalls Siedlungen verwüsten. Das Problem ist, dass es nicht nur eine Temperatur- erhöhung geben wird, sondern auch mehr Extreme. www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 46. Gekoppelte Systeme Wenn ich ein System stöhre, so versucht es sich auf die neue Situation einzustellen. Falls das System Trägheit besitzt wird es anfangen zu schwingen. Bei komplexen Systemen kann die Reaktion unerwartet ausfallen. www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 47. El Niño Ein Beispiel ist das „El Niño“ Phänomen Normal El Niño Feucht Trocken Feucht www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 48. El Niño „El Niño“ Phänomen sogar in Afrika El Niño 1992 La Niña 2000 Äusserste Dürre Überschwemungen und Seuchen www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 49. Auch in Deutschland Wir müssen lernen anders zu bauen um Überschwemmungen zu vermeiden. www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 50. Und weitere Photos www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 51. Überschmenungskosten Verluste durch Überschwemungen in USA, Europa und Japan Jährliche Verluste ($b) Anzahl Ereignisse Ereignisse Verluste Mittelwerte www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 52. Auch Dürreperioden Komplizierter wird es mit den Dürreperioden in dritte Weltländern. www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 53. Schwingungen und Tendenzen Beispiel Intensität der Zyklone im Atlantik und Pazifik Extreme mitteln sich aus. Mittlerer Wert bildet eine Tendenz. www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 54. Kältewellen Auch Kälte ist zu meistern, wenn die Polar Zelle ihre kalte Luft gegen Süden bewegt. www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 55. Klimatische Veränderungen Mit dem Begin der Klimazonen Verschiebung … … beginnt die “Wanderung” von Pflanzen und Tieren.. www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 56. Veranderungen der Pflanzen und Tieren – Verschiebungen der Seuchen Produktions niveau (FAO) Noch sind keine Bemerkenswerte Veränderungen eingetreten. www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 57. Insekten wandern Die Malaria Fliege verbringt schon heute Ihre Ferien in Frankreich. Die Tigerfliege hat schon Amerika entdeckt. www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 58. Arten Abnahme Ursprüngliche Struktur Ausrottung durch Klimawandel Ausrottung durch Umweltveränderungen Vorsicht: auch der Mensch ist Teil dieses Systems www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 59. Kleine Eiszeit? Sind aber solche Extreme möglich? www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 60. Der Golfstrom Das Argument des Filmes spricht vom Zusammenbruch des Golfstroms, der bis heute Europa „wärmt“. Ohne ihm könnte eine lokale Eiszeit einsetzen, doch es ist eher unwahrscheinlich, dass er wegen dem Fehlen von Süsswasser vom Nordpol zusammenbricht. www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 61. Polarkappenschmelze In Grönland beobachtet man ebenfalls wie die Gletscher dahinschmelzen. www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 62. Abspalten von Eisberge (Kalben) 2003 hat man beobachtet, wie in der Arktis ein 120 km langer Eisberg sich löste und davon schwamm. www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 63. Was hat man gemessen? Eisdickenänderung (cm/año) Gesammte Eisdickenänderung (metros) www.gphysics.net – Calentamiento Global – Versión 10.07
  • 64. Eiskappe im Nord Pol verschwindet Ganze Eisbereiche in der Arktis werden eisfrei im Sommer. Was einige Tierarten gefährden würde. www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 65. Der Meeresspiegel steigt Doch die eigentliche Gefahr kommt „freihaus geliefert“. Seit der Begin Industrierevolution ist der Meeresspeigel um mehr als 20 cm angestiegen. Sateliten Messungen Mittelwert 3 Jahre Meeresspiegelanstieg (cm) Falls die Polkappen total schmelzen würden (was in etwa 40 Jahre der Fall sein könnte) könnte das Meer um etwa 6 Meter ansteigen. www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 66. Was ist los? Florida (0m) Florida (10m) New Jersey, New York u. Bronx (10m) Ganze Landstriche würden verschwinden. Bangladesh (7m) Holland und Norddeuschland (5m) www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 67. Folgen? Das Wetter und Umwelt war stets ein wichtiger Faktor in der menschlichen Geschichte. Ende der Mayas (extreme Bodennutzung) Ende der Moches Kultur (Extremer El Niño)) Ende der Vikinger Ende des Kolonie in Grönland Mesopotamischen (14. Jahrhundert) Reiches Scheitern in Russland (extreme Dürre 2200AC) Napoleón Hitler www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 68. Und in unserer Gesellschaft? Missernten Land Ind Schaden an Krankheiten Infrastruktur Per Din Schaden An Güter Dienstleistung Personen Industrie Landwirtschaft GDP PPP per Capita www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 69. Und in unserer Gesellschaft? Reduktion des Angebots Bringt Preiserhöhungen. Erhöhung der Nachfrage Ergebniss: kann zu Engpässen im Angebot führen Schrumpfung der (Produkte und Wirtschaft Dienstleistungen) Verschlechterung Reduktion des Angebots der Lebensqualität kann zur Erhöhung der Arbeitslosigkeit führen. Protest, Erhebungen Die Reduktion der und Auswanderung. Kaufkraft wird zu Veränderung beim Konsumenten führen. www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 70. Was können wir erwarten? Die Natur kann sich erneuern und neu aufbauen, MIT oder OHNE die Menschheit. Vortrag Kopie: http://downloads.gphysics.net/klimawandel.pdf www.gphysics.net – Klimawandel-Version 06.08
  • 71. Kontakt Dr. Willy H. Gerber wgerber@gphysics.net Instituto de Fisica Universidad Austral de Chile Campus Isla Teja Casilla 567, Valdivia, Chile www.gphysics.net – Calentamiento Global – Versión 10.07