Wie viel CO2 ist zu viel?
Diesen Donnerstag erscheinen zwei Studien in Nature, die eine Kernfrage der Politik beantworten: wie viel an CO2-Emissionen können wir uns noch erlauben, wenn wir die globale Erwärmung auf maximal 2ºC begrenzen wollen? Als Basis dient dabei das vorindustrielle Temperaturniveau; 0,8ºC Erwärmung haben wir demnach bereits hinter uns. Diese 2-Grad-Grenze (1995 vom WBGU vorgeschlagen) ist durch Beschluss der Regierungschefs im Jahr 2005 Leitlinie der EU-Klimapolitik. Über 100 Staaten haben inzwischen 2°C oder weniger als Richtlinie für die Klimapolitik angenommen (außer der EU Norwegen, Island, Argentinien, Südafrika, Costa Rica und viele mehr).
Auch viele Klimaforscher (einschließlich mir selbst) halten diese Grenze für ein sinnvolles "upper limit", da sie die Risiken von zunehmenden Extremereignissen, steigendem Meeresspiegel, sinkender Nahrungsproduktion und Umweltflüchtlingen jenseits der 2 Grad für unbeherrschbar halten. Dabei sind auch 2 Grad keineswegs harmlos oder risikofrei. Die AOSIS-Staaten, ein Bündnis von 43 Inselstaaten, fordern die Begrenzung auf maximal 1,5ºC, da viele von ihnen schon bei 2ºC Erwärmung wahrscheinlich im steigenden Meer versinken werden.
Für die Verhandlungen zur Fortschreibung des Kyoto-Protokolls, die im Dezember in Kopenhagen ihren Höhepunkt erreichen, ist es daher entscheidend, wie stark und wie rasch die globalen Emissionen gesenkt werden müssen, um die 2 Grad nicht zu überspringen. Die Grafik zeigt ein Ergebnis der neuen Nature-Studie von Malte Meinshausen vom PIK und britischen und schweizer Kollegen. Die blaue Kurve zeigt einen exemplarischen Emissionspfad, bei dem wir mit 75% Wahrscheinlichkeit unterhalb der 2 Grad bleiben werden. Darunter sieht man in dem blauen Band den zugehörigen Verlauf der globalen Temperatur (mit Unsicherheit).
Abb. 1: Zwei exemplarische Emissionspfade (oben) und zugehörige Temperaturentwicklung (unten). (c) Malte Meinshausen 2009
Eine Stärke dieser Studie ist, dass sie nicht auf einem einzigen Klimamodell beruht, sondern als Meta-Analyse den gesammelten Wissensstand der Klimaforschung zusammenfasst. Aus Emissionen die globale Temperatur zu berechnen erfordert zwei Schritte:
1. Emission -> Konzentration. Entscheidend ist hierbei der Teil des emittierten CO2, der in der Luft bleibt, die sogenannte airborne fraction. Seit Jahrzehnten ist sie nahezu konstant, aber sie könnte sich künftig ändern. Meinshausen et al. kalkulieren diese Unsicherheit ein durch Berücksichtigung unterschiedlicher Modelle zum Kohlenstoffkreislauf. Auch werden die anderen klimarelevanten menschlichen Einflüsse, wie Emissionen von anderen Treibhausgasen, von Aerosolen und Vorläufern des troposphärischen Ozones berücksichtigt.
2. Konzentration -> Temperatur. Entscheidend ist hier die "Klimasensitivität", die angibt, wie stark die globale Temperatur auf eine bestimmte Änderung der CO2-Konzentration in der Luft reagiert. Zahlreiche Studien haben die Klimasensitivität auf unterschiedliche Weise bestimmt (u.a. aus Daten der Erdgeschichte, aus der sich die Empfindlichkeit des Klimas gegenüber Änderungen im Strahlungshaushalt ableiten lässt): Der wahrscheinlichste Wert beträgt 3 ºC bei einer Verdoppelung der CO2-Konzentration. Meinshausen et al. berücksichtigen die Unsicherheit in dieser Zahl durch eine Wahrscheinlichkeitsverteilung.
Die verbleibende wissenschaftliche Unsicherheit in der airborne fraction und der Klimasensitivität führt zu den breiten Bändern in der obigen Grafik und zu Wahrscheinlichkeitsaussagen, wenn es um die Überschreitung der 2-Grad-Grenze geht.
Die einfache "bottom line"
Die Komplexität des Problems vereinfacht sich jedoch stark, weil es wegen der langen Verweildauer von CO2 in der Atmosphäre vor allem auf die Gesamtmenge der Emissionen bis 2050 ankommt, weniger auf Emissionsraten in bestimmten Jahren. Wollen wir das Risiko, über die 2 Grad hinaus zu schießen, auf 25% begrenzen, können wir uns im Zeitraum 2000-2050 noch die Emission von 1000 Milliarden Tonnen CO2 erlauben (entsprechend rund 1500 Milliarden Tonnen an Treibhausgasen insgesamt, wenn man die anderen Treibhausgase als CO2-äquivalent ausdrückt).
Klingt viel? Ein Drittel dieser Menge haben wir bereits von 2000-2008 emittiert. Bleiben die Emissionen ab jetzt konstant (bislang wachsen sie von Jahr zu Jahr) haben wir das restliche Kontingent schon in 20 Jahren verbraucht - doch es soll ja für über 40 Jahre reichen!
Einen ähnlichen, etwas langfristigeren Ansatz hat auch die zweite Studie von Allen et al, die die Kohlenstoff-Gesamtemissionen über das fossile Brennstoffzeitalter seit 1750 analysiert. Sie kommt zu konsistenten Ergebnissen und bestätigt, dass die maximale globale Erwärmung eng mit den kumulativen Emissionen korreliert. Wollen wir die 2 Grad nicht überschreiten, haben wir mehr als die Hälfte unseres Kontingents schon aufgebraucht. Wir bewegen uns rasch auf das Ende des fossilen Brennstoffzeitalters zu. Der überwiegende Teil der verbleibenden fossilen Ressourcen muss im Boden bleiben - es sei denn, er kann eines Tages emissionsfrei verbrannt werden.
Diese Analysen zeigen nochmals in aller Schärfe, wie wenig Zeit wir für eine Trendwende bei den globalen Emissionen noch haben. Schon in wenigen Jahren muss der Gipfel der Emissionen überschritten werden und sie müssen beginnen zu fallen, ansonsten müssten die Reduktionen drakonisch ausfallen.
Abb. 2: Beispiele für lineare Emissionsreduktion beginnend in unterschiedlichen Anfangsjahren. Alle Kurven führen zu den gleichen Gesamtemissionen an Treibhausgasen bis 2050. (c) Malte Meinshausen 2009
Abb. 2 illustriert dies. In der untersten Kurve wird der Gipfel der Emissionen 2010 erreicht und danach linear reduziert, bis 2050 die Emissionen global halb so hoch sind wie 1990. Das entspricht einer Reduktion von 2% jährlich (ebenfalls auf 1990 bezogen). Dieses Szenario würde die 2-Grad-Grenze zumindest mit einer Wahrscheinlichkeit von 2/3 einhalten. Doch zögern wir nur noch zehn weitere Jahre und erreichen den Wendepunkt erst 2020, müssten die jährlichen Reduktionen schon drei mal so hoch ausfallen, um noch innerhalb der gleichen Gesamtmenge an Emissionen zu bleiben. Das wäre praktisch "ein Kyoto-Protokoll pro Jahr" - und zwar global, nicht nur für die Industriestaaten. Und am Ende müssten negative Emissionen stehen. Wenn wir die Wende in den nächsten Jahren nicht schaffen, werden wir daher das Spiel unwiderruflich verlieren. Banken kann man retten - einen einmal verursachten Klimawandel kann niemand mehr rückgängig machen.
Täuschen und Verzögern
Hätten wir ab 1992, als beim Erdgipfel in Rio die Klimarahmenkonvention verabschiedet wurde, bald mit den nötigen Emissionsreduktionen begonnen, hätten wir das Problem in Ruhe mit weit weniger als 1% Minderung jährlich lösen können. Warum ist das nicht geschehen? Ein wichtiger Grund dafür ist sicher, dass sich nach dem Erdgipfel massiver Widerstand von Lobbygruppen wie der Global Climate Coalition (mit prominenten Mitgliedern wie Exxon und General Motors) formiert hat, die geschickt Zweifel in Politik, Wirtschaft und Gesellschaft am anthropogenen Klimawandel gesät haben ("doubt is our product").
Auch dazu gab es übrigens letzte Woche interessante Neuigkeiten. Wie New York Times und Washington Post berichten zeigen interne Dokumente, dass die eigenen Experten der Global Climate Coalition zu dem Schluss kamen, dass die Wirkung von Treibhausgasen auf das Klima unbestreitbar ist. In einem Dokument aus dem Jahr 1995 heißt es:
"The scientific basis for the Greenhouse Effect and the potential impact of human emissions of greenhouse gases such as CO2 on climate is well established and cannot be denied."
(Auf deutsch siehe dazu Telepolis-Bericht und AFP-Meldung.) In der Öffentlichkeit hat die Global Climate Coalition - und eine Reihe ähnlicher, heute noch aktiver Lobbyorganisationen wie das Heartland Institute - in millionenschweren Werbekampagnen allerdings genau das Gegenteil propagiert und viele der klassischen "Skeptikerargumente" in die Welt gesetzt, die für Laien plausibel klingen und heute noch im Internet zirkulieren (auch in den Kommentarspalten der KlimaLounge). Entscheidungsträger wurden über die wissenschaftlichen Fakten getäuscht, entschlossene Klimaschutzmaßnahmen immer weiter verzögert.
Noch länger zögern, dass zeigen die neuen Arbeiten in Nature, werden wir nicht können, ohne das Klima gegen die Wand zu fahren. Nach diesen Publikationen kann zumindest kein Politiker später sagen, er habe das nicht gewusst.
Links
Nature special: The road to Copenhagen
Nature News&Views dazu von den Realclimate Kollegen Gavin Schmidt und David Archer
Der Realclimate Kommentar zu den Papers
Neu: Spiegel-Online hat das Thema in einem äußerst lesenswerten Essay von Christian Schwägerl aufgegriffen.
PS (in eigener Sache)
In letzter Zeit hat die KlimaLounge zwei Preise erhalten:
- Unser Beitrag Die Klimawette wurde in die Auslese 2008: Die besten wissenschaftlichen Blogartikel des Jahres 2008 gewählt.
- Die KlimaLounge erhielt den zweiten Platz beim Scilogs-Preis 2009.
Wir freuen uns natürlich, dass unsere Arbeit so gut aufgenommen wird!
Nachtrag: Rekord-April
An der Säkularstation Potsdam hat die mittlere Apriltemperatur (Tageshöchstwerte) erstmals seit Beginn der Messungen 1893 die 20-Grad-Marke übersprungen, mit 20,2 ºC - das ist mehr als 1 Grad wärmer als ein durchschnittlicher Mai. Der wärmste April bislang war 2007 mit einem Mittel von 18,7 ºC gewesen. In den 114 Jahren davor ist nie ein April mit einem Mittel über 18 ºC vorgekommen. Und noch nie hat ein neuer Rekord den vorherigen gleich um mehr als 1 Grad überboten. Und das, obwohl der bisherige Rekordwert gerade mal zwei Jahre alt war.
...wohlverdient!
Danke für die klare Übersicht. Nur eine Frage:
Bedeutet der Artikel von Malte Meinshausen nicht, dass wir auf keinen Fall 1 Trillionen Tonnen CO2 ausstossen sollten? Dass wir von heute ab alles hintenan setzen müssten, um so schnell wie möglich unsere CO2 Emissionen zu minimieren? Oder wer würde sich in ein Flugzeug setzen, das nur mit 75% Wahrscheinlichkeit ankommt? Warum werden bei der Berechnung der Wahrscheinlichkeiten für unsere Zivilisation geringere Standarte verwendet als jeder Klopapierrollenhersteller verwenden muß?
Ich tippe eher darauf, dass die Emissionen durch Wirtschafts- und Bevölkerungswachstum vor allem in Asien bestimmt werden und das Klima kaum um Erlaubnis gefragt wird. Die einzige realistische Chance zu einer nennenswerten Reduktion des Wachstums der Emissionen sehe ich in Durchbrüchen in der Energieerzeugung. Nur wenn CO2-freie Energien ähnlich wirtschaftlich und handhabbar werden, wie die Kohleverbrennung, werden sie wirksam werden. Die Chance sehe ich bei < 10%. Also bitte die Subventionen direkt in die entsprechende Forschung und Entwicklung stecken und nicht die die Produktion unrentabler und ineffizienter Produkte.
Ich denke es ist dringend notwendig, die regenerativen Energiequellen wie Windkraft, Wasserkraft, Solar usw. auszubauen.
Nur dadurch haben wir eine Chance, dem Klimawandel entgegenzuwirken.
Doch es bringt nichts wenn da nur wenige Staaten mitmachen, es muss die ganze Welt an einem Strang ziehen und nicht die USA oder China ihr eigenes Süppchen kochen.
Deutschland alleine kann so gut wie nichts ausrichten.
Jetzt in der Wirtschaftskrise wird es aber schwer sein die Staaten zu motivieren, viel Geld für den Ausbau der regenerativen Energieen zu motivieren.
Herr Rahmstorf, sie beziehen sich in Ihrenm Artikel auf die NYT Meldung über die Äußerungen über Insiderwissen über den AGW.
US-Umweltlobby verschleierte Wissen über Treibhauseffekt
Diese Blase ist geplatzt.
[Antwort: Danke für den Hinweis. Die NYT hat eine Korrektur publiziert. Dabei geht es um die Frage, ob die Global Climate Coalition die Aussage ihrer eigenen Experten, die den Treibhauseffekt bestätigt, aus einem bestimmten Dokument gelöscht hat oder nicht - offenbar gab es zwei Versionen des Dokuments. An meinen oben gemachten Aussagen ändert das nichts. Stefan Rahmstorf]
Noch Ende 2008 haben Sie uns erklärt, dass die Erwärmung sich beschleunigt.
Ihrer obigen Graphik zufolge kann man das aber kaum nachvollziehen.
[Antwort: Es ist hier wie im damaligen post derselbe (auch im IPCC-Bericht gezeigte) Datensatz gezeigt.]
Ich verstehe auch nicht, wieso man die 0,8 Grad Temperaturanstieg seit 1900 mit in die Rechnung aufnimmt. Wieviel davon ist natürlichen Ursprungs?
[Antwort: Etwa 0,1-0,2 Grad.]
Es ist doch kaum vorstellbar, dass wir auch natürliche Klimaschwankungen verhindern wollen?
[Antwort: Natürlich nicht. Die 2-Grad Grenze ist auch deswegen als runde Zahl gewählt (und nicht 1,9 Grad oder so), weil man es schon wegen der natürlichen Schwankungen nicht auf 0,1 oder 0,2 Grad genau beeinflussen kann.]
Wenn wir aber schon fast die Hälfte der geforderten (höchstens) 2 Grad erreicht haben, wie könnten wir das Ziel realistischerweise erreichen?
[Antwort: So wie oben diskutiert kann man dieses Ziel erreichen.]
Auf obiger Graphik war es 1840 schon fast so warm wie 1990 und ab 2001 ist die Temperatur kaum mehr angestiegen.
[Antwort: Das haben wir doch alles in dem damaligen Post, auf den Sie sich oben beziehen, diskutiert... Es macht keinen Sinn, einen Trend ab 2001 anzuschauen, sie sehen da lediglich interne kurzfristige Schwankungen.]
Da die Sonne ab 1960 keinen Einfluss auf die Erwärmung haben konnte, müsste doch die anthropogene Erwärmung gerade heute messbar sein. Würde man aber den aktuellen Trend fortsetzen, hätten wir die 2 Gradgrenze erst ungefähr 2100 erreicht.
Wie kann man eine Klimasensitivität messen, ohne die aktuelle Klimaentwicklung mit einzubeziehen?
[Antwort: Die Klimasensitivität wird mit einer Vielzahl von Methoden bestimmt, mit oder ohne die modernen Klimadaten - wir haben zum Beispiel in einer eigenen Studie Eiszeitdaten verwendet. Mit der besten Abschätzung der Klimasensitivität (3 Grad bei CO2-Verdoppelung) ergibt der bisherige anthropogene Klimaantrieb übrigens eine Erwärmung um 0,7-0,9 Grad, stimmt also sehr gut mit der gemessenen Erwärmung überein. Stefan Rahmstorf]
MfG
Eddy
Ich meinte 1940 nicht 1840. Es war also schon 1940 so warm wie 1990.
Wenn heute "Skeptiker" erklären, dass es seit 1998 keine Erwärmung mehr gäbe, ist das genauso gültig, wie ihre Behauptung, dass sich die Erwärmung beschleunigt habe.
"Klimaanhänger" erklären heute, man müsste den Trend von 1980 bis 2008 nehmen und der wäre deutlich konform mit den IPCC-Prognosen. Erst ein 30-Jahrestrend wäre eine echter Klimatrend. Das Klima von 1998 oder 2001 bis heute wäre bloss "Klimawetter".
Das erinnert mich sehr an meine eigenen Aussagen, dass der Trend von 1980 bis 2001 bloss Wetter sein könnte. Damals warfen "Klimaanhänger" mir immer vor, ich könnte Wetter und Klima nicht auseinanderhalten.
Ab 2008 müssen wir jetzt 30-Jahrestrends nehmen. Warum keine 50 oder 100-Jahrestrends?
Entweder kann man das Klima ab 1900 modellieren oder man kann es nicht. Dann stellt sich aber immer noch die Frage, wieso man die "Abkühlung" der letzten 3 Jahre nicht modellieren konnte, bzw. erst nachdem es passierte.
Hier zitiere ich einmal Sven Titz vom Spektrum der Wissenschaft (2/2009 Eiskalt erwischt), weil er es genauso ausdrückt, wie ich es seit Jahren empfinde :
*Es mag wohl sein, dass der jüngste Temperaturrückgang nur eine natürliche Fluktuation widerspiegelt. Aber dann erhebt sich eine andere Frage: Können sich die Klimaforscher wirklich sicher sein, dass analoge Schwankungen bei der Erwärmung seit Mitte des 20. Jahrhunderts kaum eine Rolle gespielt haben, wie dies im letzten IPCC-Bericht zu lesen war? Wie brauchbar sind Klimaprojektionen eigentlich für mittelfristige Planungen von Regierungen und Wirtschaftsunternehmen? Vielleicht war die meinungsbestimmende Mehrzahl der Klimaforscher bei den bisherigen Antworten doch etwas zu selbstgewiss.*
[Antwort: Wie Phil Jones in dem in meiner vorigen Antwort schon verlinkten Interview bei uns erläutert, gibt es in der Wissenschaft objektive Kriterien für die Signifikanz eines Trends. Eine Möglichkeit ist es, den Trend mit der zugehörigen Unsicherheit (2-sigma) anzugeben, wie IPCC es tut. Über die letzten 25 Jahre (bis einschl. 2008) beträgt der globale Erwärmungstrend +0.19 +/- 0.05 ºC pro Jahrzehnt. Nehmen Sie einen kürzeren Zeitraum wächst diese Unsicherheit stark an - bei 10 Jahren ist die Unsicherheit bereits +/- 0.2 ºC pro Jahrzehnt und damit größer als der Trend selbst. Deshalb ist es nicht aussagekräftig, aus einem 10-Jahreszeitraum oder gar kürzer etwas über einen klimatischen Trend in der globalen Temperatur zu sagen.
Sie sehen das ganz einfach auch daran, dass Sie bei einem so kurzen Zeitraum völlig andere Trendwerte bekommen, wenn Sie nur ein anderes Anfangsjahr wählen. Warum wählen Sie 2001 - warum nicht 2000? Und fragen sich, warum die Erwärmung seit 2000 so steil nach oben geht? Das macht genausowenig Sinn wie sich zu fragen, wieso der Trend seit 2001 so flach ist. Denn es liegt ja einfach daran, dass 2000 zufällig ein relativ kaltes, 2001 ein relativ warmes Jahr war. Was nichts mit dem Trend zu tun hat, sondern mit den zwischenjährlichen Schwankungen um den Trend herum.
Wenn Sie einen hinreichend langen Zeitraum wählen, etwa 25 Jahre, dann erhalten Sie robuste Ergebnisse bei denen es nicht mehr davon abhängt, ob sie ein Jahr früher oder später mit der Trendberechnung beginnen. Ich hoffe, diese Frage ist damit geklärt! Stefan Rahmstorf]
@Herr Rahmstorf
Vielen Dank wieder einmal für die Erläuterungen!!
Ich denke ich verstehe ihre Antworten sehr gut und bin auch prinzipiell damit einverstanden, vom Trend einmal abgesehen.
Das ändert aber nichts daran, dass die Modelle den globalen Temperaturverlauf immer nur für die Vergangenheit richtig berechnet haben. Sie müssten doch eigentlich eine genaue Klimasensitivität aller relevanten Klimafaktoren enthalten?!
Die Modelle erwarten einen Temperaturanstieg, der sich noch beschleunigen soll. Ab 2001 ist das genaue Gegenteil eingetreten.
Dem IPCC zufolge sollte der Hitzeinhalt der Meere stetig ansteigen. Die Meere können einen Teil dieser Hitze an die Atmosphäre abgeben und diese erwärmen. Dieser Prozess kann auch noch weitergehen, wenn die Meere sich schon wieder abkühlen.
Und das wurde seit 2001 beobachtet:
http://climatesci.org/...nt/uploads/dipuccio-2.jpg
Dieser Prozess kann selbstverständlich auch nur vorübergehend sein. Durch die Trägheit des Prozesses sollte der Trend aber eigentlich einige Zeit anhalten, oder nicht? Er könnte also über den Unsicherheitszeitraum von 10 Jahren hinaus gehen?
Mich interessieren die Ursachen dafür mehr als das Ergebnis selbst. Ich bin nicht "Skeptiker" aus Überzeugung sondern aus wissenschaftlichem Interesse.
MfG
Eddy
[Antwort: Lieber Eddy, IPCC macht keine Vorhersagen für einen so kurzen Zeitraum wie 10 Jahre, denn über nur 10 Jahre ist der Trend noch durch Wetterschwankungen dominiert, und die sind nicht vorhersagbar. Wenn Sie die IPCC-Modelle ansehen werden Sie sehen, dass einige davon für 2001-2008 eine Abkühlung vorhersagen, einige eine Erwärmung - denn diese Wetterschwankungen gibt es in den Modellen genauso wie in der Realität. Tatsächlich hat ein Teil dieser Schwankungen über Zeitskalen von einigen Jahren mit der Wärmespeicherung im Ozean zu tun, zum Beispiel mit El Niño. Stefan Rahmstorf]
Hallo,
mich würde mal interessieren wie groß der Einfluss der Lobbyisten überhaupt noch ist. Das Internet ist zwar nach wie vor voll mit Skeptikerseiten und bloggenden Lehrern, aber in der öffentlichen Debatte und den Medien tauchen die sog. Skeptiker überhaupt nicht mehr auf. Täuscht der Eindruck oder haben die Lobbyisten erkannt, dass weiteres Leugnen wohl mehr schadet als das es nutzt?
Viele Grüße
Oliver Parter
@Oliver
Ein Beispiel: hier ist ein recht guter Artikel (ich hätte mir noch mehr Quellen gewünscht) aus der dt. Le Monde Diplomatique: http://www.monde-diplomatique.de/...,askcqend0.n,0
Der Artikel geht über den Einfluß der Treibhaus-Mafia (ja, so nennen sich die Leute der Energieindustrie dort selbst) auf die austral. Regierung. Und der Einfluß von Kohle und Co ist dort sehr hoch. Dabei hat gerade Australien geradezu ideale natürliche Voraussetzungen für erneuerbare Energien und zum CO2 sparen.
In D oder in der EU sind bestimmt auch etliche Lobbyverbände jeglicher Coleur am Werk. Die Anzahl der Lobbyisten in Klimafragen hat sich in den USA in letzten Jahren vervielfacht, natürlich nicht nur in Richtung "CO2 ist gar kein Problem", sondern auch in die andere Richtung.
PS: viele kennen bestimmte australische "Skeptiker"-Blogs oder die "skeptische" Zeitung The Australian und damit die Internetausläufer dieses Lobbyverbandes.