Sexl Physik 7, Schulbuch

1.3 Zukunftsszenarien Mit Supercomputern wird versucht, in Klimamodellen ( 77.1 ) das zukünftige re- gionale oder globale Klima zu berechnen. Der Rechenaufwand ist sehr hoch, weil zahlreiche Parameter und deren Wechselwirkung berücksichtigt werden müssen. Die künftige Entwicklung des Klimas zeigt eine große Schwankungsbreite. Zwei Gründe sind dafür maßgeblich: Zum einen wissen wir über die Entwicklung der Konzentrationen der Treibhausgase nur wenig, da sie von politischen, wirtschaftli- chen, demografischen und sozialen Entwicklungen abhängt. Zum anderen wissen wir zu wenig über einzelne Rückkopplungsmechanismen, um verlässliche Vorher- sagen machen zu können. Durch die Kopplung verschiedener Einflüsse ist das Kli- ma ein nichtlineares System, daher sind Langzeitprognosen kaum möglich. Dazu einige Beispiele: 77.2 Die Grafik zeigt die globalen Kohlenstoffspeicher (schwarz, in Gt), sowie Zu- und Abflüsse aus die- sen Speichern (rot, in Gt/Jahr). Die Flüsse beziehen sich auf die 1990iger Jahre (Quelle: Climate Change 2007: The Physical Scientific Basis, IPCC). Die Zahlen sind Schätzwerte mit einem Unsicherheitsfaktor von zumindest 20%. Die wesentlichen globalen Kohlenstoffspeicher sind Atmosphäre, Biosphäre (CO 2 wird in Pflanzen ge- bunden, nach deren Absterben teilweise wieder freigesetzt) und Hydrosphäre. Die Atmosphäre spei- chert etwa 0,001% der globalen Kohlenstoffmenge als CO 2 . Die Atmosphäre und die Biosphäre sind die kleinsten Kohlenstoffspeicher, wesentlich für alle Austauschprozesse sind die Ozeane. (Eine wichtige Rolle spielt auch das in Meeressedimenten und Permafrostböden gebundene Methan, weil es durch Temperaturänderungen in die Atmosphäre gelangen kann.) Zwischen der Atmosphäre, der Biosphäre und den Ozeanen erfolgt ein ständiger Austausch durch che- mische, physikalische, geologische und biologische Prozesse. Durch die Verbrennung fossiler Brenn- stoffe (5Gt/Jahr), durch Brandrodung (1 Gt/Jahr), Tierhaltung usw. hat der Mensch in diesen Kreislauf eingegriffen und bewirkt damit eine jährliche Erhöhung des Kohlenstoffgehalts der Atmosphäre um 3Gt. (Dabei ist angenommen, dass 3Gt/Jahr in den Ozeanen gebunden wird.) 5.000 bis 10.000 fosile Brennstoffe 38.000 Tiefsee 1720 Erdreich, Humus, Torf 3 fällt aus Atmosphäre 800 (2012) + 3 jährlich Zuwachs 1 Entwaldung 5 Verbrauch fossiler Brennstoffe 1000 Oberfläche 93 biologische und chemische Prozesse 90 biologische und chemische Prozesse 60 Pflanzen- atmung 120 Photo- synthese 60 Zersetzung 550 Pflanzen 77.3 Die Eiskappen der Arktis könnten laut einer Modellrechnung der NOAA (National Atmospheric and Oceanic Administration, USA) bis 2085 verschwunden sein. Satellitenver- messungen spielen in der Klimaforschung eine bedeutende Rolle. So wird etwa auch die Höhe des Meeresspiegels mittels Satellit (über Rad- ar) gemessen. Auch der für die CO 2 Konzen- tration charakteristische Gehalt an Phyto- plankton in den Ozeanen kann mittels Satellit erforscht werden. Wahrscheinlichkeit kalt normal heiß Wahrscheinlichkeit kalt normal heiß Wahrscheinlichkeit kalt normal heiß seltener kalt öfter heiß neue Hitze- rekorde neue Kälte- rekorde öfter kalt öfter heiß neue Hitze- rekorde öfter heiß neue Hitze- rekorde seltener kalt Heute Zukunft Zukunft Zukunft Heute Heute 77.1 Die Grafik zeigt die Auswirkung der Ver- schiebungen von Mittelwert und Vergrößerung der Varianz auf die Häufigkeit von Extremer- eignissen am Beispiel der Temperatur: a) Erhöhung des Mittelwerts b) Erhöhung der Varianz c) beide Effekte kombiniert. (Quelle: Kromp- Kolb, Formayer, 2005). (Die Varianz ist ein Maß für die Streuung von Daten. Eine niedrige Va- rianz bedeutet, dass die Werte in dem Daten- satz eng beisammen liegen. Bei einer hohen Varianz liegen sie weit gestreut.) a) b) c) 77 | STRAHLUNGSHAUSHALT DER ERDE Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv