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Klimawandel: Auswirkungen - Folgen
Kohlendioxid-Konzentration und Temperaturanstieg

Messungen durch die Scripps Institution of Oceanography zeigen seit 1958 einen kontinuierlichen Anstieg der Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre.

Messungen der Landmassen und Meerwassertemperaturen zeigen von 1975 bis 2000 einen deutlichen Trend zu einer Erwärmung. Seit dem Jahr 2000 hat sich die Erwärmung deutlich verlangsamt. Seit 2005 ist ein leichter Trend zu einer Abkühlung erkennbar.

Die kontinuierliche Zunahme des Treibhausgases Kohlendioxid in der Atmosphäre führt also nicht gleichzeitig auch zu einer kontinuierlichen Zunahme der Mitteltemperaturen von Luft, Festland und Wasser auf der Erde.

CO2-Konzentration 1960 - 2013 Temperatur-Anomalien 1950- 2012
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Wetterphänomene wie El Niño führen zu einer Erhöhung der Mitteltemperaturen. La Niña-Phasen sind durch eine Abkühlung gekennzeichnet. Diese Wetterphänomene sind die wichtigsten Ursachen, dass die Kurve für den Verlauf der Mitteltemperaturen von Land und Wassertrotz einem kontinuierlichen Anstieg der CO2-Konzentration nicht linear und auch nicht exponential verläuft. Die Kurve ist Schwankungen unterworfen.

Vulkanausbrüche können ebenfalls beide Kurven beeinflussen.

Einen wichtigen Einfluss auf die Energiebilanz haben der Ausstoss von Aerosolen und Russ.

Vom Menschen verursachte Aerosole wirken in der Atmosphäre kühlend: Klimaforscher nehmen an, dass sie einen Grossteil des anthropogenen Treibhauseffekts kompensieren. Natürliche Aerosole wie Seesalzpartikel oder Sandstaub reflektieren in der Atmosphäre Sonnenlicht und bilden Keime für Wolkentröpfchen.

In China hat die Aerosolkonzentration durch das Verbrennen von Kohlemassiv zugenommen, was zu einer Abkühlung der Atmosphäre geführt hat.

Russpartikel fördern die Erwärmung der Luft. Russ ist eine komplexe Mischung von elementarem und organisch gebundenem Kohlenstoff.

Forscher vermuten, dass die Weltmeere einen Teil der Wärme in der Atmosphäre aufnehmen.

Einflussbereinigte Klimamodelle zeigen allerdings, dass die Temperaturkurve ebenfalls kontinuierlich ansteigt.

Verlässliche Aussagen über die Entwicklung des Temperaturverlaufs sind mit dem heutigen Kenntnisstand und dem aktuellen Datenmaterial nur für den nächsten 20 Jahre möglich.

Bereits 2008 hat GEOMAR und das Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M) mit ihren Klimamodellen darauf hingewiesen, dass möglicherweise der kontinuierliche Temperaturanstieg vorübergehend gestoppt würde.

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Ozeanversauerung

Wissenschaftler des Max-Planck-Institutes für Meteorologie (MPI-M), Dr. Katharina Six, Dr. Silvia Kloster, Dr. Tatiana Ilyina, der kürzlich verstorbene Dr. Ernst Maier-Reimer und zwei Koautoren aus den USA, haben in ihrer Studie gezeigt, dass es durch die Ozeanversauerung zu einer Abnahme der biogenen Produktion der marinen Schwefelkomponente Dimethylsulfid (DMS) kommen und dieses eine Verstärkung der globalen Erderwärmung bedingen kann.

Es ist allgemein bekannt, dass fossile CO2-Emissionen zu einer globalen Erwärmung führen. Der Ozean verringert die Wirkung dieser anthropogenen Störung durch die Aufnahme von erheblichen Mengen an CO2.

Der "Preis" für die CO2-Speicherung ist allerdings eine kontinuierliche Abnahme des pH-Wertes des Meerwassers (Ozeanversauerung1), ein Prozess, der verschiedenartige, meist nachteilige Auswirkungen auf die marinen Lebewesen, die Nahrungsketten und die Ökosysteme hat.

Bis jetzt wurden Klimawandel und Ozeanversauerung jedoch weithin als voneinander unabhängige Folgen der anthropogenen CO2-Störung betrachtet.2 Meeresbiologen haben kürzlich in Mesokosmosstudien3 beobachtet, dass in Meerwasser mit niedrigem pH-Wert deutlich niedrigere DMS-Konzentrationen zu finden sind.

Wenn DMS in die Atmosphäre gelangt, oxidiert es zu gasförmiger Schwefelsäure, aus der neue Aerosolpartikel gebildet werden können. Aerosolpartikel wiederum ändern die Wolkenalbedo und kühlen somit die Erdoberfläche. Da marine DMS-Emissionen die grösste natürliche Quelle für atmosphärischen Schwefel sind, können Konzentrationsänderungen den globalen Strahlungshaushalt merklich beeinflussen.

Basierend auf den Ergebnissen der Mesokosmosstudien haben die Forscher des MPI-M einen Zusammenhang zwischen pH-Änderungen und DMS-Konzentrationen im Meerwasser erstellt. Anhand einer Klimaszenariorechnung mit dem MPI-M-Erdsystemmodell4 (MPI-ESM) prognostizierten sie die Änderungen der DMS-Emissionen als Folge der Ozeanversauerung.

Wie in der Fachzeitschrift Nature Climate Change berichtet wird, verringern sich die DMS-Emissionen im Modell bis zum Jahr 2100 im Vergleich zur vorrindustriellen Zeit um rund 18 (± 3)% bedingt durch die kombinierten Auswirkungen der Ozeanversauerung und des Klimawandels. Die reduzierten DMS-Emissionen verursachen einen deutlichen positiven Strahlungsantrieb, von dem im Klimamodell 83% (0,4 W/m2) allein auf die Auswirkungen der Ozeanversauerung zurückgeführt werden können ).

Im Vergleich zu der Erderwärmung, die von einer Verdopplung des atmosphärischen CO2 zu erwarten ist, entspricht dies einer Erhöhung der Gleichgewichtstemperatur zwischen 0,23 und 0,48 K. Oder anders ausgedrückt: Die Versauerung der Ozeane hat das Potenzial zur einer wesentlichen Beschleunigung der globalen Erwärmung.

Referenzen
1. Gattuso, J-P. & Hansson, L. in Ocean Acidification (eds Gattuso, J-P. & Hansson, L.) 1_20 (Oxford Univ. Press, 2011).
2. Doney, S. C., Fabry, V. J., Feely, R. A. & Kleypas, J. A. Ocean acidification: The other CO2 problem. Annu. Rev. Mar. Sci. 1,
dx.doi.org/10.1146/annurev.marine.010908.163834, 169-192 (2009).
3. Archer, S. D. et al. Contrasting responses of DMS and DMSP 102 to ocean acidification in Arctic waters. Biogeosciences 10, 103,
dx.doi.org/10.5194/bg-10-1893-2013 (2013).
4. Jungclaus, J. H. et al. Climate and carbon-cycle variability over the last millennium. Clim. Past 6, dx.doi.org/10.5194/cp-6-723-2010, 723-737 (2010).

Originalveröffentlichung:
Six, K. D., Kloster, S., Ilyina, T., Archer, S. D., Zhang, K. & Maier-Reimer, E. Amplified global warming by altered marine sulfur emissions induced by ocean acidification, nature climate change,
Opens external link in current windowdoi: 10.1038/NCLIMATE1981 (2013)

Quelle: Text Max-Planck-Institutes für Meteorologie (MPI-M) , August 2013
Ozeanversauerung
Folgen der Ozeanversauerung Reaktionen von kalkbildendem Phytoplankton
Strahlungsantrieb Der Strahlungsantrieb ist ein Mass für den Einfluss, den ein Faktor auf die Änderung des Gleichgewichtsvon einfallender und abgehender Energie im System Erde-Atmosphäre hat,und ist ein Index für die Bedeutung eines Faktors als potentieller Mechanismus einer Klimaänderung. Ein positiver Antrieb führt tendenziell zur Erwärmung der Erdoberfläche während ein negativer Antrieb tendenziell zu einer Abkühlung führt.
Emission Als Emission bezeichnet man jenen Teil der (Treibhaus-)Gase, welcher nach Abbau-, Umwandlungs- und Produktionsprozessen in die Atmosphäre gelangt ist.
Konzentration Die Konzentration bezeichnet jenen Teil der Gase, welcher nach komplexen Interaktionsprozessen zwischen der Atmosphäre, der Biosphäre und den Ozeanen in der Atmosphäre verblieben ist.

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Wichtige Begriffe
Atmosphäre
Infrarotstrahlen
Isotop
Kohlendioxid
El Niño- und La Niña- Phänomen
Ozon
Permafrost
Strahlungsbilanz
Treibhauseffekt
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NOAA Trends in Atmospheric Carbon Dioxide - History NOAA Trends in Atmospheric Carbon Dioxide - Weekly
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