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29.11.2011 von
Über das erklärte Klimaziel von maximal 2°C globaler Erwärmung lässt sich streiten. Aber die internationale Gemeinschaft hat es festgesetzt – und so ergeben sich daraus eine ganze Reihe von Folgerungen, von denen viele rein physikalischer und biogeochemischer Natur sind. Zusammen mit technologischen Einschränkungen, der Minimierung von Kosten und einer Prise Fairness ergibt sich deshalb nur eine kleine Zahl möglicher Szenarien zur CO₂-Reduktion, mit denen sich das 2°C-Ziel erreichen lässt.
Die «Budget-Idee»
Aufgrund der langen Aufenthaltszeit von CO₂ in der Luft hat jede emittierte Tonne, egal wo und wann sie ausgestossen wird, etwa die gleiche Erwärmung zur Folge. Somit steht uns für das Erreichen des 2°C-Ziels ein beschränktes Budget von etwas mehr als 1000 Milliarden Tonnen CO₂ zur Verfügung. Dieses müssen wir über die Zeit «verwalten» (Abschätzung am Schluss des Beitrags). Rund die Hälfte dieses CO₂-Budgets haben wir bereits verbraucht.
Wir können früh anfangen und langsamer reduzieren, oder zuwarten und später viel schneller reduzieren. Da sich neue Technologien nicht beliebig schnell entwickeln und in grosser Menge in die Praxis umsetzen lassen, sind CO₂-Reduktionen von mehr als 3.5% pro Jahr nur sehr schwierig und teuer zu erreichen. Zum Beispiel wird jährlich nur etwa 1% der Häuser renoviert und ein Kraftwerk hat eine Lebensdauer von 30 und mehr Jahren. Unter Berücksichtigung solcher Faktoren kommt man mit Klima- und Ökonomiemodellen auf das in der Figur 1 gezeigte blaue Band von Szenarien, mit denen sich das 2°C-Ziel erreichen liesse. Bei diesen Szenarien müssten die CO₂-Emissionen bis etwa 2015 ihren Höhepunkt überschritten haben und schon bis 2020 deutlich unter die heutigen Werte sinken. Ohne Intervention werden wir dieses Ziel jedoch deutlich verfehlen, wie in der Grafik an den rot dargestellten «Szenarien ohne Klimaschutz» ersichtlich wird.
Figur 1: Historische und zukünftige CO₂ Emissionen für Szenarien ohne Intervention und 2°C kompatible Szenarien.
Wird das 2°C-Ziel also unmöglich zu erreichen, wenn wir mit Massnahmen zur CO₂-Reduzierung noch 10 Jahre zuwarten, so wie es einige Staaten nun fordern? Vielleicht nicht ganz, aber die Massnahmen werden wesentlich teurer werden. Warten wir noch 20 Jahre mit Interventionen, wird die Erreichung des 2°C-Ziels wahrscheinlich unmöglich, weil sich Technologie und Infrastruktur nicht schnell genug ersetzen lassen.
Faire Aufteilung der CO₂-Reduktionen gesucht
Die für das 2°C-Ziel notwendigen Emissionsreduktionen in der Schweiz können nicht wissenschaftlich bestimmt werden. Das CO₂-Budget lässt sich nur global berechnen. Es geht deshalb nun um eine faire Lastenverteilung. Die Schwierigkeit dabei ist, dass verschiedene Länder unterschiedliche Vorstellungen von «fair» haben. In den Klimaverhandlungen spricht man von einer «gemeinsamen aber differenzierten Verantwortung». Entwicklungs- und Schwellenländer beispielsweise machen gerne eine historische Verantwortung geltend, bei der zuerst der Westen handeln muss. «Jeder ab heute gleich viel» wäre hingegen eine Interpretation von «fair», bei der die Altlasten nicht massgebend sind (mehr dazu im Blogbeitrag von Prof. Thomas Bernauer >hier). Über Fairness kann man streiten – und dies wird man am UNO-Klimagipfel in Durban auch tun. Aber viele Klima-Szenarien gehen für die westliche Welt von 20-40% CO₂-Reduktionen bis 2020 aus. Die Schweiz hat wie die EU eine Reduktion von 20% bis 2020 beschlossen, mit der Option einer 30%-Reduktion falls andere Staaten auch zu grösseren Zugeständnissen bereit sind.
Sind die Welt und die Schweiz auf Kurs?
Die bis anhin von den Staaten weltweit vorgeschlagenen Emissionsreduktionen bis 2020 decken im besten Fall die Hälfte der nötigen Reduktionen ab, im schlechtesten Fall nur etwa 10%. Die Bandbreite ergibt sich, weil nicht alle Regeln der Buchhaltung klar sind, einige Staaten Effizienzversprechen machen statt CO₂-Reduktionen vorgeben oder Ihre Ziele von den Zielen anderer abhängig machen. So oder so ist die Weltgemeinschaft nicht auf Kurs, wie unsere Arbeiten zur Emissionslücke gezeigt haben (UNEP Reports 2010 und 2011, Rogelj 2011).
Ist die Schweiz denn auf Kurs? Es werde knapp für das Kyoto-Ziel 2008-2012, sagt das BAFU offiziell. Aber machen Sie sich selber ein Bild (Figur 2). Fazit ist, dass die Treibhausgasemissionen seit 1990 (ausgedrückt als linearer Trend) nicht abgenommen haben. Selbst mit dem geplanten Zukauf von Zertifikaten wird es also sehr eng. Das Ziel von 20% bis 2020 scheint Meilen entfernt, und selbst die Erreichung dieses Ziels würde für das 2°C-Ziel nicht ausreichen.
Es wird angesichts der winzigen Fortschritte in den letzten Jahren und Jahrzehnten für die Welt also nicht nur eng, sondern extrem eng. Ich zweifle, ob die Welt dies wirklich erkannt hat.
Figur 2: CO₂-äquivalente Treibhausgasemissionen in der Schweiz seit 1990, mit den Kyoto-Zielen und dem 20%-Ziel für 2020. Zahlen gemäss BAFU.Zum Autor
Reto Knutti ist Professor für Klimaphysik an der ETH Zürich. Persönliches Zitat und BiografieFür Zahlenhungrige: Die CO₂-Budget-Berechnung
Eine Abschätzung des CO₂-Budgets für das 2°C-Ziel lässt sich mit wenig Aufwand machen, sofern man einerseits die transiente Erwärmung und die Erwärmung im Gleichgewicht (Klimasensitivität), und andererseits die Reservoire und Zeitskalen der CO₂ Aufnahme von Ozean und Atmosphäre kennt. Beides basiert auf verschiedensten Beobachtungen und Modellrechnungen.
Bei einem Szenario mit steigender Temperatur beträgt die transiente Erwärmung rund 0.5°C pro Wm-2 Strahlungsantrieb. Für 2°C entspricht das 4 Wm-2, dies wiederum entspricht einer atmosphärischen Konzentration von rund 600 ppm, oder 320 ppm über dem vorindustriellen Wert. 1ppm in der Atmosphäre entspricht 2.1 GtC (Milliarden Tonnen Kohlenstoff), wobei aber nur 45% von den Emissionen im Moment in der Atmosphäre bleiben, bis in hundert Jahren vielleicht 50%. Damit ergibt sich ein Budget von rund 320*2.1/0.5=1344 GtC. Allerdings müssten dann die Emissionen sofort auf null reduziert werden, damit das Budget und die Temperatur nicht überschiessen.
Im Gleichgewicht beträgt die Erwärmung rund 0.8°C pro Wm-2 Strahlungsantrieb, ist also höher als transient. Das ist die sogenannte Klimasensitivität mit der heutigen Stärke der Rückkopplungen. Die CO₂-Konzentration sollte damit bei 450 ppm sein (170 ppm über vorindustriell), aber dafür sinkt der verbleibende Anteil CO₂ in der Atmosphäre pro emittierte Tonne auf etwa 25%, und das Budget beträgt 170*2.1/0.25=1428 GtC. Im Gleichgewicht könnte die Klimasensitivität aber grösser sein und damit das Budget kleiner, falls sich die Rückkopplungen verstärken. Interessanterweise sind die Zahlen in beiden Berechnungen ähnlich, die Erwärmung pro Tonne ist damit immer etwa gleich gross. Das ist die Idee des Budgets, die in den letzten Jahren in vielen Arbeiten aufgezeigt wurde. In wissenschaftlichen Arbeiten werden die Budgets selbstverständlich mit komplexen Modellen berechnet.
Zwei Faktoren reduzieren das Budget. Einerseits sind dies die Beiträge von anderen Gasen (Methan, N2O, CFCs), deren Strahlungsantrieb heute zum Teil durch Aerosole kompensiert wird. Diese Kompensation wird in der Zukunft kleiner, falls die Aerosol-Emissionen sinken. Um andere Gase einzubeziehen werden die Emissionen und Konzentrationen daher in CO₂-äquivalenten Werten ausgedrückt. Andererseits sind alle diese Zahlen beste Schätzungen, das heisst wir hätten mit diesem Budget 50% Wahrscheinlichkeit über 2 Grad zu landen. Um eine vernünftige Wahrscheinlichkeit von 2/3 oder höher zu erreichen, muss das Budget deutlich kleiner sein. All diese Faktoren werden in Klimamodellen berücksichtigt. Diese berechnen den ganzen Emissionsverlauf als Funktion der Zeit, und die Unsicherheit des Budgets. Die Klimaforschung geht heute von einem Budget von rund 1000 GtC aus, um mit mindestens 2/3 Wahrscheinlichkeit unter dem 2°C-Ziel zu bleiben. Die Emissionen bis heute betragen rund 520 GtC.Literaturhinweis
- NZZ Artikel >hier
- Rogelj et al., Nature Climate Change (2011) >hier
- UNEP Report «The Emissions Gap Report» (2010) >hier
- UNEP Report «Bridging the Emissions Gap» (2011) >hier