Breakthrough: Klimakrise, ihre Bekämpfung und Heilung
Die prognostizierten Klimakipppunkte treten schneller ein als prognostiziert; einige sind bereits unter den aktuellen 1,2° C-Erwärmung überschritten worden. Um maximalen Schutz für Mensch und Natur zu gewährleisten, ist es wichtig, zu sicheren Klimabedingungen zurückzukehren. Um eine Wiederherstellung des Klimas zu ermöglichen, ist ein „drei Hebel“-Ansatz „reduzieren, entfernen und reparieren“ erforderlich. Das schreibt das australische Breakthrough-Team in seiner jüngsten Briefing Note vom August 2023.
Zusammenfassung
- Klimarisiken sind kaskadenartig, nichtlinear und werden unterschätzt. Wendepunkte treten schneller ein als prognostiziert; einige sind bereits bei einer Erwärmung von weniger als 1,2° C aufgetreten.
- Um den Orten und Völkern, die uns am Herzen liegen, maximalen Schutz zu bieten, ist die Rückkehr zu einem Klima erforderlich, das den relativ stabilen holozänen Bedingungen der letzten 9.000 Jahre ähnelt, als der Kohlendioxidgehalt CO2 vor 1900 280 ppm nicht überstieg.
- Ein „Drei-Hebel“-Ansatz – „Reduzieren, Entfernen und Reparieren“ ist erforderlich:
? Reduzierung der Emissionen auf Null bei Notgeschwindigkeit;
? Entfernen von Kohlenstoff durch Absinken, um die atmosphärischen Bedingungen in die holozäne Zone zurückzuführen; und
? Dringende Forschung zur Identifizierung sicherer Interventionen, die lebenswichtige Systeme schützen und reparieren und kurzfristig darauf abzielen, zu verhindern, dass die Erwärmung ein Ausmaß erreicht, das eine Kaskade katastrophaler Kipppunkte auslöst, die auf menschlichen Zeitskalen irreversibel sind. - Die harte Realität ist, dass die ersten beiden Hebel allein – Nullemissionen und Absenkung – nicht ausreichen, um die Aufladung des Erdsystems innerhalb des nächsten Jahrzehnts auf über 1,5° C (und aller Wahrscheinlichkeit nach auch auf 2° C) zu stoppen, unabhängig vom Emissionspfad.
- Selbst wenn die Welt auf null Emissionen zusteuert und der CO2-Gehalt durch natürliche Prozesse und durch CO2-Entfernung zu sinken beginnt, kann eine Albedo-Modifikation für einen begrenzten Zeitraum das Ausmaß der Spitzenerwärmung abflachen – und möglicherweise dazu beitragen, existenzielle Klimaauswirkungen und extreme Schäden zu vermeiden – bis Die anderen Prozesse kommen voll zum Tragen.
Die aktuelle Welle rekordverdächtiger Klimaextreme ist schockierend. Aber sie hätte nicht unerwartet kommen dürfen. Anfang dieses Jahres stellte das Breakthrough-Diskussionspapier Faster, Higher, Hotter fest: „Änderungen und Kipppunkte auf Systemebene vollziehen sich schneller als prognostiziert, wobei eine Reihe entscheidender Elemente des Klimasystems bereits den Kipppunkt bei der aktuellen Erwärmung von 1,2° C überschritten haben. Risiken bestehen.“ kaskadierend, nichtlinear und unterschätzt; umsichtiges Risikomanagement erfordert die Berücksichtigung der schlimmsten bis schlimmsten Szenarios.“
Im September 2022 kamen David Armstrong McKay von der Universität Stockholm und seine Kollegen zu dem Schluss, dass bereits eine globale Erwärmung von 1° C einige Kipppunkte auszulösen droht – nur ein Datenpunkt in einem alarmierenden Berg an Forschungsergebnissen zu Kipppunkten, die in den vergangenen anderthalb Jahren vorgelegt wurden. Es ist klar, dass selbst die derzeitige Erwärmung von etwa 1,2° C unannehmbar gefährlich ist.
Um kleine Inselstaaten, das Great Barrier Reef, die Antarktis, Grönland und den Amazonas zu schützen – und um den vielen Orten und Völkern, die uns am Herzen liegen, Schutz zu bieten – ist eine Rückkehr zu einem Klima erforderlich, das den relativ stabilen holozänen Bedingungen der vergangenen 9000 Jahre ähnelt und feste menschliche Besiedlung ermöglicht, wobei der CO2-Gehalt während dieser Zeit 280 ppm nicht überstieg.
Außerdem muss zwischenzeitlich eine Kaskade von Kipppunkten verhindert werden. Beispielsweise schlug eine Gruppe australischer Wissenschaftler 2022 vor, dass aus geologischer Sicht „ein gerechtfertigtes Ziel für ein zukünftiges Klima mit vorindustriellen Bedingungen vergleichbar ist“. Andere Beweise deuten auf die Notwendigkeit hin, zum vorindustriellen Niveau zurückzukehren zu 280 ppm, zum Beispiel in Bezug auf die Polarregionen. Wenn dies das Ziel wäre, würden Aktivisten und Politiker einen „Drei-Hebel“-Ansatz zur Umkehr der globalen Erwärmung befürworten: eine Strategie zur schnellen „Reduzierung, Entfernung und Reparatur“.
Das heißt :
- Reduzierung der Emissionen bei Notgeschwindigkeit auf Null;
- Entfernen von Kohlenstoff durch Absinken (zusätzlich zu natürlichen Prozessen), um die atmosphärischen Bedingungen in die holozäne Zone zurückzuführen; und
- Die dringende Forschung zur Identifizierung sicherer Interventionen, die lebenswichtige Systeme schützen und reparieren und kurzfristig darauf abzielen, um zu verhindern, dass die Erwärmung ein Ausmaß erreicht, das eine Kaskade katastrophaler Kipppunkte auslöst, die auf menschlichen Zeitskalen irreversibel sind.
Emissionsreduzierung reicht nicht aus
Die harte Realität ist, dass die ersten beiden Hebel allein – Nullemissionen und Absenkung – nicht ausreichen, um die Aufladung des Erdsystems innerhalb des nächsten Jahrzehnts auf über 1,5° C zu stoppen, unabhängig vom Emissionspfad6, und auf deutlich höhere Temperaturen – wahrscheinlich mehr als 2° C um die Mitte des Jahrhunderts – mit wirklich katastrophalen Auswirkungen für einige Völker, Regionen und natürliche Systeme hinführen. Im Wesentlichen:
- Die bisherige Erwärmung und das beobachtete Erdenergieungleichgewicht (EEI) an der Spitze der Atmosphäre summieren sich auf mehr als 2° C für die heutige Menge an Treibhausgasen. Der EEI steigt mit alarmierender Geschwindigkeit, was darauf hindeutet, dass das Ausmaß der Erwärmung in der Pipeline zunimmt. Und die Paläoklima-Aufzeichnungen deuten darauf hin, dass der aktuelle CO2-Gehalt für eine Erwärmung um 3° C oder mehr auf längere Sicht ausreicht. Daher kann eine Strategie zur Emissionseliminierung allein katastrophale Folgen nicht verhindern.
- Um ein sicheres Niveau an Treibhausgasen zur Erhaltung und Wiederherstellung lebenswichtiger Klimasysteme zu erreichen, ist wahrscheinlich eine Rückkehr zum vorindustriellen CO2-Niveau von etwa 280 ppm erforderlich. Um dieses Ziel zu erreichen, ist zusätzlich zu einem Null-Emissions-Regime ein groß angelegter CO2-Abbau unerlässlich, aber dieser kann nicht in einem Ausmaß und Tempo schnell genug erfolgen, um zu verhindern, dass in naher Zukunft weitere Kipppunkte aktiviert werden und die Möglichkeit einer Kaskade von Konsequenzen entsteht, die zu einer verstärkten Erwärmung führen.
- Daher ist ein „dritter Hebel“ erforderlich: Die dringende Ausweitung der Forschung und Untersuchung einer weiteren Reihe von Klimainterventionen, die darauf abzielen, den Planeten schnell abzukühlen, ist durch eine Änderung des Reflexionsvermögens des Erdsystems, bekannt als Albedo-Management, erforderlich. Dazu gehört auch die Kühlung mit Solarstrahlungsmanagement (SRM), die, wenn sie sich als wirksam erweist, eine entscheidende Rolle dabei spielen könnte, den Höhepunkt der Erwärmung abzuflachen und gleichzeitig Zeit zu lassen, um null Emissionen und CO2-Reduzierung auf dem Weg zurück zu einem sicheren, lebenswerten Klima zu erreichen.
Es besteht kurzfristig die Gefahr, dass die Erwärmung auch das „Treibhaus Erde“-Szenario auslösen könnte, bei dem Rückkopplungen des Klimasystems und ihre gegenseitige Wechselwirkung das Klima des Erdsystems an einen „Punkt ohne Wiederkehr“ treiben, wodurch eine weitere Erwärmung selbsterhaltend würde (also ohne weitere vom Menschen verursachte Störungen). Wissenschaftler haben gewarnt, dass dies sogar im Bereich von 1,5 bis 2° C möglich ist.
Selbst bei 1,5° C „laufen wir Gefahr, irreversible Schwellenwerte für einzigartige und bedrohte Systeme zu überschreiten“, sagt Johan Rockström, Direktor des Potsdam-Instituts für die Klimafolgenforschung.
Während sich die Welt auf null Emissionen bewegt und der CO2-Gehalt durch natürliche Prozesse und durch Kohlendioxidentfernung (oder -absenkung) zu sinken beginnt, kann eine Änderung der Albedo das Ausmaß der Spitzenerwärmung abflachen – und vielleicht helfen, existenzielle Klimaauswirkungen und extreme Schäden vermeiden – bis die anderen Prozesse voll zum Tragen kommen.
Hinweis: Die Beschleunigung der Klimastörung und die Strategie zur Reduzierung, Beseitigung und Reparatur von Klimainterventionen sind „absichtlich groß“. „Manipulation der Planetenumwelt im großen Maßstab, um dem anthropogenen Klimawandel entgegenzuwirken.“
Klimainterventionen, auch Geoengineering, Klimawiederherstellung und Klimareparatur genannt, lassen sich in zwei große Kategorien einteilen: CO2-Entfernung und Albedo-Modifikation. Kohlendioxidentfernung Bei der Kohlendioxidentfernung (CDR) wird überschüssiges CO2 aus der Atmosphäre und dem Ozean entnommen und sicher in Biomasse, Böden oder Gesteinsformationen oder in neutralisierter oder stabiler Form in den Ozeanen gespeichert. CDR-Techniken können in naturbasierte Lösungen und technische Lösungen eingeteilt werden und umfassen:
Naturbasierte Lösungen
- Ökosystemsequestrierung, bei der Ökosysteme wiederhergestellt oder geschaffen werden können, um mithilfe der Photosynthese CO2 einzufangen und in Biomasse zu speichern, beispielsweise in Torfgebieten, Landwäldern und flachen Salzwasserökosystemen wie Mangroven, Kelp und Seegras. Die Wiederaufforstung und Wiederherstellung von Feuchtgebieten ist derzeit gut etabliert, sicher und die kosteneffizienteste CDR-Option.
- Regenerative Landbewirtschaftungspraktiken, die die Wasserretention und den Kohlenstoffgehalt im Boden verbessern, die sich bewährt und kosteneffizient haben, einschließlich der Verwendung von Biokohle zur Speicherung von Kohlenstoff und zur Verjüngung von Böden.
- Meeresaufschwung, der den Umfang von Meerestang-, Seegras- und Algenfarmen erweitert und neue Kohlenstoffsenken sowie die Produktion von Futter für Rinder bietet, was die Milchleistung erhöht und gleichzeitig die Methanemissionen von Nutztieren senkt. Wenn Biomasse in die Tiefsee abdriftet, bleibt sie Hunderte von Jahren oder Jahrtausenden erhalten.
- Ozeanische Eisendüngung, bei der durch die Düngung von Tiefseegebieten mit leichten Einstreuungen von Eisenstaub innerhalb weniger Monate grüne, planktonreiche Wälder entstehen können, begleitet von aufkeimenden Fischbeständen und einer großen Vielfalt an Meereslebewesen. Eine Folge davon ist, dass sich mehr organisches Material in der Tiefsee ablagert.
- Verbesserte Mineralisierung, die einen Prozess in der Natur nachahmt, bei dem die Verwitterung von Silikatgestein an Land CO2 bindet. Zerkleinertes Karbonatgestein kann auch in Wasser gelöstem CO2 ausgesetzt werden, um Bikarbonat-Ionen zu erzeugen, die im Ozean gespeichert werden können. Dies wurde im Labor und in kleinen Feldversuchen nachgewiesen, muss jedoch noch im Maßstab nachgewiesen werden.
Technische Lösungen
- Bau mit negativen Emissionen, der verstärkte Einsatz von Plantagenholz (und möglicherweise neuen Formen von Beton und Straßenmaterialien), um Kohlenstoff in der gebauten Umwelt zu speichern.
- Ozeanalkalisierung, die Zugabe von alkalischen Substanzen – Mineralien wie Olivin oder künstliche Substanzen wie Kalk oder einige industrielle Nebenprodukte – zum Meerwasser, um die natürliche Kohlenstoffsenke des Ozeans zu verbessern, indem gelöstes CO2 in stabile Bikarbonat- und Karbonatmoleküle umgewandelt wird. Diese Idee befindet sich in einem frühen Entwicklungsstadium.
- Direkte chemische Abscheidung durch Maschinen zur Speicherung in geologischen Formationen oder in unbeweglicher Form im Ozean oder in Meeressedimenten, die sich derzeit im Demonstrationsstadium befindet, aber Kosten und Energieverbrauch sind derzeit unerschwinglich.
- Bioenergie mit Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (BECCS), die Nutzung von Pflanzen zur Herstellung von Bioenergie mit unterirdischer CO2-Speicherung. Diese Technologie ist in Bezug auf Umfang und Kosten noch nicht erprobt, aber bei politischen Entscheidungsträgern beliebt und wird als Mittel zur Rechtfertigung einer längeren Lebensdauer der fossilen Brennstoffindustrie durch Bioenergie mit Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (BECCS) „kompensiert“ die anhaltende Kohlenstoffverschmutzung.
Einige dieser Techniken verfügen über bekannte Sicherheitsprofile und befinden sich auf einem hohen technischen Reifegrad, während andere sich hinsichtlich Umfang und Kosten noch nicht bewährt haben oder spekulativ sind und einer technologischen Entwicklung, Sicherheitstests und Eignungsbewertung bedürfen.
Was Wissenschaftler sagen
Prof. JAMES HANSEN „Wir müssen zu einem globalen Klima zurückkehren, das nicht wärmer als Mitte des 20. Jahrhunderts und wahrscheinlich etwas kühler ist, um die globalen Küstenlinien zu erhalten.“
Prof. JOHAN ROCKSTRÖM „Ich werde einfach müde… Ich habe es satt zu hören, dass 1,5° C ein „Ziel“ oder „Richtwert“ ist. Das ist es nicht. Es ist eine Grenze. Das einzige wirkliche Ziel sind 0° C. Und keine schlechten 1,5° C. Wenn wir wahrscheinlich GIS, WAIS, tropische Korallenriffe und abrupten borealen Permafrost kippen und mehr Überschwemmungen, Dürren, Hitze, Krankheiten und Stürme erleben.“
Prof. WILL STEFFEN „Das geht aus Beobachtungen der klimawandelbedingten Auswirkungen allein in Australien hervor – den massiven Buschbränden des Schwarzen Sommers 2019–2020, der dritten Massenbleiche des Great Barrier Reef in nur fünf Jahren und der langfristigen kühlen Jahreszeit.“ Austrocknung der südöstlichen Agrarzone des Landes – dass selbst ein Temperaturanstieg von 1,1° C uns in ein gefährliches Ausmaß des Klimawandels gebracht hat.“
Prof. HANS JOACHIM SCHELLNHUBER „Unser Überleben würde stark davon abhängen, wie gut es uns gelingt, den CO2-Ausstoß auf 280 Teile pro Million zu reduzieren.“
Prof. NERILIE ABRAM „Menschen und Ökosysteme leiden bereits weltweit unter den Auswirkungen des Klimawandels, und diese Auswirkungen werden sich verschlimmern, wenn wir nicht schnell handeln, um die globalen Treibhausgasemissionen radikal zu reduzieren. Aber wir haben auch zugelassen, dass dieses Problem einen Punkt erreicht, an dem es schnell geht. Emissionsreduzierungen allein werden nicht ausreichen – wir müssen auch Wege entwickeln, um große Mengen Kohlendioxid aus der Atmosphäre zu entfernen und kritische Teile des Erdsystems zu erhalten, solange wir noch können.“
Sir DAVID KING „Heute ist der Anteil an Treibhausgasen (THGs) in der Atmosphäre bereits so hoch, dass eine schnelle Reduzierung der Emissionen nicht mehr ausreicht, um eine unkontrollierbare Zukunft für die Menschheit zu verhindern.“ Wir müssen auch in der Lage sein, Treibhausgase in großem Maßstab aus der Atmosphäre zu entfernen und jene Teile des Klimasystems wie den Polarkreis zu reparieren, die ihren Wendepunkt passieren oder überschritten haben.“
Bis die Emissionen Null erreichen, ergänzt CDR die Dekarbonisierung, indem es die Anstiegsrate von CO2 abschwächt. Ab diesem Zeitpunkt kann CDR den absoluten CO2-Gehalt senken, aber es handelt sich dabei um einen relativ langsamen Prozess und nicht um ein primäres Instrument, um einem fixierten Temperaturanstieg von 1,5° C bis etwa 2030 und einer wahrscheinlichen Erwärmung von 2° C zuvor entgegenzuwirken 2050, es sei denn, es kommt zu einer radikalen Reduzierung der Emissionen, die weit über die aktuellen nationalen Verpflichtungen hinausgeht.
Reparatur mit Albedo-Modifikation
Albedo-Modifikation (AM) ist die Reflexion von mehr Sonnenlicht vom Planeten weg. Zu den Optionen gehören:
- Verbesserung der Oberflächenreflexion mit Spiegeln, wie zum Beispiel das Projekt „Mirrors for Earth’s Energy Rebalancing“ (MEER), das sich in einem frühen Stadium der Forschungsentwicklung befindet, aber offenbar nicht an Material- oder Energienutzungsbeschränkungen gebunden ist. MEER befasst sich mit der drohenden Dringlichkeit des Klimawandels aufgrund von Temperaturanstieg und Wetterextremen und stellt gleichzeitig die Energieerzeugung und den Energieverbrauch auf erneuerbare Energien um.
- Meereswolkenaufhellung (MCB) zur Erhöhung des Reflexionsvermögens, bei der dem der niedern Atmosphäre Salzwasserspray hinzugefügt wird, die einen hohen Wasserdampfgehalt aufweist, wodurch vorhandene Wolken weißer (reflektierender) werden oder sich bei klarem Himmel neue Wolken bilden. Feldforschungen zu MCB zum Schutz des Great Barrier Reef sind im Gange, und das Centre for Climate Repair in Cambridge erforscht dringend MCB als Mittel zur Kühlung der Arktis.
- Solar Radiation Management (SRM), genauer beschrieben als stratosphärische Aerosolinjektion (SAI), das die Menge an stratosphärischen Aerosolen erhöht, um die einfallende Sonnenstrahlung zu reduzieren. Dies ahmt in gewisser Weise den Kühleffekt großer Vulkanausbrüche nach, bei denen Schwefeldioxidgas in die Stratosphäre geschleudert wird und kleine Schwefelsäurepartikel entstehen, die einen Teil des Sonnenlichts zurück in den Weltraum reflektieren. Als der Berg Pinatubo auf den Philippinen 1991 bei einem Vulkanausbruch explodierte, kühlte er den Planeten aufgrund der freigesetzten Feinstaubpartikel etwa 15 Monate lang um 0,6° C ab. Es gibt starke Belege dafür, dass SAI, wenn es in großem Maßstab angewendet wird, die Überhitzung der Erde in relativ kurzer Zeit deutlich reduzieren oder ganz beseitigen könnte. SAI ist mit Hunderten veröffentlichten Forschungsarbeiten die am besten untersuchte Form der Albedo-Modifikation, birgt jedoch möglicherweise erhebliche Risiken.
- Zunehmende Reflexion der Erdoberfläche, von der Eisbleichung bis hin zu stärker reflektierenden menschlichen Infrastrukturen wie Dächern.
- Verringerung der Menge an hochgelegenen Zirruswolken, um mehr ausgehende Strahlung zu ermöglichen.
- Weltraumgestützte Methoden, die höchst spekulativ sind.
Einige davon befinden sich noch in einem frühen Forschungsstadium, während andere bereits umfassender erforscht wurden, wie etwa SAI. Alle sind auf einem relativ niedrigen technischen Niveau.
Im Gegensatz zur CDR kann die Albedo-Modifikation die Erwärmung nicht durch eine Reduzierung des CO2-Gehalts umkehren und hat auch keine direkte Auswirkung auf die durch steigende CO2-Gehalte verursachte Versauerung der Ozeane. Als Übergangsmaßnahme könnte es jedoch theoretisch „einen Teil des durch den Klimawandel verursachten Schadens verringern, während die Gesellschaften länger brauchen, um tiefgreifende Reduzierungen der Treibhausgasemissionen umzusetzen und gleichzeitig möglicherweise CDR-Systeme zu entwickeln und einzusetzen.“ Theoretisch könnte es das Klima auch schnell abkühlen und sich somit als äußerst wertvoll erweisen, falls die Gesellschaft irgendwann mit schnellen Klimaveränderungen konfrontiert wird, die unannehmbare Schäden verursachen.“
Klimarekorde bis Mitte 2023
Der Juli 2023 war mit Temperaturen zwischen 1,5 und 1,6° C, je nach verwendetem Datensatz, der heißeste Monat seit Beginn der Aufzeichnungen.
- Er stellte mit rund 0,3° C einen neuen globalen Rekord für den mit Abstand wärmsten Juli auf, was die Kombination aus vom Menschen verursachter Erwärmung, einem zunehmenden El-Niño-Ereignis und anderen Faktoren wie stratosphärischem Wasserdampf aus dem Ausbruch von 2022 widerspiegelt des Vulkans Hunga Tonga-Hunga Ha’apai im Südpazifik, und ein Ausstieg aus Schwefel in Schiffstreibstoffen, der die vorübergehende Abkühlung der Aerosole verringerte, sowie eine höhere Gesamtsonneneinstrahlung.
- Die rekordverdächtigen globalen Temperaturen im Juni und Juli gingen in vielen Regionen mit Rekordhitzewellen einher:
o Das italienische Rom übertraf am 18. Juli seinen höchsten Temperaturrekord (der erst vergangenes Jahr 2022 aufgestellt wurde) um 2° C und erreichte 42,9° C. Kürzlich wurden für Sardinien sengende 48° C gemeldet.
? Teile der USA haben unter rekordverdächtiger anhaltender Hitze gebrannt, wobei Phoenix in Arizona einen Rekord von 31 Tagen in Folge über 43° C aufstellte.
? Auch China stellte mit 52,2° C einen vorläufigen neuen nationalen Temperaturrekord auf.
? Im Winter auf der Südhalbkugel betrugen die Temperaturen Anfang August in der Bergstadt Vicuna in Zentralchile mehr als 37° C. - Die extreme Hitze im Jahr 2023 hat wahrscheinlich zu Waldbränden in Ländern wie Kanada, der Türkei und Kroatien beigetragen. In Kanada haben Brände im Jahr 2023 bisher eine Rekordfläche von 27 Millionen Hektar verbrannt, eine Fläche, die größer ist als das Land Portugal.
- Die Ozeane waren mit einem beispiellosen Anstieg ungewöhnlich warm und erreichten Anfang August eine durchschnittliche tägliche globale Meeresoberflächentemperatur aller Zeiten von 20,96° C. Wärmere Gewässer haben eine geringere Fähigkeit, Kohlendioxid aufzunehmen.
- Das antarktische Meereis hat für den größten Teil des Jahres 2023 neue Rekordtiefstwerte erreicht und lag in den letzten Monaten auf eine Weise weit unter dem Durchschnitt, die Wissenschaftler in Erstaunen versetzte.
- 2023 wird höchstwahrscheinlich (z. B. >50 % Wahrscheinlichkeit) das wärmste Jahr seit Beginn der Aufzeichnungen sein. Quelle: Angepasst von Carbon Brief Ressourcen
Einige Forschungs- und Interessengruppen zum Thema Klimainterventionen:
- Die Degrees-Initiative, Degrees.ngo
- Silver Lining, silverlining.ngo
- Climate Crisis Advisory Group, ccag.earth
- Climate Overshoot Commission, overshootcommission.org
- MEER, meer.org
->Quelle: breakthroughonline.org.au/3rs