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Poster: Risks of Solar Radiation Modification (SRM)

SRM is supposed to mask global warming by enhancing the earth’s albedo, for example by stratospheric aerosol injection. Thus altering the whole climate system, SRM would impact most areas of life. The risks for geopolitics, mitigation deterrence, ecosystems, justice, food security and water availability are illustrated in this graphic. Veröffentlicht in Poster.

Poster: Risiken von Solar Radiation Modification (SRM)

SRM soll die globale Erwärmung durch die Erhöhung der Albedo der Erde maskieren, zum Beispiel durch das Einbringen von Aerosolen in die Stratosphäre. Dies würde das gesamte ⁠ Klimasystem ⁠ verändern und damit weitreichende Auswirkungen auf alle Lebensbereiche haben. Die Risiken für Geopolitik, ⁠ Klimaschutz ⁠, Ökosysteme, Gerechtigkeit, Ernährungssicherheit und Wasserverfügbarkeit werden in dieser Infografik dargestellt. Veröffentlicht in Poster.

Solar Radiation Modification (SRM): Intractable Governance and Uncertain Science

Solar radiation modification is highly controversial. The implementation of invasive geoengineering technologies would entail serious and largely unforeseeable ecological, and geopolitical risks. Considerable scientific disagreement exists around the extent of the risks, how they relate to increased risks of climate change, and whether uncertainties could be resolved. In expert workshops held in 2022 the scientific, technical, and geopolitical viability and desirability of SRM was discussed. This discussion paper presents a blended overview of the academic literature on solar geoengineering and the positions expressed at expert workshops, as well as personal assessments from the authors. Veröffentlicht in Climate Change | 18/2024.

Zwischen politischer Unwägbarkeit und ungewisser Forschung: Solar Radiation Modification (SRM)

SRM ist höchst umstritten. Die Anwendung invasiven Geoengineerings würde schwerwiegende und unvorhersehbare ökologische und geopolitische Risiken mit sich bringen. In der Wissenschaft bestehen Meinungsverschiedenheiten über das Ausmaß der Risiken, deren Bezug zu den Risiken des Klimawandels und darüber, wie man den Unsicherheiten begegnen sollte. In Expert*innengesprächen in 2022 wurde die wissenschaftliche, technische und geopolitische Machbarkeit und Wünschbarkeit von SRM diskutiert. Dieses Diskussionspapier gibt einen Überblick über die wissenschaftliche Literatur zum solaren Geoengineering und die bei den Gesprächen vertretenen Positionen sowie persönliche Einschätzungen der Autor*innen. Veröffentlicht in Climate Change | 52/2024.

Targeting Climate Politics

This final report of the project “Geoengineering: Mögliche Synergien und Effekte mit den Sustainable Development Goals”, outlines major questions around geoengineering technologies – both Carbon Dioxide Removal (CDR) and Solar Radiation Modification (SRM) – investigating its technical and environmental components as well as anchoring it in the context of a target-driven climate and sustainability politics. Based on these components, the report provides several recommendations for policy. Veröffentlicht in Climate Change | 53/2024.

Entwicklung von Ansätzen zur Regelung der Anwendung und Erforschung von Geo-Engineering

Das Projekt "Entwicklung von Ansätzen zur Regelung der Anwendung und Erforschung von Geo-Engineering" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ecologic Institut gemeinnützige GmbH durchgeführt. Der Begriff Geo-Engineering beschreibt die bewusste Manipulation der Umwelt der Erde in großem Maßstab. In Bezug auf die Bekämpfung der Erderwärmung haben Geo-Engineering-Maßnahmen zum Ziel, den anthropogenen Klimawandel zu bekämpfen. Die Ideen sind zahlreich und vielfältig. Im Wesentlichen können bei den Maßnahmen des GE grundsätzlich zwei Kategorien unterschieden werden: Durch die Manipulation des Strahlungshaushalts (engl.: Solar Radiation Management, SRM) soll die Nettoeinstrahlung kurzwelliger Sonnenstrahlen verringert und so die Erde gekühlt werden. Diese Maßnahmen ändern also nichts an den Ursachen der Erderwärmung. Der zweite Mechanismus umfasst Ideen, Kohlendioxid durch dauerhafte Speicherung dem atmosphärischen Kreislauf zu entziehen (engl.: Carbon Dioxide Removal, CDR). Dadurch soll die Konzentration des Treibhausgases CO2 in der Atmosphäre verringert werden. Alle Geo-Engineering- Maßnahmen haben gemeinsam, dass sie nicht die Ursachen des anthropogenen Treibhauseffektes bekämpfen, sondern lediglich einen End-of-Pipe Ansatz darstellen. Geo-Engineering wird immer salonfähiger, in einigen Staaten wird es ernsthaft als Politikoption diskutiert. Das Völkerrecht hält so gut wie keine Vorgaben bereit, die die mit Geo-Engineering einhergehenden Fragen speziell adressieren. In der deutschen Völkerrechtslehre wird das Thema bislang nicht diskutiert. Auch international ist dazu noch wenig veröffentlicht worden. Das Vorhaben sollden internationalen, europäischen und nationalen Rechtsrahmen für Geo-Engineering analysieren. Hierauf aufbauend soll es Ansätze zur Regulierung von Geo-Engineering auf den drei Ebenen entwickeln. Da Geo-Engineering entwicklungstechnisch am Anfang steht und noch viel Forschung betrieben werden muss, sollen auch rechtliche Fragen zur Rahmensetzung für diese Forschung untersucht werden.

Regionale Wirksamkeit und Auswirkungen von Marine-Cloud-Brightening-Anwendungen (RegMCB)

Das Projekt "Regionale Wirksamkeit und Auswirkungen von Marine-Cloud-Brightening-Anwendungen (RegMCB)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Forschungsgemeinschaft durchgeführt. Wissenschaftler sowie Politiker erwägen die regionale Verwendung von Marine Cloud Brightening (RegMCB) als mögliche Solar Radiation Management Technologie um die Erderwärmung durch anthropogene Treibhausgase gezielt zu verlangsamen. Während theoretische Arbeiten bezeugen, dass dieser Ansatz prinzipiell einen kühlenden Effekt im Klimasystem erzeugen kann, verbleiben enorme Unsicherheiten bezüglich der Wirksamkeit und der potentiellen Auswirkungen dieses Ansatzes. Dennoch werden erste MCB Feldexperimente in Australien bereits durchgeführt und sind auch in anderen Ländern in der Planung.Der aufhellende Effekt in marinen Wolken durch die kontinuierliche Emission von Seesalz in die untere Troposphäre ist bis heute nur hinreichend verstanden. Der Grad der Wirksamkeit dieser Technologie basiert hauptsächlich auf entweder hoch-aufgelösten Modellrechnungen, welche räumlich und zeitlich stark eingeschränkt sind, oder auf globalen Klimamodellrechnungen, welche auf stark vereinfachten Annahmen über den Ausstoß von Seesalzpartikeln basieren. Diese Lücke zwischen bisher verwendeten Modellansätzen werden wir innerhalb dieses Forschungsantrags schließen. Mit Hilfe von Simulationen von möglichen MCB Strategien innerhalb des Kalifornischen Stratocumulus Wolkendecks, werden wir den Wirksamkeitsgrad dieser Technologie unter realistischen Annahmen quantifizieren, und gleichzeitig potentielle Auswirkungen auf der regionalen Skala identifizieren und quantifizieren können.Innerhalb dieses Projektes werden wir eine vereinfachte Version von ICON-HAM, einem Klimamodell mit einer umfassenden Parametrisierung der Aerosolmikrophysik inklusive Strahlungskopplung und Aerosol-Wolken-Wechselwirkungen, entwickeln und verifizieren. Unser Modellansatz beinhaltet die volle Komplexität ICON-HAMs für Seesalzgrößenverteilungen während alle anderen Aerosolspezien mit konstanten Hintergrundkonzentrationen vorgeschrieben werden. Diese Modellversion wird wir mithilfe von Beobachtungen des Kalifornischen Stratocumulus Wolkendecks verifiziert werden. Das Kalifornische Deck ist eins der vier subtropischen Stratocumulusregionen weltweit und ist im Vergleich zu den anderen Decks am umfassendsten vermessen und verstanden. Innerhalb von RegMCB werden wissenschaftliche Erkenntnisse gewonnen welche uns helfen werden den Wirksamkeitsgrad und die Grenzen dieser Technologie zu quantifizieren. Innerhalb dieses Antrages werden erstmals Simulationen durchgeführt welche auf realistischen MCB Szenarien basieren und die nötige Komplexität beinhalten Aerosol-Wolken-Wechselwirkungen korrekt abzubilden. Gleichzeitig tragen die hier vorgeschlagenen Arbeiten zu einer Verbesserung unseres Verständnisses und der Repräsentation von Aerosol-Wolken-Wechselwirkungen in marinen Stratocumuli allgmein bei.

Climate Engineering durch Modifikation der Arktischen Zirren im Winter: Risiken und Durchführbarkeit (AWiCiT)

Das Projekt "Climate Engineering durch Modifikation der Arktischen Zirren im Winter: Risiken und Durchführbarkeit (AWiCiT)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Meteorologie und Klimaforschung, Department Troposphärenforschung durchgeführt. Das sogenannte 'Climate Engineering' beschreibt ein gezieltes Eingreifen ins Klimasystem mit dem Ziel, der globalen Erwärmung entgegen zu wirken. Zusätzlich zu dem Entfernen von Kohlendioxid und der Beeinflussung von Solarstrahlung (solar radiation management), wurde eine Methode vorgeschlagen, die zu mehr Emission von langwelliger Strahlung in den Weltall führen soll. Hierbei soll der wärmende Effekt der Zirruswolken reduziert werden. Wir wollen diese Methode in unserem Forschungsantrag genauer untersuchen. Wir planen uns auf die mittleren und hohen Breiten der Nordhemisphäre im Winter zu konzentrieren, um die Strahlungseffekte von Zirren auf die Solarstrahlung zu minimieren. Insbesondere möchten wir folgender Frage nachgehen: Ist das Ausdünnen von arktischen Zirren im Winter (AWiCiT) durchführbar und was ist die maximale Abkühlung, die hiermit erreicht werden kann? Die hiermit verbundenen Risiken und Nebenwirkungen des AWiCiT wollen wir auf der regionalen Skala hinsichtlich möglicher Änderungen der arktischen Stratosphäre insbesondere Auswirkungen auf die Ozonschicht sowie mögliche Veränderungen in tiefer liegenden Wolken mit dem gekoppelten Wettervorhersage/Chemiemodell ICON-ART studieren. Mögliche Auswirkungen auf die globale Zirkulation, Meeresströmungen sowie die Meereisbedeckung werden mit Hilfe des globalen gekoppelten Aerosol-Atmosphären-Ozean Klimamodells MPI-ESM-HAM untersucht. Um die oben genannten Fragen zu beantworten, müssen wir die gegenwärtigen globalen Zirkulationsmodelle validieren insbesondere hinsichtlich ihrer Fähigkeit die beobachtete Ausbreitung und Höhe der Zirruswolken im arktischen Winter zu reproduzieren. Des Weiteren werden wir die Transportwege der natürlichen Eiskeime und der Impf-Eiskeime unten den dynamischen Bedingungen im arktischen Winter analysieren um die Lebensdauer der Impf-Eiskeime in der Impfregion abzuschätzen. Sind die Höhen und Flugrouten der kommerziellen Langstreckenflüge geeignet um einen Großteil des Arktischen Zirrus zu impfen oder sollte die Impfgegend in mittlere Breiten ausgedehnt werden? Ist Bismut(III)-iodid (BiI3), das als Impf-Eiskeim hierfür vorgeschlagen wird, unter diesen Umständen der am besten geeignete Impfstoff? Das Ausdünnen der Zirren ist nur dann effektiv, wenn der natürlich Zirrus hauptsächlich durch homogenes Gefrieren von Lösungströpfchen entsteht. Wenn er primär durch heterogene Nukleation gebildet werden würde, würde Impfen zu einer Erwärmung statt Abkühlung führen können. Deshalb müssen die Eigenschaften der Zirren noch besser verstanden werden, insbesondere der Anteil der Zirren, der im heutigen Klima durch heterogene Nukleation gebildet wird.

Contextualizing Climate Engineering and Mitigation: Complement, Substitute or Illusion? (CEMICS)

Das Projekt "Contextualizing Climate Engineering and Mitigation: Complement, Substitute or Illusion? (CEMICS)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung e.V. durchgeführt. This project aims at embedding climate engineering into the context of established mitigation options. It is based on the hypothesis that most societies would not decide on climate engineering in isolation but rather under the impression of the feasibility of mitigation and adaptation options and an integrated view on the pros and cons of various technologies. This requires further research because costs, risk profiles and benefits of available options vastly differ. However the current scientific debate lacks such an integrated view. Climate engineering is typically analyzed more or less in isolation without reference to mitigation options. This project aims at closing this gap by comparing selected climate engineering options to strategies that rest on reducing emissions at their source and formulating conditions for their integration in a portfolio of response measures based on ethics and decision analysis. The project aims to determine under what points of view, supported by arguments from moral philosophy, does climate engineering have the potential to complement or even partly substitute mitigation measures, or whether based on our current knowledge it is more of an illusion than a remedy. The project focuses on carbon dioxide removal options, in particular afforestation, enhanced weathering, and direct air capture, but will also look at stratospheric aerosol injection as a key solar radiation management option. For all technologies, techno-economic parameters will be defined in order to embed them in a decision analytic framework. Furthermore, impacts and side effects will be summarized to define risk profiles of the different technologies. Based on philosophical frameworks, various scenarios of normative assessments will be carried out. We define normative thresholds and rules of aggregation of technologies effects. This allows for an integrated assessment of mitigation and climate engineering given stabilization targets ranging from 1.5° to 3°C global mean surface temperature, and the formulation of preferable response strategies under various approaches to account for uncertainty in the outcomes of various technologies. By this means, a consistent analysis of synergies and conflicts between economic development, food and energy demand, climate change as well as climate policy in different world regions will be facilitated. In a nutshell, our research project will provide crucial information to societies and decision-makers, allowing them to weigh the consequences of embracing or neglecting climate engineering as well as giving them a concrete picture of the challenges and ethical trade-offs the different technological options imply.

Analyse der typischen Klimaveränderung von Extremereignissen, die durch künstlichen Sulfateintrag in die Stratosphäre verursacht wird

Das Projekt "Analyse der typischen Klimaveränderung von Extremereignissen, die durch künstlichen Sulfateintrag in die Stratosphäre verursacht wird" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Freie Unversität Berlin, Institut für Meteorologie durchgeführt. 'Climate Engineering' bezeichnet eine Anzahl von Methoden und Technologien, mittels derer das Klimasystem absichtlich beeinflusst wird, um den Folgen des Klimawandels entgegen zu wirken. Der Fokus dieser Studie ist eine 'Solar Radiation Management'-Methode, Sulfatinjektion. Mit dieser Methode soll der globale Netto-Strahlungsantrieb reduziert werden, in dem die absorbierte solare Einstrahlung reduziert, bzw. die Reflektion dieser in den Weltraum erhöht wird. In FASSI sollen folgende Forschungsfragen beantwortet werden: (I) was ist der Effekt von Sulfatinjektion in der Stratosphäre auf klimatische Extreme und (II) wie lange wird es dauern, bis ein solcher Effekt detektierbar wird, das heißt sich statistisch von klimatischen Rauschen unterscheiden lässt. Für die Untersuchung dieser Fragen wird eine sogenannte 'Detection & Attribution'-Analyse auf Basis von Simulationen mit und ohne Sulfatinjektion durchgeführt. Damit wird ein Fingerabdruck der stratosphärischen Sulfatinjektion bezüglich klimatischer Extreme abgeleitet, sowie eine Zeitspanne, ab wann dieser detektierbar ist. Fokus der Analyse sind Muster, die für die Gesellschaft hochrelevant sind, wie der Indische Monsun, Sturmbahnen der mittleren Breiten und Dürren in der Sahelzone. Die Ergebnisse können zur Information für Entscheidungsträger dienen, ob bestimmte Extremereignisse, wie zum Beispiel das Ausbleiben des Indischen Monsuns, auf 'Climate Engineering'-Aktivitäten zurückzuführen sein können.

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