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Beobachtete und künftig zu erwartende globale Klimaänderungen

<p>Die Veränderungen im globalen Klimasystem haben seit 1950 rapide zugenommen und sind beispiellos im Vergleich zu den vorherigen Jahrtausenden. Der menschliche Einfluss hat zweifellos zur deutlichen Erwärmung der Atmosphäre, Ozeane und Landflächen geführt. Anhaltende Treibhausgas-Emissionen werden auch künftig starke Klimaänderungen und weitere Extremereignisse verursachen.</p><p>Aktueller Stand der Klimaforschung </p><p>Auf Basis deutlich verbesserter Kenntnis der Klimaprozesse, besserer (paläoklimatischer) Nachweise zu den Klimabedingungen vergangener Erdepochen und der Reaktion des Klimasystems auf den zunehmenden Strahlungsantrieb der Sonne ist der vom Menschen verursachte ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimawandel#alphabar">Klimawandel</a>⁠ eindeutig nachweisbar. Er wirkt sich bereits auf sehr viele ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/w?tag=Wetter#alphabar">Wetter</a>⁠- und Klimaextreme in allen Regionen der Welt aus.</p><p>Dieser Einfluss des Menschen auf das Erdklima (anthropogener Klimawandel) und die damit einhergehenden weitverbreiteten Veränderungen zeigen sich in der schnellen Erwärmung der unteren ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Atmosphre#alphabar">Atmosphäre</a>⁠ und der Ozeane, in den Veränderungen des globalen Wasserkreislaufs, in der weltweiten Abnahme von Schnee und Eis, im Anstieg des mittleren globalen Meeresspiegels und an veränderten Jahreszeiten. Zudem gibt es jetzt noch mehr beobachtete Veränderungen von Wetterextremen wie Hitzewellen, Starkniederschlägen, Überflutungen, Dürren und tropischen Wirbelstürmen sowie insbesondere noch mehr eindeutigere Belege für deren Zuordnung zum Einfluss des Menschen.</p><p>Die <a href="https://gml.noaa.gov/ccgg/trends/">Treibhausgas-Konzentrationen in der Atmosphäre</a> sind auch in den letzten 10 Jahren weiter angestiegen und haben 2024 jährliche Mittelwerte von 421 ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=ppm#alphabar">ppm</a>⁠ für Kohlendioxid (CO2), 1.930 ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=ppb#alphabar">ppb</a>⁠ für <a href="https://gml.noaa.gov/webdata/ccgg/trends/ch4/ch4_annmean_gl.txt">Methan</a> (CH4) und 337,7 ppb für Lachgas (N2O) erreicht. Die mittlere globale dekadische Oberflächentemperatur stieg im Zeitraum von 1880 bis 2024 um mehr als 1,3 °C (vgl. Abb. „Der Einfluss des Menschen hat das ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klima#alphabar">Klima</a>⁠ in einem Maße erwärmt, wie es seit mindestens 2.000 Jahren nicht mehr der Fall war"). Das Einzeljahr 2024 lag ca. 1,55 °C über dem vorindustriellen Niveau. Auf der Nordhalbkugel war die letzte Dekade die wärmste seit mehr als 125.000 Jahren. .&nbsp;</p><p>Zu erwartende globale Klimaänderungen</p><p>Bis Ende des 21. Jahrhunderts wird sich die Erwärmung der bodennahen Luftschicht fortsetzen. Alle zugrunde gelegten Treibhausgasemissionsszenarien ergeben bis Ende des 21. Jahrhunderts eine Temperaturzunahme. Je nach ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/s?tag=Szenario#alphabar">Szenario</a>⁠ kann die mittlere Erwärmung von 1,5 bis 5,7 °C im Vergleich zu vorindustriellen Bedingungen (Referenzperiode: 1850-1900) reichen. Nur unter der Voraussetzung äußerst ambitionierter Klimaschutzmaßnahmen und drastischer Verminderung der CO2- und anderer ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Treibhausgas#alphabar">Treibhausgas</a>⁠-Emissionen ließe sich der mittlere Temperaturanstieg bis 2100 gegenüber der vorindustriellen Zeit auf 1,5 °C bis 2,4 °C begrenzen.</p><p>Nähere Informationen zum Sechsten Sachstandsbericht des Weltklimarats (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/i?tag=IPCC#alphabar">IPCC</a>⁠-AR6) finden Sie auf der Seite der <a href="https://www.de-ipcc.de/250.php">Deutschen IPCC Koordinierungsstelle.</a></p><p>Die Teilberichte des AR6</p><p>Der Bericht der Arbeitsgruppe I des Weltklimarates ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/i?tag=IPCC#alphabar">IPCC</a>⁠ kommt zu dem klaren Schluss, dass die vom Menschen verursachten (anthropogenen) Treibhausgasemissionen eindeutig die Ursache für die bisherige und die weitere Erwärmung des Klimasystems der Erde sind. Die zahlreichen ⁠Folgen der Klimaerwärmung⁠ - einschließlich der Extremereignisse – werden immer offensichtlicher und lassen sich direkt dem anthropogenen ⁠Treibhauseffekt⁠ zuordnen. Die Auswirkungen der globalen Klimaveränderungen sind somit intensiver und häufiger geworden und werden dies auch in den kommenden Jahrzehnten weiterhin tun. Der Anstieg der globalen, über 20 Jahre gemittelten Oberflächentemperatur wird im Vergleich zum vorindustriellen Niveau wahrscheinlich Anfang der 2030er Jahre den Wert von 1,5°C erreichen.</p><p>Mehr dazu, dass der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimawandel#alphabar">Klimawandel</a>⁠ schneller und folgenschwerer verläuft finden Sie <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/ipcc-bericht-klimawandel-verlaeuft-schneller">hier</a>.</p><p>Im Fokus des zweiten Teilberichtes stehen die Folgen des Klimawandels sowie die ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Anpassung_an_den_Klimawandel#alphabar">Anpassung an den Klimawandel</a>⁠. Der IPCC warnt: Die Klimarisiken für Ökosysteme und Menschen nehmen weltweit rapide zu. Nur konsequenter ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimaschutz#alphabar">Klimaschutz</a>⁠ und frühzeitige Klimaanpassung können Risiken verringern.</p><p>Der Teilbericht beschreibt sehr deutlich die Auswirkungen der Klimakrise. Bereits jetzt sind massive Folgen für Ökosysteme und Menschen in allen Regionen der Welt sichtbar und die weltweiten CO₂ Emissionen steigen weiter. Die Auswirkungen der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/presse/pressemitteilungen/klimarisiken-gefaehrden-lebens-umweltqualitaet">Klimakrise</a> werden Menschen und Ökosysteme selbst dann noch spürbar belasten, wenn es uns gelingt, entschieden umzusteuern und die Erderhitzung auf 1,5 °C zu begrenzen.</p><p>Mehr zur Anpassung an den Klimawandel finden sie <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung">hier</a>.</p><p>Die wohl wichtigste Botschaft des dritten Teilberichtes ist, dass es technisch und ökonomisch nach wie vor möglich wäre, die globale Erwärmung entsprechend des Übereinkommens von Paris auf 1,5°C bis 2100 zu begrenzen. Dafür sind allerdings eine sofortige globale Trendwende sowie tiefgreifende ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Treibhausgas#alphabar">Treibhausgas</a>⁠-Minderungen in allen Weltregionen und allen Sektoren nötig (d.h. in Energiesystemen, Städten, Land- und Forstwirtschaft, ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/l?tag=Landnutzung#alphabar">Landnutzung</a>⁠, Gebäuden, Verkehr und Industrie). Sofortige Klimaschutzmaßnahmen würden das globale Wirtschaftswachstum nur geringfügig verringern – verglichen mit einer rein hypothetischen Entwicklung, die den Klimawandel gar nicht enthält. Verglichen mit den zu erwartenden Wirtschaftskrisen und Rezessionen bei einer Erwärmung von mehr als 1,8 °C stellen sofortige Klimaschutzmaßnahmen dagegen auch ökonomisch eine äußerst lohnende Investition dar.</p><p>Erstmalig stand auch das energie- und emissionssparende Verhalten in Unternehmen und im Alltag im Zentrum des Teilberichtes. Weltweit verbesserte Rahmenbedingungen wie politische und regulatorische Instrumente, internationale Zusammenarbeit, Marktinstrumente (z.B. CO₂-Bepreisung), Investitionen, Innovationen, Technologietransfer, Aufbau von Know-How sowie klimafreundliche Lebensstile bieten Möglichkeiten, die notwendigen System-Transformationen im Einklang mit nachhaltiger Entwicklung und globaler Gerechtigkeit zu gestalten.</p><p>Armutsbekämpfung und eine gesicherte Energieversorgung könnten global ohne signifikante Emissionssteigerungen erreicht werden. Die allerwichtigsten Optionen liegen dabei in der Nutzung von Sonnenenergie und Windkraft sowie im Mobilitäts-, Gebäude- und Ernährungs-Sektor (hier vor allem weniger Fleischkonsum), aber auch besonders im Schutz und der Verbesserung der Wirksamkeit von Ökosystemen (vor allem der globalen Wälder und Moore).</p><p>Hier haben wir für Sie die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/minderung-des-klimawandels-was-notwendig-moeglich">Kernaussagen des dritten Teilberichts</a> zusammengefasst.</p>

Atmosphärische Treibhausgas-Konzentrationen

<p>Bedingt durch seine hohe atmosphärische Konzentration ist Kohlendioxid nach Wasserdampf das wichtigste Klimagas. Die globale Konzentration von Kohlendioxid ist seit Beginn der Industrialisierung um gut 50 % gestiegen. Demgegenüber war die Kohlendioxid-Konzentration in den vorangegangenen 10.000 Jahren annähernd konstant. Konzentrationen weiterer Treibhausgase tragen ebenfalls zum Klimawandel bei.</p><p>Kohlendioxid </p><p>Durch das Verbrennen fossiler Energieträger (wie zum Beispiel Kohle und Erdöl) und durch großflächige Entwaldung wird Kohlendioxid (CO2) in der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Atmosphre#alphabar">Atmosphäre</a>⁠ angereichert. Diese Anreicherung wurde durch die Wissenschaft unzweifelhaft nachgewiesen.</p><p>Die weltweite Kohlendioxid-Konzentration lag im Jahr 2024 bei 422,79 (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=ppm#alphabar">ppm</a>⁠) Kohlendioxid (<a href="https://gml.noaa.gov/webdata/ccgg/trends/co2/co2_annmean_gl.txt">NOAA 2024</a>). Hinzu kommen Konzentrationen weiterer Treibhausgase, die ebenfalls zum weltweiten ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimawandel#alphabar">Klimawandel</a>⁠ beitragen.</p><p>Die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/presse/pressemitteilungen/uba-misst-neue-rekordwerte-fuer-kohlendioxid">Auswertung von Messungen</a> der atmosphärischen Kohlendioxid-Konzentration für das Jahr 2015 an den Messstationen des Umweltbundesamtes Schauinsland (Südschwarzwald) und auf der Zugspitze hat gezeigt, dass in diesem Jahr die Konzentration an beiden Stationen im Jahresdurchschnitt erstmals über 400 µmol/mol (ppm) lag. Zum Vergleich: Die Kohlendioxid-Konzentration aus vorindustrieller Zeit lag bei etwa 280 µmol/mol (ppm).</p><p>Auf Deutschlands höchstem Gipfel sind die Messwerte besonders repräsentativ für die Hintergrundbelastung der Atmosphäre, da die Zuspitze häufig in der unteren freien ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Troposphre#alphabar">Troposphäre</a>⁠ liegt und somit weitestgehend unbeeinflusst von lokalen Quellen ist. Im Jahr 2024 stieg der Jahresmittelwert auf der Zugspitze auf 424,2 µmol/mol (ppm) (siehe Abb. „Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosphäre (Monatsmittel)“).</p><p>Lange Messreihen ergeben ein zuverlässiges Maß für den globalen Anstieg der Kohlendioxid-Konzentration. Dank ihrer Genauigkeit ermöglichen sie es, den Effekt der Verbrennung fossiler Brennstoffe von natürlichen Konzentrations-Schwankungen zu unterscheiden. Auf dieser Grundlage kann die langfristige Veränderung des Kohlendioxid-Vorrats in der Atmosphäre mit Klimamodellen genauer analysiert werden.</p><p>Die Auswertung der Messreihe vom aktiven Vulkan Mauna Loa auf Hawaii werden zur Bestimmung des globalen Kohlendioxid-Anstiegs genutzt, da sich die Messstation in größer Höhe und weit entfernt von störenden Kohlendioxidquellen befindet. Während in den 1960er-Jahren der jährliche Anstieg auf Mauna Loa (aktiver Vulkan auf Hawaii, wo) im Mittel noch bei 0,86 µmol/mol (ppm) Kohlendioxid lag, stieg der Welttrend in den vergangenen 15 Jahren im Mittel auf 2,47 µmol/mol (ppm) pro Jahr, in Mauna Loa auf 2,5 µmol/mol (ppm) pro Jahr. Gegenüber den 1950er-Jahren wurde damit der globale Kohlendioxid-Anstieg annähernd verdreifacht.</p><p>Methan</p><p>Bis 2024 stieg die weltweite Methan-Konzentration bis etwas über 1929,7 nmol/mol (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=ppb#alphabar">ppb</a>⁠).</p><p>An der Messstation Zugspitze wurde für 2024 ein Jahresmittelwert von 2003 nmol/mol (ppb) gemessen (siehe Abb. „Methan-Konzentration in der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Atmosphre#alphabar">Atmosphäre</a>⁠ (Monats- und Jahresmittelwerte)“).</p><p>Lachgas</p><p>Weltweit lag die Lachgas-Konzentration im Jahr 2024 bei über 337,7 nmol/mol (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=ppb#alphabar">ppb</a>⁠).</p><p>An der Messstation Zugspitze wurde für 2024 ein Jahresmittelwert von 338,5 nmol/mol (ppb) gemessen (siehe Abb. „Lachgas-Konzentration in der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Atmosphre#alphabar">Atmosphäre</a>⁠ (Monatsmittelwerte)“).</p><p>Beitrag langlebiger Treibhausgase zum Treibhauseffekt</p><p>In der Summe bilden Kohlendioxid (CO2), Methan, Lachgas und die halogenierten Treibhausgase den sogenannten ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Treibhauseffekt#alphabar">Treibhauseffekt</a>⁠: Die langlebigen Treibhausgase leisteten 2023 einen Beitrag zur globalen Erwärmung <a href="http://www.esrl.noaa.gov/gmd/aggi/aggi.html">(NOAA 2024)</a> von insgesamt 3,485 W/m² (Watt pro Quadratmeter). Verglichen mit dem Stand von 1990 ergibt dies eine Zunahme von fast 52 %. Dabei leistet atmosphärisches CO2 den vom Menschen in erheblichem Umfang mit verursachten Hauptbeitrag zur Erwärmung des Erdklimas. In Folge dieser Klimaerwärmung nimmt auch der sehr mobile und wechselnd wirkende Wasserdampf in der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Atmosphre#alphabar">Atmosphäre</a>⁠ zu. Im Vergleich zu CO2 ist dieser zwar deutlich maßgebender für die Erwärmung, atmosphärisches CO2 bleibt aber der vom Menschen verursachte Hauptantrieb.</p><p>Wie stark die verschiedenen langlebigen Klimagase im Einzelnen zur Erwärmung beitragen, ist in der Abbildung „Beitrag zum Treibhauseffekt durch Kohlendioxid und langlebige Treibhausgase 2023“ zu sehen. Der größte Anteil dabei entfällt auf Kohlendioxid mit etwa 66 %, gefolgt von Methan mit 16 %, Lachgas mit 6%, und den halogenierten Treibhausgasen insgesamt mit 12 %.</p><p>Obergrenze für die Treibhausgas-Konzentration</p><p>Um die angestrebte Zwei-Grad-Obergrenze der atmosphärischen Temperaturerhöhung mit einer Wahrscheinlichkeit von mindestens 66 % zu unterschreiten, müsste die gesamte ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Treibhausgas#alphabar">Treibhausgas</a>⁠-Konzentration (Kohlendioxid, Methan, Lachgas und F-Gase) in der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Atmosphre#alphabar">Atmosphäre</a>⁠ bis zum Jahrhundertende bei rund 450 ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=ppm#alphabar">ppm</a>⁠ Kohlendioxid-Äquivalenten stabilisiert werden. Dabei ist eine kurzfristige Überschreitung dieses Konzentrationsniveaus möglich (<a href="https://www.de-ipcc.de/270.php">IPCC-Synthesebericht</a>).</p><p>2023 lag die gesamte Treibhausgas-Konzentration bei 534 ppm Kohlendioxid-Äquivalenten (siehe Abb. „Treibhausgas-Konzentration in der Atmosphäre“). Um die angestrebte Stabilisierung zu erreichen, müssen die globalen Treibhausgas-Emissionen gesenkt werden. In den meisten Szenarien des Welt-Klimarates (IPCC) entspricht dies einer Menge von weltweiten Treibhausgas-Emissionen zwischen 30 und 50 Milliarden Tonnen (Mrd. t) Kohlendioxid-Äquivalenten im Jahr 2030. Im weiteren Verlauf bis 2050 müssten die Emissionen weltweit zwischen 40 % und 70 % unter das Niveau von 2010 gesenkt werden und bis Ende des Jahrhunderts auf nahezu null sinken. Dazu sind verbindliche Zielsetzungen im Rahmen einer globalen Klimaschutzvereinbarung erforderlich.</p><p>Im Dezember 2015 vereinbarte die Staatengemeinschaft auf der 21. Vertragsstaatenkonferenz unter der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/klima/klimarahmenkonvention">Klimarahmenkonvention</a> (COP21) das ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimaschutz#alphabar">Klimaschutz</a>⁠-Übereinkommen von Paris. Darin ist zum ersten Mal in einem völkerrechtlichen Abkommen verankert, dass die durchschnittliche globale Erwärmung auf deutlich unter zwei Grad begrenzt werden soll. Darüber hinaus sollen sich die Vertragsstaaten bemühen, den globalen Temperaturanstieg möglichst unter 1,5 Grad zu halten. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen die Treibhausgas-Emissionen sobald wie möglich abgesenkt werden. In der zweiten Hälfte des Jahrhunderts soll eine globale Balance der Quellen und das Senken von Treibhausgas-Emissionen (Netto-Null-Emissionen) erreicht werden. Das bedeutet die Dekarbonisierung der Weltwirtschaft und damit einen Ausstieg aus der Nutzung fossiler Energieträger. Enorme Anstrengungen sind notwendig, um dieses Ziel zu erreichen, und zwar nicht nur in Deutschland, sondern in allen Staaten, insbesondere den Industrienationen. Zur Erreichung der Klimaziele hat Deutschland das <a href="https://www.bundesregierung.de/resource/blob/974430/1679914/e01d6bd855f09bf05cf7498e06d0a3ff/2019-10-09-klima-massnahmen-data.pdf?download=1">Klimaschutzprogramm 2030</a> verabschiedet.</p><p>Weiterführende Informationen</p><p>Auf den folgenden Seiten finden Sie weiterführende Informationen zu internationalen Klimabeobachtungssystemen:</p><p><em>Wir danken der Nationalen Administration für die Ozeane und die Atmosphäre (NOAA Global ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/m?tag=Monitoring#alphabar">Monitoring</a>⁠ Division) in Boulder, USA und dem Scripps Institut für Ozeanography, La Jolla, USA für die CO2-Daten des GAW Globalobservatoriums von Mauna Loa, Hawaii, sowie dem Mace Head GAW Globalobservatorium, Irland und dem AGAGE Projekt für die Lachgasdaten.</em></p>

Einsatz alternativer Verfahren zur Waermebereitstellung in GDRA

Im Rahmen des Projektes werden die Gestehungskosten fuer die Gasdruckregelung ueber den gesamten Lebenszyklus der GDRA bilanziert und auf der Basis von Messwerten der EVG mbH verifiziert. Das vorgeschlagene Rechenverfahren integriert explizit die Kosten fuer die Gasvorwaermung und greift die Struktur der VDI 2067 bzw. VDI 6025 auf. Neben der Kostenbetrachtung wurde parallel der Bezug zum Primaerenergiebedarf und den Treibhausgasemissionen, bewertet im CO2-Massstab hergestellt. Das Problem der Erdgasvorwaermung wird separat behandelt. Optimierungsmoeglichkeiten im Bereich der Waermebereitstellung werden abgeleitet.

Beurteilung der Bioabfallverwertung mit Hilfe der CO2-Äquivalenz unter Einbeziehung weiterer Dünger

Ziel des Projektes war die Ermittlung eines vereinfachten ökobilanziellen Ansatzes zum Emissionsvergleich verschiedener Verwertungs- und Entsorgungsoptionen von Bioabfall. Die Vereinfachung sollte über die CO2-Äquivalente erfolgen, da Kohlendioxid bezüglich der Masse die größten Emissionen darstellt und somit gut als maßgebendes Kriterium herangezogen werden kann. Trotz Reduktion, und der damit zwangsläufig verbundenen ungenaueren Emissionsaussage, sollte es möglich sein, verschiedene biologische Prozesse der Abfallbehandlung miteinander zu vergleichen und zu beurteilen. Ziel war es, ein Handwerkszeug zu schaffen, mit dem schnell, einfach und kostengünstig eine Entscheidungshilfe zum 'günstigsten' Weg des Bioabfalls gegeben werden kann. Bei der Verwertung des Bioabfalls zum Kompost wird, anders als bei der Behandlung zusammen mit Restmüll, die Möglichkeit einer längerfristigen Einbindung des enthaltenen Kohlenstoffs in Boden und Pflanzen gegeben. Dieser wird dem natürlichen Kohlenstoffkreislauf längerfristig entzogen, und trägt somit nicht zum Treibhauseffekt bei. Unter dem Aspekt des Treibhauseffektes ist die Bioabfallverwertung daher eine sinnvolle ökologische Verwertungsoption. So leistet Kompost auf Grund der Gehalte an organischer Substanz einen wichtigen Beitrag zur Bodenverbesserung. Weiterhin kann durch die im Kompost enthaltenen Nährstoffe mineralischer Dünger zum Teil substituiert werden. Das Projekt wird gemeinsam mit Fachgebiet Abfallwirtschaft/Abfalltechnik der Universität GH Essen bearbeitet.

Luftreinhaltung im Verkehrsbereich. Regionale Umweltberichterstattung und Modellrechnungen

Der Strassenverkehr setzt in den Ballungskernen und Verdichtungsrandzonen Luftschadstoffe in solch grossen Mengen frei, dass sie die Lebensbedingungen der dortigen Bevoelkerung erheblich beeintraechtigen. Bereits die Waldschadendiskussion hatte aber auch deutlich gemacht, dass die Luftverunreinigungen durch den Strassenverkehr nicht nur raeumlich eng begrenzte Probleme darstellen. Die Gefahren einer globalen Klimaveraenderung aufgrund der Emissionen von sog Treibhausgasen (vor allem CO2) zeigen schliesslich, dass der Verkehr auch Mitverursacher der globalen Umweltrisiken ist. Die anstehenden Probleme lassen sich durch technische Konzepte zur Emissionsminderung allein nicht loesen. Vielmehr sind solche Massnahmen durch eine Vielzahl weitergehender Massnahmen - auch im Bereich von Raumordnung und Staedtebau - zu unterstuetzen. Folgende Forschungsfragen beduerfen vordringlich einer Klaerung: - Welche Emissionssituation herrschte im Referenzjahr 1985 im Gebiet der ehemaligen DDR? - Wie stellt sich die Situation der Schadstoffemissionen des Strassenverkehrs in der BRD im Jahr 1990 in raeumlicher Differenzierung dar, wer sind die wesentlichen Verursacher? - Welche Veraenderungen in der raeumlichen und sektoralen Emissionsstruktur haben sich zwischen 1985 und 1990 ereignet, welchen Einfluss besitzen hierbei die als Folge der deutschen Vereinigung geaenderten Verkehrsstroeme? - Welche zukuenftigen Entwicklungen bis zum Jahr 2000 bzw 2005 sind bei den einzelnen Schadstoffen zu erwarten, welche besonderen Einfluesse auf die Emissionsentwicklung wird die weitere Verkehrsentwicklung ausueben.

Klimaschutz

Mit dem Projekt 'Klimaschutz' wird die Arbeit von Prof. Dr. Peter Hennicke als Sachverstaendigen in der Enquete-Kommission 'Vorsorge zum Schutz der Erdatmosphaere' wissenschaftlich unterstuetzt. Die Unterstuetzung erfolgt prinzipiell auf den zwei Gebieten 'Energie' (Kohlendioxid) und 'Chemie' (v.a. Ozonabbau/FCKW), jeweils durch Beratung, Teilnahme und Vorbereitung von Anhoerungen und durch Erstellung von Positionspapieren bzw. Klein-Gutachten. Diese werden erst im Laufe des Projektes genauer bestimmt.

Erhoehter CO2-Partialdruck in der Atmosphaere: Anpassung des Stoffwechsels und Inhaltsstoffe von Nutzpflanzen (insbesondere Getreide)

Hypothesen: Der steigende CO2-Partialdruck in der Erdatmosphaere veraendert die Expression von Genen und damit den Stoffwechsel der Pflanzen. Folgen sind veraenderter Naehrstoffbedarf und veraenderte Zusammensetzung auch der landwirtschaftlichen Produkte. Ergebnisse: Der Phosphatbedarf der Pflanzen steigt in Hoch CO2. - Der Stickstoffbedarf faellt in Hoch-CO2 (Wachstum) - Das C/N Verhaeltnis in Pflanzen ist erhoeht in Hoch-CO2; sehr hohe Stickstoffgaben wirken diesem Effekt entgegen. - Modifizierungen im Phosphat- und Stickstoffwechsel erfolgen in den Blaettern. - Die Expression mancher photosynthetischer Gene wird von Hoch CO2 beeinflusst. - Aufklaerung des Stoffwechsels in Sink-Geweben der Pflanze (insbesondere Speicherorgane) - Untersuchungen zu CO2-Effekten auf die Rhizosphaere und Mineralstoffaufnahme (einschl. Schwermetalle).

Urbaner Klimawandel: Szenarien von Systemereignissen

Im geplanten Forschungsprojekt sollen Szenarien von Systemereignissen im Rahmen des zu erwartenden urbanen Klimawandels unter anthropogen verstärktem Treibhauseffekt entwickelt werden. Die Szenarien stellen fundierte, lokal differenzierte und besonders anschauliche Informationen zu Systemereignissen in einem zukünftigen Klima bereit. Basis hierfür ist die realistische und kohärente Abschätzung relevanter Wetterereignisse und die Berücksichtigung der lokalspezifischen Vulnerabilität. Das Konzept soll anhand einer konkreten Fallstudie entwickelt und erprobt werden. Als Systemereignis werden Temperaturextreme, die für die thermische Belastung der städtischen Bevölkerung von Bedeutung sind, in der mitteleuropäischen Großstadt Augsburg, Bayern (Einwohner: 283544, Stand 31.12.2014, Amt für Statistik und Stadtforschung, Stadt Augsburg 2015) herangezogen. Dieses Untersuchungsgebiet eignet sich aufgrund der bereits verfügbaren stadtklimatologischen Datenbasis und der räumlichen Nähe in besonderer Weise. Aufbauend auf den Ergebnissen der Fallstudie wird eine übergreifende Bewertung des Konzeptes der Szenarien von Systemereignissen vorgenommen und eine umfassende Analyse hinsichtlich seiner Generalisierbarkeit bezüglich anderer klimatisch induzierter Systemereignisse (z. B. Starkregen, Trockenheit) und anderer Städte mit abweichenden makro- (klimazonalen) und mesoskaligen (topographische und stadtstrukturelle) Verhältnisse durchgeführt.

Klimaschutzkonzept Stuttgart (KLIKS)

Das Weltklima ist durch den Treibhauseffekt bedroht. Staedte und Gemeinden sind mit ihren Buergern aufgerufen, dem entgegenzutreten. Gerade hier gibt es erhebliche Potentiale, CO2 und andere Treibhausgase zu mindern. Die Landeshauptstadt Stuttgart hat hierzu ein Konzept erarbeiten lassen, das die Bilanzierung und Trendprognose der CO2-Emissionen sowie zwei Massnahmenszenarien zur wirksamen CO2-Minderung in Stuttgart enthaelt. Die Konzepterstellung wurde von einem Arbeitskreis (Energie-Tisch) unterstuetzt, an dem verschiedenste Institutionen und Verbaende mitgewirkt haben. So konnte deren Fachkompetenz und Kenntnis bereits sehr frueh in das 1997 fertiggestellte Konzept einfliessen. Der Stuttgarter Gemeinderat hat zwischenzeitlich einem von der Verwaltung vorgelegten Handlungsprogramm zur Umsetzung des Klimaschutzkonzeptes zugestimmt. Neben einer Grundsatzentscheidung zur CO2-Reduzierung wurde die Mitwirkung und Mitfinanzierung an einem Energieberatungszentrum sowie ein Projekt zum energiesparenden Autofahren beschlossen, das aus staedtischen Mitteln mit 200000,- DM bezuschusst wird. Kuenftig sollen generell insbesondere Massnahmen umgesetzt werden, die neben dem Klimaschutz auch der Staerkung der lokalen Wirtschaft dienen. Bereits beschlossen ist auch ein kommunales Energiesparprogramm. Im Vorfeld dieses Programms war bereits zunaechst als einjaehriges Pilotprojekt eine Mobilitaetszentrale mit kompetenter Beratung in allen Verkehrsfragen eingerichtet worden. Die erfolgreiche Pilotphase endet im Sommer 1999. Die Weiterfuehrung soll in Kuerze beschlossen werden. Die Umsetzung von Massnahmen des Klimaschutzkonzeptes gestaltet sich wegen der angespannten Finanzlage schwierig.

Schwerpunktprogramm (SPP) 527: Bereich Infrastruktur - International Ocean Discovery Program, Untersuchung der Rolle von Vulkanismus am Beginn und Ende des Paläozän-Eozän-Temperaturemaximum basierend auf Sedimenten der IODP-Expedition 396

Es ist bekannt, dass Vulkanausbrüche das Klima auf verschiedene Weise beeinflussen. Diese reichen von kurzfristigen Auswirkungen wie Sulfat-Injektionen, die die einfallende Sonnenstrahlung reduzieren und zu Abkühlung führen, bis zu mittelfristigen Auswirkungen wie Erwärmung durch Kohlendioxid-Entgasung. Langfristig können Auswirkungen wie eine verstärkte Verwitterung eingelagerter Basalte zu einer Entfernung von Kohlendioxid und damit Abkühlung führen. Lange Perioden intensiven Vulkanismus, die als Large Igneous Provinces (LIPs) bekannt sind, können besonders tiefgreifende Auswirkungen auf das Klima haben, wobei mehrere LIPs entweder mit der globalen Erwärmung oder Abkühlung in der Erdgeschichte sowie mit Massenaussterben in Verbindung gebracht werden. Das Paläozän-Eozän-Temperaturemaximum (PETM), eine 200.000 Jahre lange Periode intensiver globaler Erwärmung vor ca. 56 Millionen Jahren, ereignete sich zur gleichen Zeit wie die Entstehung eines LIP, der North Atlantic Igneous Province (NAIP). Die NAIP-Entstehung wurde als Ursache für das PETM vorgeschlagen, da während des Vulkanismus Kohlendioxid und Methan freigesetzt werden, welches zu einer schnellen Erwärmung führt. Es wurde auch vermutet, dass die Ablagerung von Vulkanasche während des NAIP das Klima abgekühlt hat. Als solches ist das PETM eine ideale Periode, um die Auswirkungen des Vulkanismus auf das Erdsystem zu untersuchen. Expedition 396 des International Ocean Discovery Program (IODP) hat erfolgreich eine Reihe von langen Sedimentsequenzen aus dem PETM-Zeitalter am norwegischen Rand geborgen. In diesem Projekt beabsichtige ich, detaillierte deskriptive, geochemische und modellbasierte Untersuchungen mit den Sedimenten der Expedition 396 durchzuführen, um die Rolle des NAIP-Vulkanismus im PETM zu dokumentieren. Erstens wird die Intensität des Vulkanismus durch neue Schätzungen der Kohlendioxid-, Methan- und Sulfatemissionen bewertet, um die Rolle der Gase auf den Klimawandel zu bestimmen. Durch detaillierte geochemische Untersuchungen werden die Auswirkungen der Ascheablagerung auf den Kohlenstoffkreislauf bewertet mit Schwerpunkt auf der Rolle der Asche als Nährstofflieferant für Phytoplankton liegt. Die potenziellen Auswirkungen der Ascheablagerung auf die Speicherung von Kohlenstoff im Sediment werden ebenfalls geochemisch und isotopisch untersucht. Abschließend werden die Ergebnisse unter Verwendung von Erdsystemmodelle kombiniert, um die genaue Rolle des Vulkanismus im PETM zu bestimmen. Die erwarteten Ergebnisse werden uns neue Erkenntnisse über die Rolle der LIP-Entstehung und der Ablagerung von Vulkanasche beim Klimawandel geben. Sedimente von Expedition 396 bieten eine einzigartige Gelegenheit, den geochemischen Abdruck des Vulkanismus hochauflösend zu untersuchen. Die Ergebnisse dieser Arbeit werden zu einer erheblichen Verbesserung unseres Verständnisses des PETM führen.

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