 |
| Globales Klima | |
Das globale Klima wandelt sich. Nach den Klimaberichten des IPCC ist ein wesentlicher Beitrag dieses Wandels von Menschen verursacht, als Folge der Emission von Treibhausgasen, ihrer Vorläufersubstanzen oder anderer Spurenstoffe die direkt oder indirekt strahlungswirksam sind (z.B. führen Flugzeugabgase zur Bildung von Kondensstreifen). Der quantitative Beitrag verschiedener menschlicher Aktivitäten zum gesamten Klimaeinfluss (z.B. Industrie, Privathaushalte, Luft- bzw. Bodenverkehr, Landwirtschaft, usw.) ist vielfach unzureichend bekannt. Für kurzlebige Spurenstoffe kann die Klimawirksamkeit sich von der eines äquivalenten CO2 Effektes deutlich unterscheiden. Viele indirekte Effekte wie z.B. von Kondensstreifen oder von anthropogen beeinflussten Zirruswolken sind noch zu quantifizieren.
Wir befassen uns vor allem mit dem Klimaeffekt von Verkehrsemissionen, insbesondere Luft- und Straßenverkehr. Erste Abschätzungen zum Luftverkehr sind im Sonderbericht "Aviation and the Global Climate" des IPCC enthalten. Hier sind alle Beiträge mit Ausnahme desjenigen durch CO2 -Emissionen noch ziemlich unsicher.
Gegenwärtig wird an de Quantifizierung des Strahlungseffektes von Kondensstreifen gearbeitet. Es wurde ein Parametrisierungsschema für ein globales Klimamodell entwickelt. Dieses Schema wurde in ECHAM4.L39(DLR) implementiert um zunächst den Strahlungsantrieb (radiative forcing) diagnostisch zu bestimmen. Der nächste Schritt wird die interaktive Nutzung der Parametrisierung zur Abschätzung der Wirkung auf Temperatur und andere meteorologische Parameter sein.
Im Falle von Veränderungen der Konzentration gutdurchmischter Treibhausgase (wie CO2, CH4 oder N2O) ist der Response der global gemittelten Bodentemperatur proportional zum Betrag des global gemittelten Strahlungsantriebes (konstante Klimasensitivität). Bei Störungen der Strahlungsbilanz mit einer ausgeprägten räumlichen Inhomogenität (solche Struktur besitzt zum Beispiel die durch Flugzeugemissionen bedingte Ozonänderung) weicht die Klimasensitivität aber von diesem Normalwert (für das Klimamodell ECHAM4 0.8 K/Wm-2) deutlich ab. Die Abbildung zeigt mögliche Werte der Klimasensitivität für verschiedene inhomogen verteilte Spurengasstörungen, wie sie sich in Klimasimulationen mit ECHAM ergeben können. Eine besonders stark erhöhte Klimasensitivität ist mit Ozonveränderungen in der Stratosphäre verbunden. Generell besitzen Spurengasstörungen in den Extratropen eine höhere Klimasensitivität als solche in den Tropen.
Das in ECHAM4 operationelle semi-Langrange'sche Advektionsschema besitzt relativ starke numerische Diffusionseigenschaften, was die resultierenden Konzentrationsverteilungen bei starken Gradienten in den Quellen und Senken von Spurenstoffen fragwürdig macht. Um globale Transportprozesse alternativ beschreiben zu können wurde das Langrange'sche Advektionsschema ATTILA entwickelt und in ECHAM4 implementiert. Es ermöglicht unter anderem die Bestimmung eines Altersspektrums für Luft bzw. Spurenstoffe.
Zukünftige Aktivitäten werden neue Schemen für die Aerosoldynamik und die Aerosol-Wolken-Wechselwirkung in ECHAM betreffen.