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von Hannah Bird, Phys.org
Klimamodelle, die auf der aktuellen Entwicklung der Treibhausgasemissionen der Erde basieren, prognostizieren im schlimmsten Fall eine Erwärmung des Planeten um 4,3 °C bis zum Jahr 2100, wenn keine ausreichenden Maßnahmen umgesetzt werden. Während das Pariser Klimaabkommen von 195 Ländern und Staaten angenommen wurde und darauf abzielt, den globalen Temperaturanstieg bis 2100 auf 2 °C (vorzugsweise 1,5 °C) über dem vorindustriellen Niveau zu begrenzen, meldete der Zwischenstaatliche Ausschuss für Klimaänderungen einen Wert von 1,1 °C bis 2020 erhöhen.
In der umfassenden Studie wurde außerdem festgestellt, dass die Treibhausgasemissionen bis 2025 ihren Höhepunkt erreichen und danach für den Rest des Jahrhunderts um 43 % sinken müssen, um dieses 1,5°C-Ziel zu erreichen.
Obwohl die Umsetzung von Strategien zur Bekämpfung von Treibhausgasemissionen und zur Erreichung der CO2-Neutralität bis 2025 ein Hauptschwerpunkt ist, gibt es neue Forschungsergebnisse veröffentlicht In Naturkommunikation hat das immer drängende Problem atmosphärischer Aerosole und ihre kontraproduktive Wirkung auf die Klimaerwärmung dargelegt.
Darüber hinaus haben Arbeiten von außerordentlicher Professorin Pinya Wang von der Nanjing University of Information Science & Technology, China, und Kollegen die erhöhte Häufigkeit und Intensität extremer Wetterereignisse (von Überschwemmungen bis hin zu Hitzewellen) in der Zukunft und deren Auswirkungen hervorgehoben Dies kann sich auf Gemeinden weltweit auswirken, basierend auf einer globalen Oberflächenlufttemperatur und einem jährlichen durchschnittlichen Anstieg der Niederschläge von 0,92 °C und 0,10 mm pro Tag bis 2100.
Mithilfe des Community Earth System Model stellte das Forschungsteam fest, dass sich ein Rückgang der atmosphärischen Aerosole negativ auf das globale Klima auswirkt und das Auftreten extremer Wetterereignisse stärker verschärft als Veränderungen der Treibhausgase oder der troposphärischen Ozonschicht (bis zu 10 km über dem Boden).
Dennoch sind die drei Faktoren eng miteinander verknüpft, wobei Wang und Kollegen feststellten, dass die Reduzierung der Treibhausgasemissionen, insbesondere bei der Verarbeitung und Verbrennung fossiler Brennstoffe, folglich die Bildung anderer Schadstoffe wie troposphärisches Ozon und Aerosole verringert.
Dieses Ozon entsteht durch chemische Reaktionen von Emissionen aus Fahrzeugen und Schornsteinen und äußert sich häufig in Form von Smog, der in Städten weit verbreitet ist. Dammam in Saudi-Arabien steht zuletzt an der Spitze der Liste der problematischen Partikelverschmutzung in der Atmosphäre.
China wird oft als ein Land genannt, das anfällig für Smog ist, und neuere Untersuchungen haben ergeben, dass Fahrzeuge und Schornsteine Schwefeldioxid, Stickoxide und Primärpartikel ausstoßen
Räumliche Verteilung der mittleren jährlichen Änderungen der Oberflächenlufttemperatur gemäß modellierten Szenarien: a) CO2-neutrale Treibhausgasemissionen bis 2050; b) Reduzierung der Aerosole bis 2050; c) Reduzierung der Treibhausgase, Aerosole und Ozon bis 2050; und d) kombiniert für 2100. Bildnachweis: Wang et al. 2023.
Troposphärisches Ozon beeinflusst die Temperatur des Planeten, indem es den Strahlungsantrieb erhöht und mehr einfallende Sonnenstrahlung einfängt, während Aerosolpartikel gegensätzliche Auswirkungen haben können (z. B. Sulfate kühlen ab und schwarzer Kohlenstoff erwärmt sich). Die Wissenschaftler berufen sich auf aktuelle Forschungsergebnisse, die sich auf die Auswirkungen der Coronavirus-Pandemie auf extreme Wetterbedingungen konzentrieren und eine erhöhte Häufigkeit von Waldbränden in den Vereinigten Staaten im Jahr 2020 als Folge verringerter Aerosolemissionen, steigender Lufttemperatur und sinkender Luftfeuchtigkeit feststellen.
Das Forschungsteam modellierte den Antrieb durch Treibhausgase, Ozon und Aerosole unter dem gemeinsamen sozioökonomischen Pfad 1–1.9 der Kohlenstoffneutralität, wobei die Kohlendioxidkonzentrationen bis 2050 bei 437 ppm ihren Höhepunkt erreichen und bis 2100 auf 400 ppm sinken und Methan von derzeit 1.884 ppb auf 1.061 sinkt ppb bis zum Ende des Jahrhunderts. Unter demselben Szenario und im gleichen Zeitrahmen würden auch die Schwefeldioxidemissionen von derzeit 3 gm-2a-1 auf 1 gm-2a-1, die Rußemissionen von 1 gm-2a-1 auf 0,1 gm-2a-1 und die organischen Kohlenstoffemissionen von 0,2 gm-2a sinken −1 bis 0,14 gm−2a−1.
Im Vergleich zu einem Basisjahr 2020 ermittelten Wang und Kollegen einen Gesamtanstieg der Oberflächenlufttemperatur auf dem gesamten Planeten bis 2050 mit zunehmendem Strahlungsantrieb, der allein auf der Grundlage der Treibhausgasemissionen einen Höchstwert von 0,2 °C über Grönland erreichen würde.
Sobald jedoch Aerosole einbezogen wurden, stiegen die Oberflächenlufttemperaturen auf der Erde in den Modellen erheblich an und erreichten in den mittleren bis hohen Breiten der nördlichen Hemisphäre ein Maximum von 2 °C, obwohl dies durch einen leichten Rückgang durch die Wirkung des troposphärischen Ozons moduliert werden konnte. Bis zum Jahr 2100 wird die Erwärmung durch Aerosolreduzierung die Oberflächentemperatur weiter erhöhen.
In ähnlicher Weise identifizierte das Modell jährliche mittlere Niederschlagsveränderungen auf dem gesamten Planeten unter denselben Einflüssen und stellte fest, dass in tropischen Ozeanen (insbesondere im Westpazifik) unter dem reinen Treibhausgasantrieb erhöhte Niederschläge zu verzeichnen waren. Das Hinzufügen einer Reduzierung der Aerosole zur Simulation führte zu stärkeren Niederschlägen auf der gesamten Nordhalbkugel, hatte jedoch auf der Südhalbkugel einen gegenteiligen Effekt, während die Reduzierung des troposphärischen Ozons nur geringe Auswirkungen hatte.
In Süd-, Ost- und Südostasien wird der stärkste Niederschlagsanstieg modelliert, der 0,3 mm pro Tag erreicht. Dieses Muster bleibt für den Rest des Jahrhunderts das gleiche, jedoch mit einer größeren Amplitude, was auf einen erhöhten atmosphärischen Wasserdampf aufgrund der wärmeren Temperaturen zurückzuführen ist, die die Verdunstung und damit die spezifische Luftfeuchtigkeit erhöhen.
In Kombination wurden diese extremen Temperatur- und Niederschlagsmodelle verwendet, um die Häufigkeit und das Ausmaß von Hitzewellen zu simulieren, wobei der Treibhausgasantrieb fünf Tage pro Jahr mit einer Dauer von vier Tagen pro Ereignis und einem Temperaturanstieg von 0,25 °C pro Tag umfasst.
Unter Einbeziehung der abnehmenden Aerosolhäufigkeit wurde jedoch eine deutliche Verschärfung der Hitzewellenintensität modelliert, die über 40 Tage pro Jahr auftrat, wobei jedes Ereignis 20 Tage dauerte und bis 2050 zu einem täglichen globalen Temperaturanstieg von 0,75 °C pro Tag führte Um die Jahrhundertwende steigen diese Zahlen noch weiter an: 50 Tage im Jahr gibt es Hitzewellen und einzelne Ereignisse dauern 28 Tage mit täglichen Temperaturschwankungen von 1,5 °C.
Diese Forschung unterstreicht die anhaltende Notwendigkeit, nachhaltigere Lösungen nicht nur zur Bekämpfung der Treibhausgasemissionen, sondern auch der damit verbundenen Schadstoffe zu finden, um der Welt eine bessere Chance zu geben, ehrgeizige Ziele zu erreichen und die zahlreichen ökologischen, wirtschaftlichen und sozialen Auswirkungen der globalen Erwärmung abzumildern wird wahrscheinlich in den kommenden Jahrzehnten und Generationen auftreten.
Mehr Informationen:
Pinya Wang et al., Aerosole überholen Treibhausgase und verursachen ein wärmeres Klima und mehr Wetterextreme in Richtung CO2-Neutralität. Naturkommunikation (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-42891-2
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