Vergleichende Bewertung möglicher Wirkungen, Nebenwirkungen und Unsicherheiten von CE-Verfahren und Maßnahmen zur Emissionsreduktion (ComparCE-2)
Physik und Chemie der Atmosphäre
Wirtschaftstheorie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Climate Engineering (CE) als Option zur Vermeidung eines gefährlichen Klimawandels hat die politische Debatte erreicht. Für eine gut informierte Entscheidung über einen möglichen zukünftigen Einsatz ist CE-Forschung zu einer umfassenden Bewertung erforderlich. Eine Hauptaufgabe von ComparCE bestand darin, numerische Modelle zur Bewertung von CE-Methoden in einem kohärenten Modellkontext zu verwenden. Die Auswahl geeigneter Modelle und Indikatoren, die Quantifizierung der Modellunsicherheiten sowie die Identifizierung politisch relevanter Metriken waren einige der wichtigsten Herausforderungen, die das ComparCE-Projekt als Beitrag zu den Gesamtzielen des Schwerpunktprogramms (SPP 1689) in Angriff nehmen sollte. Um die theoretischen Potentiale und Nebenwirkungen einzelner CE-Optionen zu untersuchen, wurden zunächst idealisierte und Maximalkapazitäts-Simulationen mit einem Modell mittlerer Komplexität durchgeführt. Eine Schlüsselerkenntnis in diesem Zusammenhang war die Tatsache, dass immer dann, wenn sich eine Methode im Hinblick auf die Eindämmung des Klimawandels als effizient erwies, ein erhebliches Abbruchrisiko damit verbunden war, mit der bemerkenswerten Ausnahme der Ozean-Alkalinisierung. Drei der zuvor im Modell mittlerer Komplexität bewerteten CE-Optionen wurden für eine vergleichende Beurteilung in einem hochmodernen Erdsystemmodell ausgewählt. Um einzelne CE-Maßnahmen zu überwachen, muss die Erkennbarkeit von CE-Signalen sowie die Fähigkeit, diese Signale ihrer Ursache zuzuordnen, sichergestellt werden. Der Vorteil für die Detektion dieser künstlichen Signale im Klimasystem liegt darin, dass der Zeitpunkt des Beginns des zusätzlichen externen Antriebs gut bekannt ist. Zum ersten Mal wurden Einzelmodellschätzungen der extern erzwungenen Reaktion verwendet, um das CE-Signal gegen das Klimarauschen zu erkennen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass für eine Kombination kleinräumiger Maßnahmen eine verlässliche Identifikation individueller Beiträge, falls überhaupt möglich, sehr schwierig sein würde. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass Wechselwirkungen im Klimasystem eine wichtige Rolle bei der Bestimmung des Potenzials von CE-Optionen spielen und dass eine Normalisierung hilfreich ist, um einen fairen Vergleich der Effekte und vergleichende Bewertung der Klimafolgen zu ermöglichen. Die Forschung zu einzelnen CE-Methoden ist oft durch disziplinäres Fachwissen geprägt. Die Anwendung begrenzter Ad-hoc-Indikatorsätze ist nicht mehr gültig, wenn es um großräumige Störungen des Klimasystems geht. ComparCE hat eine Methode entwickelt, die es ermöglicht, politikrelevante Indikatoren zu identifizieren und eine entscheidungsrelevante Metrik zu konstruieren. Für eine gesellschaftlich relevante Bewertung wird dringend empfohlen, einen iterativen Ansatz zu wählen, der den Dialog mit Interessengruppen und der Gesellschaft einschließt, um die für die verschiedenen Wertesysteme relevante Informationen in die Bewertung einzubeziehen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2014): Potential climate engineering effectiveness and side effects during a high carbon dioxide-emission scenario. Nature Communications, 5, 3304
Keller, D. P., Feng, E. Y. & Oschlies, A.
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(2016). Impacts of artificial ocean alkalinization on the carbon cycle and climate in Earth system simulations. Geophysical Research Letters, 43, 6493–6502
Ferrer-González, M. F., & Ilyina, T.
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(2017), Indicators and metrics for the assessment of climate engineering, Earth’s Future, 5, 49–58
Oschlies, A., H. Held, D. Keller, K. Keller, N. Mengis, M. Quaas, W. Rickels, and H. Schmidt
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(2018). Enhanced rates of regional warming and ocean acidification after termination of large-scale ocean alkalinization. Geophysical Research Letters, 45, 7120-7129
Ferrer-Gonzalez, M., Ilyina, T., Sonntag, S. & Schmidt, H.
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(2018). Evaluating climate geoengineering proposals in the context of the Paris Agreement temperature goals. Nature Communications, 9 (1), 1–19
Lawrence, M. G., Schäfer, S., Muri, H., Scott, V., Oschlies, A., Vaughan, N. E., et al.
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(2018). Quantifying and comparing effects of climate engineering methods on the Earth system. Earth’s Future, 6(2), 149-168
Sonntag, S., Ferrer González, M., Ilyina, T., Kracher, D., Nabel, J. E., Niemeier, U., Pongratz, J., Reick, C. H. & Schmidt, H.
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(2018). Systematic Correlation Matrix Evaluation (ScoMaE)–a bottom–up, science-led approach to identifying indicators. Earth System Dynamics, 9(1), 15-31
Mengis, N., Keller, D. P., & Oschlies, A.
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(2019). Climate engineering– induced changes in correlations between Earth system variables—implications for appropriate indicator selection. Climatic Change, 153(3), 305-322
Mengis, N., Keller, D. P., Rickels, W., Quaas, M., & Oschlies, A.
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(2020). Comparative assessment of climate engineering scenarios in the presence of parametric uncertainty. Journal of Advances in Modeling Earth Systems, 12, e2019MS001787
Tran, G. T., Oschlies, A., & Keller, D. P.
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(2020). Detectability of artificial ocean alkalinization and stratospheric aerosol injection in MPI-ESM. Earth’s Future
Fröb, F., Sonntag, S., Pongratz, J., Schmidt, H., & Ilyina, T.
