Information

44.5: Klima und die Auswirkungen des globalen Klimawandels - Biologie

44.5: Klima und die Auswirkungen des globalen Klimawandels - Biologie



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Fähigkeiten zum Entwickeln

  • Definiere den globalen Klimawandel
  • Fassen Sie die Auswirkungen der industriellen Revolution auf die globale atmosphärische Kohlendioxidkonzentration zusammen
  • Beschreiben Sie drei natürliche Faktoren, die das langfristige globale Klima beeinflussen
  • Nennen Sie zwei oder mehr Treibhausgase und beschreiben Sie ihre Rolle beim Treibhauseffekt

Alle Biome werden universell von globalen Bedingungen wie dem Klima beeinflusst, die letztendlich die Umgebung jedes Bioms prägen. Wissenschaftler, die das Klima studieren, haben eine Reihe deutlicher Veränderungen festgestellt, die in den letzten sechzig Jahren allmählich immer deutlicher wurden. Globaler Klimawandel ist der Begriff, der verwendet wird, um veränderte globale Wettermuster zu beschreiben, einschließlich eines weltweiten Temperaturanstiegs, der hauptsächlich auf den Anstieg des atmosphärischen Kohlendioxids zurückzuführen ist.

Klima und Wetter

Ein weit verbreiteter Irrglaube über den globalen Klimawandel ist, dass ein bestimmtes Wetterereignis in einer bestimmten Region (zum Beispiel eine sehr kühle Juniwoche in Zentral-Indiana) ein Beweis für den globalen Klimawandel ist. Eine kalte Woche im Juni ist jedoch ein wetterbedingtes Ereignis und kein klimabedingtes. Diese Missverständnisse entstehen oft aus Verwirrung über die Begriffe Klima und Wetter.

Klima bezieht sich auf die langfristigen, vorhersagbaren atmosphärischen Bedingungen eines bestimmten Gebiets. Das Klima eines Bioms zeichnet sich durch konsistente Temperatur- und jährliche Niederschlagsbereiche aus. Das Klima berücksichtigt nicht die Regenmenge, die an einem bestimmten Tag in einem Biom gefallen ist, oder die überdurchschnittlichen Temperaturen, die an einem Tag auftraten. Im Gegensatz dazu bezieht sich das Wetter auf die Bedingungen der Atmosphäre während eines kurzen Zeitraums. Wettervorhersagen werden normalerweise für 48-Stunden-Zyklen erstellt. Langfristige Wettervorhersagen sind verfügbar, können jedoch unzuverlässig sein.

Um den Unterschied zwischen Klima und Wetter besser zu verstehen, stellen Sie sich vor, Sie planen eine Outdoor-Veranstaltung im Norden von Wisconsin. Du würdest darüber nachdenken Klima wenn Sie die Veranstaltung im Sommer und nicht im Winter planen, weil Sie langfristig wissen, dass ein bestimmter Samstag in den Monaten Mai bis August eine bessere Wahl für ein Outdoor-Event in Wisconsin ist als ein bestimmter Samstag im Januar. Sie können jedoch nicht den genauen Tag bestimmen, an dem die Veranstaltung stattfinden soll, da es schwierig ist, das Wetter an einem bestimmten Tag genau vorherzusagen. Das Klima kann als „durchschnittliches“ Wetter bezeichnet werden.

Globaler Klimawandel

Der Klimawandel kann durch die Annäherung an drei Studienbereiche verstanden werden:

  • aktueller und vergangener globaler Klimawandel
  • Ursachen des globalen Klimawandels in der Vergangenheit und Gegenwart
  • antike und aktuelle Folgen des Klimawandels

Es ist hilfreich, diese drei unterschiedlichen Aspekte des Klimawandels beim Konsumieren von Medienberichten über den globalen Klimawandel klar zu trennen. Es ist üblich, dass Berichte und Diskussionen über den globalen Klimawandel die Daten, die zeigen, dass sich das Erdklima ändert, mit den Faktoren verwechseln, die diesen Klimawandel vorantreiben.

Beweise für den globalen Klimawandel

Da Wissenschaftler nicht in der Zeit zurückgehen können, um Klimavariablen wie Durchschnittstemperatur und Niederschlag direkt zu messen, müssen sie stattdessen indirekt die Temperatur messen. Um dies zu tun, stützen sich Wissenschaftler auf historische Beweise für das vergangene Klima der Erde.

Antarktische Eisbohrkerne sind ein wichtiges Beispiel für solche Beweise. Diese Eisbohrkerne sind Proben von Polareis, die mit Bohrern gewonnen wurden, die Tausende von Metern in Eisschilde oder Hochgebirgsgletscher hineinragen. Das Betrachten der Eisbohrkerne ist wie eine Reise rückwärts durch die Zeit; je tiefer die Probe, desto früher der Zeitraum. Im Eis eingeschlossen sind Luftblasen und andere biologische Beweise, die Temperatur- und Kohlendioxiddaten enthüllen können. Antarktische Eisbohrkerne wurden gesammelt und analysiert, um indirekt die Temperatur der Erde in den letzten 400.000 Jahren abzuschätzen (Abbildung (PageIndex{1})a). Die 0 °C in dieser Grafik bezieht sich auf den langjährigen Durchschnitt. Temperaturen über 0 °C übersteigen die langjährige Durchschnittstemperatur der Erde. Umgekehrt sind Temperaturen unter 0 °C niedriger als die Durchschnittstemperatur der Erde. Diese Abbildung zeigt, dass es periodische Zyklen mit steigender und sinkender Temperatur gegeben hat.

Vor dem späten 19. Jahrhundert war die Erde bis zu 9 °C kühler und etwa 3 °C wärmer. Beachten Sie, dass die Grafik in Abbildung (PageIndex{1})b zeigt, dass auch die atmosphärische Kohlendioxidkonzentration in periodischen Zyklen gestiegen und gefallen ist; Beachten Sie die Beziehung zwischen Kohlendioxidkonzentration und Temperatur. Abbildung (PageIndex{1})b zeigt, dass der Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre in der Vergangenheit zwischen 180 und 300 Volumenteilen pro Million (ppm) schwankte.

Abbildung 44.5.1a zeigt die letzten 2.000 Jahre nicht ausreichend detailliert, um die Temperaturänderungen der Erde während der letzten 400.000 Jahre mit den Temperaturänderungen in der jüngeren Vergangenheit zu vergleichen. In den letzten 2000 Jahren sind zwei bedeutende Temperaturanomalien oder Unregelmäßigkeiten aufgetreten. Dies sind die mittelalterliche Klimaanomalie (oder die mittelalterliche Warmzeit) und die Kleine Eiszeit. Eine dritte Temperaturanomalie stimmt mit dem Industriezeitalter überein. Die mittelalterliche Klimaanomalie trat zwischen 900 und 1300 n. Chr. auf. Viele Klimawissenschaftler glauben, dass in dieser Zeit in vielen Teilen der Welt etwas wärmere Wetterbedingungen vorherrschten; die überdurchschnittlichen Temperaturänderungen lagen zwischen 0,10 °C und 0,20 °C über der Norm. Obwohl 0,10 °C nicht groß genug zu sein scheinen, um eine merkliche Veränderung zu bewirken, gab es freie Eismeere. Aufgrund dieser Erwärmung konnten die Wikinger Grönland besiedeln.

Die Kleine Eiszeit war eine kalte Periode, die zwischen 1550 n. Chr. und 1850 n. Chr. auftrat. In dieser Zeit wurde in Nordamerika, Europa und möglicherweise anderen Erdteilen eine leichte Abkühlung von etwas weniger als 1 °C beobachtet. Diese Veränderung der globalen Temperatur um 1 °C ist eine scheinbar kleine Abweichung der Temperatur (wie sie während der mittelalterlichen Klimaanomalie beobachtet wurde); es führte jedoch auch zu spürbaren Veränderungen. Historische Berichte zeigen eine Zeit außergewöhnlich strenger Winter mit viel Schnee und Frost.

Die industrielle Revolution, die um 1750 begann, war von Veränderungen in weiten Teilen der menschlichen Gesellschaft geprägt. Fortschritte in der Landwirtschaft erhöhten die Nahrungsmittelversorgung, was den Lebensstandard der Menschen in Europa und den Vereinigten Staaten verbesserte. Neue Technologien wurden erfunden und sorgten für Arbeitsplätze und billigere Güter. Diese neuen Technologien wurden mit fossilen Brennstoffen, insbesondere Kohle, betrieben. Die industrielle Revolution, die im frühen neunzehnten Jahrhundert begann, leitete den Beginn des Industriezeitalters ein. Bei der Verbrennung eines fossilen Brennstoffs wird Kohlendioxid freigesetzt. Mit Beginn des Industriezeitalters begann der Anstieg des atmosphärischen Kohlendioxids (Abbildung (PageIndex{2})).

Aktuelle und vergangene Treiber des globalen Klimawandels

Da es nicht möglich ist, in der Zeit zurückzugehen, um das Klima direkt zu beobachten und zu messen, verwenden Wissenschaftler indirekte Beweise, um die Treiber oder Faktoren zu bestimmen, die für den Klimawandel verantwortlich sein können. Die indirekten Beweise umfassen Daten, die mit Eisbohrkernen, Bohrlöchern (einem engen Schacht in den Boden gebohrt), Baumringen, Gletscherlängen, Pollenresten und Meeressedimenten gesammelt wurden. Die Daten zeigen eine Korrelation zwischen dem Zeitpunkt von Temperaturänderungen und den Treibern des Klimawandels: Vor dem Industriezeitalter (vor 1780) gab es drei Treiber des Klimawandels, die nicht mit menschlichen Aktivitäten oder atmosphärischen Gasen zusammenhingen. Der erste davon sind die Milankovitch-Zyklen. Die Milankovitch-Zyklen beschreiben die Auswirkungen geringfügiger Änderungen der Erdbahn auf das Erdklima. Die Dauer der Milankovitch-Zyklen liegt zwischen 19.000 und 100.000 Jahren. Mit anderen Worten, man könnte erwarten, dass mindestens alle 19.000 Jahre einige vorhersehbare Veränderungen des Erdklimas im Zusammenhang mit Veränderungen der Erdumlaufbahn auftreten.

Die Variation der Sonnenintensität ist der zweite natürliche Faktor, der für den Klimawandel verantwortlich ist. Die Sonnenintensität ist die Menge an Sonnenenergie oder Energie, die die Sonne in einer bestimmten Zeit abgibt. Es besteht ein direkter Zusammenhang zwischen Sonnenintensität und Temperatur. Wenn die Sonnenintensität zunimmt (oder abnimmt), steigt (oder sinkt) die Temperatur der Erde entsprechend. Veränderungen der Sonnenintensität wurden als eine von mehreren möglichen Erklärungen für die Kleine Eiszeit vorgeschlagen.

Schließlich sind Vulkanausbrüche ein dritter natürlicher Treiber des Klimawandels. Vulkanausbrüche können einige Tage dauern, aber die bei einer Eruption freigesetzten Feststoffe und Gase können das Klima über einen Zeitraum von einigen Jahren beeinflussen und kurzfristige Klimaänderungen verursachen. Die durch Vulkanausbrüche freigesetzten Gase und Feststoffe können Kohlendioxid, Wasserdampf, Schwefeldioxid, Schwefelwasserstoff, Wasserstoff und Kohlenmonoxid umfassen. Im Allgemeinen kühlen Vulkanausbrüche das Klima ab. Dies geschah 1783, als Vulkane in Island ausbrachen und große Mengen Schwefeloxid freisetzten. Dies führte zu einer Dunst-Effekt-Kühlung, einem globalen Phänomen, das auftritt, wenn Staub, Asche oder andere schwebende Partikel das Sonnenlicht blockieren und dadurch niedrigere globale Temperaturen auslösen; Dunst-Effekt-Kühlung dauert in der Regel ein oder mehrere Jahre. In Europa und Nordamerika erzeugte die Abkühlung mit Dunsteffekt einige der niedrigsten durchschnittlichen Wintertemperaturen, die in den Jahren 1783 und 1784 aufgezeichnet wurden.

Treibhausgase sind wohl die wichtigsten Treiber des Klimas. Wenn die Wärmeenergie der Sonne auf die Erde trifft, fangen Gase, sogenannte Treibhausgase, die Wärme in der Atmosphäre ein, ebenso wie die Glasscheiben eines Gewächshauses die Wärme am Entweichen hindern. Zu den Treibhausgasen, die die Erde beeinflussen, gehören Kohlendioxid, Methan, Wasserdampf, Lachgas und Ozon. Etwa die Hälfte der Sonnenstrahlung geht durch diese Gase in die Atmosphäre und trifft auf die Erde. Diese Strahlung wird an der Erdoberfläche in Wärmestrahlung umgewandelt und dann wird ein Teil dieser Energie wieder in die Atmosphäre abgestrahlt. Treibhausgase reflektieren jedoch einen Großteil der thermischen Energie zurück an die Erdoberfläche. Je mehr Treibhausgase sich in der Atmosphäre befinden, desto mehr Wärmeenergie wird an die Erdoberfläche zurückreflektiert. Treibhausgase absorbieren und emittieren Strahlung und sind ein wichtiger Faktor für den Treibhauseffekt: die Erwärmung der Erde durch Kohlendioxid und andere Treibhausgase in der Atmosphäre.

Beweise unterstützen den Zusammenhang zwischen der atmosphärischen Kohlendioxidkonzentration und der Temperatur: Wenn das Kohlendioxid steigt, steigt die globale Temperatur. Seit 1950 ist die Konzentration des atmosphärischen Kohlendioxids von etwa 280 ppm auf 382 ppm im Jahr 2006 gestiegen. Im Jahr 2011 betrug die atmosphärische Kohlendioxidkonzentration 392 ppm. Der Planet wäre jedoch für die heutigen Lebensformen nicht bewohnbar, wenn Wasserdampf nicht seinen drastischen Treibhauseffekt erzeugen würde.

Wissenschaftler schauen sich Muster in Daten an und versuchen, Unterschiede oder Abweichungen von diesen Mustern zu erklären. Die atmosphärischen Kohlendioxiddaten zeigen ein historisches Muster von zunehmendem und abnehmendem Kohlendioxid, das zwischen einem Tiefstwert von 180 ppm und einem Höchstwert von 300 ppm schwankt. Wissenschaftler kamen zu dem Schluss, dass es etwa 50.000 Jahre dauerte, bis der atmosphärische Kohlendioxidgehalt von seiner niedrigen Minimalkonzentration auf seine höhere Maximalkonzentration angestiegen war. Seit kurzem sind die atmosphärischen Kohlendioxidkonzentrationen jedoch über das historische Maximum von 300 ppm angestiegen. Der gegenwärtige Anstieg des atmosphärischen Kohlendioxids hat sich sehr schnell vollzogen – in Hunderten von Jahren statt in Tausenden von Jahren. Was ist der Grund für diesen Unterschied in der Änderungsrate und der Zunahme des Kohlendioxids? Ein Schlüsselfaktor, der beim Vergleich der historischen Daten mit den aktuellen Daten berücksichtigt werden muss, ist die Präsenz der modernen menschlichen Gesellschaft; kein anderer Treiber des Klimawandels hat zu Veränderungen des atmosphärischen Kohlendioxidgehalts in dieser Geschwindigkeit oder in dieser Größenordnung geführt.

Menschliche Aktivitäten setzen Kohlendioxid und Methan, zwei der wichtigsten Treibhausgase, auf verschiedene Weise in die Atmosphäre frei. Der primäre Mechanismus, der Kohlendioxid freisetzt, ist die Verbrennung fossiler Brennstoffe wie Benzin, Kohle und Erdgas (Abbildung (PageIndex{3})). Abholzung, Zementherstellung, Viehzucht, Rodung von Land und das Abbrennen von Wäldern sind andere menschliche Aktivitäten, die Kohlendioxid freisetzen. Methan (CH4) entsteht, wenn Bakterien unter anaeroben Bedingungen organisches Material abbauen. Anaerobe Bedingungen können auftreten, wenn organisches Material unter Wasser (wie in Reisfeldern) oder im Darm von Pflanzenfressern eingeschlossen ist. Methan kann auch aus Erdgasfeldern und der Zersetzung auf Deponien freigesetzt werden. Eine weitere Methanquelle ist das Schmelzen von Clathraten. Clathrate sind gefrorene Eis- und Methanbrocken, die auf dem Meeresgrund gefunden werden. Wenn sich das Wasser erwärmt, schmelzen diese Eisbrocken und Methan wird freigesetzt. Mit steigender Wassertemperatur des Ozeans steigt die Geschwindigkeit, mit der Clathrate schmelzen und noch mehr Methan freisetzen. Dies führt zu einem erhöhten Methangehalt in der Atmosphäre, was die globale Erwärmung weiter beschleunigt. Dies ist ein Beispiel für die positive Rückkopplungsschleife, die zu einem schnellen Anstieg der globalen Temperaturen führt.

Dokumentierte Ergebnisse des Klimawandels: Vergangenheit und Gegenwart

Wissenschaftler haben geologische Beweise für die Folgen des Klimawandels vor langer Zeit. Moderne Phänomene wie Gletscherrückgang und schmelzendes Polareis führen zu einem kontinuierlichen Anstieg des Meeresspiegels. Unterdessen können sich Klimaänderungen negativ auf Organismen auswirken.

Geologischer Klimawandel

Die globale Erwärmung wurde in der geologischen Vergangenheit mit mindestens einem planetenweiten Aussterbeereignis in Verbindung gebracht. Das Aussterben des Perms ereignete sich vor etwa 251 Millionen Jahren gegen Ende der etwa 50 Millionen Jahre langen geologischen Zeitspanne, die als Perm-Periode bekannt ist. Diese geologische Zeitperiode war eine der drei wärmsten Perioden in der geologischen Geschichte der Erde. Wissenschaftler schätzen, dass etwa 70 Prozent der terrestrischen Pflanzen- und Tierarten und 84 Prozent der Meeresarten ausgestorben sind und gegen Ende des Perm für immer verschwinden. Organismen, die sich an nasse und warme klimatische Bedingungen angepasst hatten, wie etwa jährliche Niederschlagsmengen von 300–400 cm (118–157 in) und 20 °C–30 °C (68 °F–86 °F) im tropischen Feuchtwald, Mai den Klimawandel im Perm nicht überleben konnten.

Link zum Lernen

Sehen Sie sich dieses NASA-Video an, um die gemischten Auswirkungen der globalen Erwärmung auf das Pflanzenwachstum zu entdecken. Während Wissenschaftler in den 1980er und 1990er Jahren herausfanden, dass wärmere Temperaturen zu einer Steigerung der Pflanzenproduktivität führten, wurde dieser Vorteil seither durch häufigere Dürren ausgeglichen.

Aktueller Klimawandel

Eine Reihe von globalen Ereignissen ist aufgetreten, die zu unseren Lebzeiten auf den Klimawandel zurückgeführt werden können. Der Glacier National Park in Montana erlebt den Rückzug vieler seiner Gletscher, ein Phänomen, das als Gletscherrezession bekannt ist. Im Jahr 1850 enthielt das Gebiet etwa 150 Gletscher. Im Jahr 2010 enthielt der Park jedoch nur etwa 24 Gletscher mit einer Größe von mehr als 25 Hektar. Einer dieser Gletscher ist der Grinnell-Gletscher (Abbildung (PageIndex{4})) am Mount Gould. Zwischen 1966 und 2005 schrumpfte die Größe des Grinnell-Gletschers um 40 Prozent. Ebenso nimmt die Masse der Eisschilde in Grönland und der Antarktis ab: Grönland verlor 150–250 km3 Eis pro Jahr zwischen 2002 und 2006. Außerdem nehmen Größe und Dicke des arktischen Meereises ab.

Dieser Eisverlust führt zu einem Anstieg des globalen Meeresspiegels. Im Durchschnitt steigt das Meer mit einer Rate von 1,8 mm pro Jahr. Zwischen 1993 und 2010 lag die Rate des Meeresspiegelanstiegs jedoch zwischen 2,9 und 3,4 mm pro Jahr. Eine Vielzahl von Faktoren beeinflusst das Wasservolumen im Ozean, darunter die Temperatur des Wassers (die Dichte des Wassers hängt von seiner Temperatur ab) und die Wassermenge in Flüssen, Seen, Gletschern, Polkappen und Meereis . Wenn Gletscher und polare Eiskappen schmelzen, gibt es einen erheblichen Beitrag von flüssigem Wasser, das zuvor gefroren war.

Neben einigen abiotischen Bedingungen, die sich als Reaktion auf den Klimawandel ändern, sind auch viele Organismen von Temperaturänderungen betroffen. Temperatur und Niederschlag spielen eine Schlüsselrolle bei der Bestimmung der geografischen Verbreitung und Phänologie von Pflanzen und Tieren. (Phänologie ist die Untersuchung der Auswirkungen klimatischer Bedingungen auf den Zeitpunkt periodischer Lebenszyklusereignisse, wie die Blüte bei Pflanzen oder der Zug bei Vögeln.) Forscher haben gezeigt, dass 385 Pflanzenarten in Großbritannien 4,5 Tage früher blühen als früher während die letzten 40 Jahre. Außerdem blühten insektenbestäubte Arten eher früher als windbestäubte Arten. Die Auswirkungen von Änderungen des Blühdatums würden abgemildert, wenn die Insektenbestäuber früher auftauchen würden. Dieses nicht übereinstimmende Timing von Pflanzen und Bestäubern könnte zu schädlichen Auswirkungen auf das Ökosystem führen, da insektenbestäubte Pflanzen für ein weiteres Überleben blühen müssen, wenn ihre Bestäuber vorhanden sind.

Zusammenfassung

Die Erde hat periodische Zyklen von Temperaturerhöhungen und -abnahmen durchlaufen. Während der letzten 2000 Jahre war die mittelalterliche Klimaanomalie eine wärmere Periode, während die Kleine Eiszeit ungewöhnlich kühl war. Beide Unregelmäßigkeiten können durch natürliche Ursachen von Klimaänderungen erklärt werden, und obwohl die Temperaturänderungen gering waren, hatten sie erhebliche Auswirkungen. Zu den natürlichen Treibern des Klimawandels gehören Milankovitch-Zyklen, Veränderungen der Sonnenaktivität und Vulkanausbrüche. Keiner dieser Faktoren führt jedoch zu einem schnellen Anstieg der globalen Temperatur oder einem anhaltenden Anstieg des Kohlendioxids. Die Verbrennung fossiler Brennstoffe ist eine wichtige Quelle von Treibhausgasen, die eine große Rolle beim Treibhauseffekt spielt. Vor langer Zeit führte die globale Erwärmung zum Aussterben des Perms: ein groß angelegtes Aussterbeereignis, das im Fossilienbestand dokumentiert ist. Derzeit ist der Klimawandel mit dem zunehmenden Abschmelzen von Gletschern und polaren Eisschilden verbunden, was zu einem allmählichen Anstieg des Meeresspiegels führt. Pflanzen und Tiere können auch vom globalen Klimawandel betroffen sein, wenn der Zeitpunkt saisonaler Ereignisse wie Blüte oder Bestäubung durch die globale Erwärmung beeinflusst wird.

Glossar

Klathrate
gefrorene Eis- und Methanbrocken am Meeresgrund gefunden
Klima
langfristige, vorhersagbare atmosphärische Bedingungen in einem bestimmten Gebiet
Globaler Klimawandel
veränderte globale Wettermuster, einschließlich eines weltweiten Temperaturanstiegs, hauptsächlich aufgrund des Anstiegs des atmosphärischen Kohlendioxids
Treibhauseffekt
Erwärmung der Erde durch Kohlendioxid und andere Treibhausgase in der Atmosphäre
Treibhausgase
atmosphärische Gase wie Kohlendioxid und Methan, die Strahlung absorbieren und emittieren und so Wärme in der Erdatmosphäre einschließen
Dunst-Effekt-Kühlung
Einfluss der Gase und Feststoffe eines Vulkanausbruchs auf das Weltklima
Milankovitch-Zyklen
zyklische Veränderungen der Erdumlaufbahn, die das Klima beeinflussen können
Sonnenintensität
Menge an Sonnenenergie, die die Sonne in einer bestimmten Zeit abgibt
Wetter
Bedingungen der Atmosphäre während eines kurzen Zeitraums

Auswirkungen des Klimawandels

Der Klimawandel hat Auswirkungen auf die Nistplätze von Schildkröten. Es verändert die Sandtemperaturen, was sich dann auf das Geschlecht der Schlüpflinge auswirkt.

Der Meeresspiegel steigt und die Ozeane werden wärmer. Längere und intensivere Dürren bedrohen Nutzpflanzen, Wildtiere und Süßwasservorräte. Von Eisbären in der Arktis bis hin zu Meeresschildkröten vor der Küste Afrikas ist die Vielfalt des Lebens auf unserem Planeten durch den Klimawandel gefährdet.

Der Klimawandel stellt eine grundlegende Bedrohung für die Lebensgrundlagen der Orte, Arten und Menschen dar, für deren Schutz der WWF arbeitet. Um dieser Krise angemessen zu begegnen, müssen wir die Kohlenstoffbelastung dringend reduzieren und uns auf die Folgen der globalen Erwärmung vorbereiten, die wir bereits erleben. Der WWF arbeitet an:

  • Maßnahmen zur Bekämpfung des Klimawandels vorantreiben
  • Zusammenarbeit mit Unternehmen, um die CO2-Emissionen zu reduzieren
  • Helfen Sie Mensch und Natur, sich an ein sich änderndes Klima anzupassen

Fortune-500-Unternehmen reagieren auf die Klimakrise – aber reicht das?

Sechzig Prozent der Fortune-500-Unternehmen haben sich Ziele gesetzt, um auf die Klimakrise zu reagieren und den Energieverbrauch zu bekämpfen, doch diese Ambitionen variieren dramatisch – und erreichen laut a . nicht die Geschwindigkeit oder das Ausmaß, die erforderlich sind, um die schlimmsten Auswirkungen eines sich erwärmenden Planeten abzuwenden neuer WWF-Bericht.

Blogeinträge


Klimawandel

Klimawandel und Entwicklung sind eng miteinander verbunden. Arme Menschen in Entwicklungsländern werden die Auswirkungen zuerst und am schlimmsten (und sind es bereits) spüren, da die geografische Lage und die geringere Fähigkeit, mit Schäden durch Unwetter und den steigenden Meeresspiegel zurechtzukommen. Kurz gesagt, der Klimawandel wird für alle schrecklich sein, aber für die Armen katastrophal.

Die Verhinderung eines gefährlichen Klimawandels ist entscheidend für die Förderung der globalen Entwicklung. Und die Rettung der tropischen Wälder ist für beides unerlässlich. Frances Seymour und Jonah Buschs neues Buch, Warum Wälder? Warum jetzt?, veranschaulicht, wie heute – mehr denn je – die Rettung von Wäldern machbarer, erschwinglicher und dringender ist.

Historisch gesehen lag die Verantwortung für den Klimawandel jedoch bei den reichen Ländern, die ungehindert durch die industrielle Revolution Treibhausgase ausgestoßen haben und dadurch reich werden. Nun sind einige der sich am schnellsten entwickelnden Länder selbst zu großen Emittenten geworden, genauso wie alle Länder vom Gemeinwohl gezwungen sind, die Treibhausgasemissionen zu reduzieren. Eine große Herausforderung bei der Erzielung eines globalen Abkommens zum Klimawandel bestand darin, für arme Länder einen Weg zu finden, sich unter den planetaren Kohlenstoffgrenzwerten weiterzuentwickeln, die reiche Länder bereits zu weit getrieben haben. Dazu gehört die Aufstockung der Finanzmittel, um saubere Technologien einzusetzen, sich an die Auswirkungen des Klimawandels anzupassen und Länder zu entschädigen, die das globale öffentliche Gut der Reduzierung von Emissionen bereitstellen, insbesondere durch die Reduzierung der tropischen Abholzung.

Die Forschung und das politische Engagement der CGD zu Klima und Entwicklung verfolgten zwei Ziele: die intellektuelle Grundlage für ein tragfähiges internationales Abkommen zu stärken, das aus der COP 21 in Paris hervorgeht, und Daten, Forschung und Analysen bereitzustellen, auf die politische Entscheidungsträger und andere sogar reagieren können in Ermangelung eines internationalen Abkommens.


Klima und die Auswirkungen des globalen Klimawandels

Alle Biome werden universell von globalen Bedingungen wie dem Klima beeinflusst, die letztendlich die Umgebung jedes Bioms prägen. Wissenschaftler, die das Klima studieren, haben eine Reihe deutlicher Veränderungen festgestellt, die in den letzten sechzig Jahren allmählich immer deutlicher wurden. Globaler Klimawandel ist der Begriff, der verwendet wird, um veränderte globale Wettermuster zu beschreiben, einschließlich eines weltweiten Temperaturanstiegs, der hauptsächlich auf den Anstieg des atmosphärischen Kohlendioxids zurückzuführen ist.

Klima und Wetter

Ein weit verbreiteter Irrglaube über den globalen Klimawandel ist, dass ein bestimmtes Wetterereignis in einer bestimmten Region (zum Beispiel eine sehr kühle Juniwoche in Zentral-Indiana) ein Beweis für den globalen Klimawandel ist. Eine kalte Woche im Juni ist jedoch ein wetterbedingtes Ereignis und kein klimabedingtes. Diese Missverständnisse entstehen oft aus Verwirrung über die Begriffe Klima und Wetter.

Klima bezieht sich auf die langfristigen, vorhersagbaren atmosphärischen Bedingungen eines bestimmten Gebiets. Das Klima eines Bioms zeichnet sich durch konsistente Temperatur- und jährliche Niederschlagsbereiche aus. Das Klima berücksichtigt nicht die Regenmenge, die an einem bestimmten Tag in einem Biom gefallen ist, oder die überdurchschnittlichen Temperaturen, die an einem Tag auftraten. Im Gegensatz, Wetter bezieht sich auf die Bedingungen der Atmosphäre während eines kurzen Zeitraums. Wettervorhersagen werden normalerweise für 48-Stunden-Zyklen erstellt. Langfristige Wettervorhersagen sind verfügbar, können jedoch unzuverlässig sein.

Um den Unterschied zwischen Klima und Wetter besser zu verstehen, stellen Sie sich vor, Sie planen eine Outdoor-Veranstaltung im Norden von Wisconsin. Du würdest darüber nachdenken Klima wenn Sie die Veranstaltung im Sommer und nicht im Winter planen, weil Sie langfristig wissen, dass ein bestimmter Samstag in den Monaten Mai bis August eine bessere Wahl für ein Outdoor-Event in Wisconsin ist als ein bestimmter Samstag im Januar. Sie können jedoch nicht den genauen Tag bestimmen, an dem die Veranstaltung stattfinden soll, da es schwierig ist, das Wetter an einem bestimmten Tag genau vorherzusagen. Das Klima kann als „durchschnittliches“ Wetter bezeichnet werden.

Globaler Klimawandel

Der Klimawandel kann durch die Annäherung an drei Studienbereiche verstanden werden:

  • aktueller und vergangener globaler Klimawandel
  • Ursachen des globalen Klimawandels in Vergangenheit und Gegenwart
  • antike und aktuelle Folgen des Klimawandels

Es ist hilfreich, diese drei unterschiedlichen Aspekte des Klimawandels beim Konsumieren von Medienberichten über den globalen Klimawandel klar zu trennen. Es ist üblich, dass Berichte und Diskussionen über den globalen Klimawandel die Daten, die zeigen, dass sich das Erdklima ändert, mit den Faktoren verwechseln, die diesen Klimawandel vorantreiben.

Beweise für den globalen Klimawandel

Da Wissenschaftler nicht in der Zeit zurückgehen können, um Klimavariablen wie Durchschnittstemperatur und Niederschlag direkt zu messen, müssen sie stattdessen indirekt die Temperatur messen. Um dies zu tun, stützen sich Wissenschaftler auf historische Beweise für das vergangene Klima der Erde.

Antarktische Eisbohrkerne sind ein wichtiges Beispiel für solche Beweise. Diese Eisbohrkerne sind Proben von Polareis, die mit Bohrern gewonnen wurden und Tausende von Metern in Eisschilde oder Hochgebirgsgletscher reichen. Die Betrachtung der Eisbohrkerne ist wie eine Zeitreise rückwärts je tiefer die Probe, desto früher der Zeitraum. Im Eis eingeschlossen sind Luftblasen und andere biologische Beweise, die Temperatur- und Kohlendioxiddaten enthüllen können. Antarktische Eisbohrkerne wurden gesammelt und analysiert, um indirekt die Temperatur der Erde in den letzten 400.000 Jahren abzuschätzen (Abbildung 1). Die 0 °C in dieser Grafik bezieht sich auf den langjährigen Durchschnitt. Temperaturen über 0 °C übersteigen die langjährige Durchschnittstemperatur der Erde. Umgekehrt sind Temperaturen unter 0 °C niedriger als die Durchschnittstemperatur der Erde. Diese Abbildung zeigt, dass es periodische Zyklen mit steigender und sinkender Temperatur gegeben hat.

Vor dem späten 19. Jahrhundert war die Erde bis zu 9 °C kühler und etwa 3 °C wärmer. Beachten Sie, dass die Grafik in Abbildung 1 zeigt, dass auch die atmosphärische Kohlendioxidkonzentration in periodischen Zyklen gestiegen und gefallen ist. Beachten Sie die Beziehung zwischen Kohlendioxidkonzentration und Temperatur. Abbildung 1 zeigt, dass der Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre in der Vergangenheit zwischen 180 und 300 Volumenteilen pro Million (ppm) schwankte.

Abbildung 1: An der russischen Vostok-Station in der Ostantarktis wurde im Laufe von 420.000 Jahren Eis abgelagert und erreichte eine Tiefe von über 3.000 m. Durch die Messung der im Eis eingeschlossenen CO2-Menge haben Wissenschaftler die CO2-Konzentrationen der Vergangenheit in der Atmosphäre bestimmt. Die Temperaturen im Vergleich zum heutigen Tag wurden aus der Menge an vorhandenem Deuterium (einem Wasserstoffisotop) bestimmt. (Credit: “CO2 and temp” von OpenStax ist lizenziert unter CC BY 4.0)

Abbildung 1 zeigt die letzten 2.000 Jahre nicht ausreichend detailliert, um die Temperaturänderungen der Erde während der letzten 400.000 Jahre mit den Temperaturänderungen in der jüngeren Vergangenheit zu vergleichen. Zwei signifikante Temperatur Anomalienoder Unregelmäßigkeiten in den letzten 2000 Jahren aufgetreten sind. Dies sind die mittelalterliche Klimaanomalie (oder die mittelalterliche Warmzeit) und die Kleine Eiszeit. Eine dritte Temperaturanomalie stimmt mit dem Industriezeitalter überein. Die mittelalterliche Klimaanomalie trat zwischen 900 und 1300 n. Chr. auf. Viele Klimawissenschaftler glauben, dass in diesem Zeitraum in vielen Teilen der Welt etwas wärmere Wetterbedingungen herrschten, die überdurchschnittlichen Temperaturänderungen zwischen 0,10 °C und 0,20 °C über der Norm lagen. Obwohl 0,10 °C nicht groß genug zu sein scheinen, um eine merkliche Veränderung zu bewirken, gab es freie Eismeere. Aufgrund dieser Erwärmung konnten die Wikinger Grönland besiedeln.

Die Kleine Eiszeit war eine kalte Periode, die zwischen 1550 n. Chr. und 1850 n. Chr. auftrat. In dieser Zeit wurde in Nordamerika, Europa und möglicherweise anderen Erdteilen eine leichte Abkühlung von etwas weniger als 1 °C beobachtet. Diese Veränderung der globalen Temperatur um 1 °C ist eine scheinbar kleine Abweichung der Temperatur (wie sie während der mittelalterlichen Klimaanomalie beobachtet wurde), führte jedoch auch zu merklichen Veränderungen. Historische Berichte zeigen eine Zeit außergewöhnlich strenger Winter mit viel Schnee und Frost.

Die Industrielle Revolution, das um 1750 begann, war von Veränderungen in weiten Teilen der menschlichen Gesellschaft geprägt. Fortschritte in der Landwirtschaft erhöhten die Nahrungsmittelversorgung, was den Lebensstandard der Menschen in Europa und den Vereinigten Staaten verbesserte. Neue Technologien wurden erfunden und sorgten für Arbeitsplätze und billigere Güter. Diese neuen Technologien wurden mit fossile Brennstoffe, besonders Kohle. Die industrielle Revolution, die im frühen neunzehnten Jahrhundert begann, leitete den Beginn des Industriezeitalters ein. Wenn fossiler Brennstoff verbrannt wird, Kohlendioxid es ist veröffentlicht worden. Mit Beginn des Industriezeitalters begann das atmosphärische Kohlendioxid zu steigen (Abbildung 2).

Abbildung 2: Die atmosphärische CO2-Konzentration ist seit Beginn der Industrialisierung stetig gestiegen. (Credit: “CO2 1955-2005” von OpenStax ist lizenziert unter CC BY 4.0)

Aktuelle und vergangene Treiber des globalen Klimawandels

Da es nicht möglich ist, in der Zeit zurückzugehen, um das Klima direkt zu beobachten und zu messen, verwenden Wissenschaftler indirekte Beweise, um die Fahreroder Faktoren, die für den Klimawandel verantwortlich sein können. Die indirekten Beweise umfassen Daten, die mit Eisbohrkernen, Bohrlöchern (einem engen Schacht in den Boden gebohrt), Baumringen, Gletscherlängen, Pollenresten und Meeressedimenten gesammelt wurden. Die Daten zeigen eine Korrelation zwischen dem Zeitpunkt von Temperaturänderungen und den Treibern des Klimawandels: Vor dem Industriezeitalter (vor 1780) gab es drei Treiber des Klimawandels, die nicht mit menschlichen Aktivitäten oder atmosphärischen Gasen zusammenhingen. Die erste davon ist die Milankovitch-Zyklen. Die Milankovitch-Zyklen beschreiben die Auswirkungen geringfügiger Änderungen der Erdbahn auf das Erdklima. Die Dauer der Milankovitch-Zyklen liegt zwischen 19.000 und 100.000 Jahren. Mit anderen Worten, man könnte erwarten, dass mindestens alle 19.000 Jahre einige vorhersehbare Veränderungen des Erdklimas im Zusammenhang mit Veränderungen der Erdumlaufbahn auftreten.

Die Variation in der Sonnenintensität ist der zweite natürliche Faktor, der für den Klimawandel verantwortlich ist. Die Sonnenintensität ist die Menge an Sonnenenergie oder Energie, die die Sonne in einer bestimmten Zeit abgibt. Es besteht ein direkter Zusammenhang zwischen Sonnenintensität und Temperatur. Wenn die Sonnenintensität zunimmt (oder abnimmt), steigt (oder sinkt) die Temperatur der Erde entsprechend. Veränderungen der Sonnenintensität wurden als eine von mehreren möglichen Erklärungen für die Kleine Eiszeit vorgeschlagen.

Schließlich, Vulkanausbrüche sind ein dritter natürlicher Treiber des Klimawandels. Vulkanausbrüche können einige Tage dauern, aber die bei einer Eruption freigesetzten Feststoffe und Gase können das Klima über einen Zeitraum von einigen Jahren beeinflussen und kurzfristige Klimaänderungen verursachen. Die durch Vulkanausbrüche freigesetzten Gase und Feststoffe können Kohlendioxid, Wasserdampf, Schwefeldioxid, Schwefelwasserstoff, Wasserstoff und Kohlenmonoxid umfassen. Im Allgemeinen kühlen Vulkanausbrüche das Klima ab. Dies geschah 1783, als Vulkane in Island ausbrachen und große Mengen Schwefeloxid freisetzten. Dies führte zu einer Dunst-Effekt-Kühlung, einem globalen Phänomen, das auftritt, wenn Staub, Asche oder andere schwebende Partikel das Sonnenlicht blockieren und niedrigere globale Temperaturen auslösen, wodurch sich die Dunst-Effekt-Kühlung normalerweise über ein oder mehrere Jahre erstreckt. In Europa und Nordamerika erzeugte die Abkühlung mit Dunsteffekt einige der niedrigsten durchschnittlichen Wintertemperaturen, die in den Jahren 1783 und 1784 aufgezeichnet wurden.

Gewächshaus Gase sind wohl die wichtigsten Klimatreiber. Wenn die Wärmeenergie der Sonne auf die Erde trifft, fangen Gase, sogenannte Treibhausgase, die Wärme in der Atmosphäre ein, ebenso wie die Glasscheiben eines Gewächshauses die Wärme am Entweichen hindern. Zu den Treibhausgasen, die die Erde beeinflussen, gehören: Kohlendioxid, Methan, Wasser Dampf, salpetrig Oxid, und Ozon. Etwa die Hälfte der Sonnenstrahlung geht durch diese Gase in die Atmosphäre und trifft auf die Erde. Diese Strahlung wird an der Erdoberfläche in Wärmestrahlung umgewandelt und dann wird ein Teil dieser Energie wieder in die Atmosphäre abgestrahlt. Treibhausgase reflektieren jedoch einen Großteil der thermischen Energie zurück an die Erdoberfläche. Je mehr Treibhausgase sich in der Atmosphäre befinden, desto mehr Wärmeenergie wird an die Erdoberfläche zurückreflektiert. Treibhausgase absorbieren und emittieren Strahlung und sind ein wichtiger Faktor in Der Treibhauseffekt: die Erwärmung der Erde durch Kohlendioxid und andere Treibhausgase in der Atmosphäre.

Beweise unterstützen den Zusammenhang zwischen der atmosphärischen Kohlendioxidkonzentration und der Temperatur: Wenn das Kohlendioxid steigt, steigt die globale Temperatur. Seit 1950 ist die Konzentration des atmosphärischen Kohlendioxids von etwa 280 ppm auf 382 ppm im Jahr 2006 gestiegen. Im Jahr 2011 betrug die atmosphärische Kohlendioxidkonzentration 392 ppm. Der Planet wäre jedoch für die heutigen Lebensformen nicht bewohnbar, wenn Wasserdampf nicht seinen drastischen Treibhauseffekt erzeugen würde.

Wissenschaftler schauen sich Muster in Daten an und versuchen, Unterschiede oder Abweichungen von diesen Mustern zu erklären. Die atmosphärischen Kohlendioxiddaten zeigen ein historisches Muster von zunehmendem und abnehmendem Kohlendioxid, das zwischen einem Tiefstwert von 180 ppm und einem Höchstwert von 300 ppm schwankt. Wissenschaftler kamen zu dem Schluss, dass es etwa 50.000 Jahre dauerte, bis der atmosphärische Kohlendioxidgehalt von seiner niedrigen Minimalkonzentration auf seine höhere Maximalkonzentration angestiegen war. Seit kurzem sind die atmosphärischen Kohlendioxidkonzentrationen jedoch über das historische Maximum von 300 ppm angestiegen. Der gegenwärtige Anstieg des atmosphärischen Kohlendioxids hat sich sehr schnell vollzogen – in Hunderten von Jahren statt in Tausenden von Jahren. Was ist der Grund für diesen Unterschied in der Änderungsrate und der Zunahme des Kohlendioxids? Ein Schlüsselfaktor, der beim Vergleich der historischen Daten mit den aktuellen Daten berücksichtigt werden muss, ist die Präsenz der modernen menschlichen Gesellschaft.

Menschliche Aktivitäten setzen Kohlendioxid und Methan, zwei der wichtigsten Treibhausgase, auf verschiedene Weise in die Atmosphäre frei. Der Hauptmechanismus, der Kohlendioxid freisetzt, ist die Verbrennung fossiler Brennstoffe, wie z Benzin, Kohle, und natürlich Gas (Figur 3). Abholzung, Zementherstellung, Viehzucht, Rodung von Land und das Abbrennen von Wäldern sind andere menschliche Aktivitäten, die Kohlendioxid freisetzen. Methan (CH4) entsteht, wenn Bakterien unter anaeroben Bedingungen organisches Material abbauen. Anaerobe Bedingungen können auftreten, wenn organisches Material unter Wasser (wie in Reisfeldern) oder im Darm von Pflanzenfressern eingeschlossen ist. Methan kann auch aus Erdgasfeldern und der Zersetzung auf Deponien freigesetzt werden. Eine weitere Methanquelle ist das Schmelzen von Clathraten. Clathrates sind gefrorene Eis- und Methanbrocken, die auf dem Meeresgrund gefunden werden. Wenn sich das Wasser erwärmt, schmelzen diese Eisbrocken und Methan wird freigesetzt. Mit steigender Wassertemperatur des Ozeans steigt die Geschwindigkeit, mit der Clathrate schmelzen und noch mehr Methan freisetzen. Dies führt zu einem erhöhten Methangehalt in der Atmosphäre, was die globale Erwärmung weiter beschleunigt. Dies ist ein Beispiel für die positive Rückkopplungsschleife, die zu einem schnellen Anstieg der globalen Temperaturen führt.

Abbildung 3: Die Verbrennung fossiler Brennstoffe in der Industrie und durch Fahrzeuge setzt Kohlendioxid und andere Treibhausgase in die Atmosphäre frei. (Bildnachweis: „Pöllö“/Wikimedia Commons. “Pöllö” von OpenStax ist lizenziert unter CC BY 4.0)

Dokumentierte Ergebnisse des Klimawandels: Vergangenheit und Gegenwart

Wissenschaftler haben geologische Beweise für die Folgen des Klimawandels vor langer Zeit. Moderne Phänomene wie Gletscherrückgang und schmelzendes Polareis führen zu einem kontinuierlichen Anstieg des Meeresspiegels. Unterdessen können sich Klimaänderungen negativ auf Organismen auswirken.

Geologischer Klimawandel

Die globale Erwärmung wurde in der geologischen Vergangenheit mit mindestens einem planetenweiten Aussterbeereignis in Verbindung gebracht. Die Aussterben des Perm Das Ereignis ereignete sich vor etwa 251 Millionen Jahren gegen Ende der etwa 50 Millionen Jahre langen geologischen Zeitspanne, die als Perm bezeichnet wird. Diese geologische Zeitperiode war eine der drei wärmsten Perioden in der geologischen Geschichte der Erde. Wissenschaftler schätzen, dass etwa 70 Prozent der terrestrischen Pflanzen- und Tierarten und 84 Prozent der Meeresarten ausgestorben sind und gegen Ende des Perm für immer verschwinden. Organismen, die sich an nasse und warme klimatische Bedingungen angepasst hatten, wie etwa jährliche Niederschlagsmengen von 300–400 cm (118–157 in) und 20 °C–30 °C (68 °F–86 °F) im tropischen Feuchtwald, Mai den Klimawandel im Perm nicht überleben konnten.

Aktueller Klimawandel

Eine Reihe von globalen Ereignissen ist aufgetreten, die zu unseren Lebzeiten auf den Klimawandel zurückgeführt werden können. Der Glacier National Park in Montana befindet sich in der Krise Rückzug vieler seiner Gletscher, ein Phänomen, das als Gletscherrezession bekannt ist. Im Jahr 1850 enthielt das Gebiet etwa 150 Gletscher. Im Jahr 2010 enthielt der Park jedoch nur etwa 24 Gletscher mit einer Größe von mehr als 25 Hektar. Einer dieser Gletscher ist der Grinnell-Gletscher (Abbildung 4) am Mount Gould. Zwischen 1966 und 2005 schrumpfte die Größe des Grinnell-Gletschers um 40 Prozent. Ebenso nimmt die Masse der Eisschilde in Grönland und der Antarktis ab: Grönland hat zwischen 2002 und 2006 jährlich 150–250 km 3 Eis verloren Meeres-Eis nimmt ab.

Abbildung 4: Die Auswirkungen der globalen Erwärmung sind am anhaltenden Rückzug des Grinnel-Gletschers zu erkennen. Die mittlere Jahrestemperatur im Park ist seit 1900 um 1,33°C gestiegen. Der Verlust eines Gletschers führt zum Verlust von Sommerschmelzwasser, was die saisonale Wasserversorgung stark reduziert und die lokalen Ökosysteme stark beeinträchtigt. (Gutschrift: Änderung der Arbeit von USGS. “Grinnel Glacier Retreat” von OpenStax ist lizenziert unter CC BY 4.0)

Dieser Eisverlust führt zu einem Anstieg des globalen Meeresspiegels. Im Durchschnitt ist die das Meer steigt mit einer Rate von 1,8 mm pro Jahr. Zwischen 1993 und 2010 lag die Rate des Meeresspiegelanstiegs jedoch zwischen 2,9 und 3,4 mm pro Jahr. Eine Vielzahl von Faktoren beeinflusst das Wasservolumen im Ozean, darunter die Temperatur des Wassers (die Dichte des Wassers hängt von seiner Temperatur ab) und die Wassermenge in Flüssen, Seen, Gletschern, Polkappen und Meereis . Wie Gletscher und Polkappen schmelzen, gibt es einen erheblichen Beitrag von flüssigem Wasser, das zuvor gefroren war.

Neben einigen abiotischen Bedingungen, die sich als Reaktion auf den Klimawandel ändern, sind auch viele Organismen von Temperaturänderungen betroffen. Temperatur und Niederschlag spielen eine Schlüsselrolle bei der Bestimmung der geografischen Verbreitung und Phänologie von Pflanzen und Tieren. (Phänologie ist die Untersuchung der Auswirkungen klimatischer Bedingungen auf den Zeitpunkt periodischer Lebenszyklusereignisse, wie die Blüte bei Pflanzen oder der Zug bei Vögeln.) Forscher haben gezeigt, dass 385 Pflanzenarten in Großbritannien 4,5 Tage früher blühen als zuvor in der Vergangenheit gemessen wurde 40 Jahre. Außerdem blühten insektenbestäubte Arten eher früher als windbestäubte Arten. Die Auswirkungen von Änderungen der Blühtermine würden abgemildert, wenn die Insektenbestäuber früher auftauchen würden. Dieses nicht übereinstimmende Timing von Pflanzen und Bestäubern könnte zu schädlichen Auswirkungen auf das Ökosystem führen, da insektenbestäubte Pflanzen für ein weiteres Überleben blühen müssen, wenn ihre Bestäuber vorhanden sind.

Zusammenfassung

Die Erde hat periodische Zyklen von Temperaturerhöhungen und -abnahmen durchlaufen. Während der letzten 2000 Jahre war die mittelalterliche Klimaanomalie eine wärmere Periode, während die Kleine Eiszeit ungewöhnlich kühl war. Beide Unregelmäßigkeiten können durch natürliche Ursachen von Klimaänderungen erklärt werden, und obwohl die Temperaturänderungen gering waren, hatten sie erhebliche Auswirkungen. Zu den natürlichen Treibern des Klimawandels gehören Milankovitch-Zyklen, Veränderungen der Sonnenaktivität und Vulkanausbrüche. Keiner dieser Faktoren führt jedoch zu einem schnellen Anstieg der globalen Temperatur oder einem anhaltenden Anstieg des Kohlendioxids. Die Verbrennung fossiler Brennstoffe ist eine wichtige Quelle von Treibhausgasen, die eine große Rolle beim Treibhauseffekt spielt. Vor langer Zeit führte die globale Erwärmung zum Aussterben des Perms: ein groß angelegtes Aussterbeereignis, das im Fossilienbestand dokumentiert ist. Derzeit ist der Klimawandel mit dem zunehmenden Abschmelzen von Gletschern und polaren Eisschilden verbunden, was zu einem allmählichen Anstieg des Meeresspiegels führt. Pflanzen und Tiere können auch vom globalen Klimawandel betroffen sein, wenn der Zeitpunkt saisonaler Ereignisse wie Blüte oder Bestäubung durch die globale Erwärmung beeinflusst wird.


Diskussion

Weder der Klimawandel noch die globale Vernetzung zeigen Anzeichen einer Abschwächung 12, 29 . Als solches wird Chikungunya wahrscheinlich eine wichtige Priorität für die öffentliche Gesundheitsvorsorge in Regionen bleiben, in denen es bereits eingeführt wurde, sowie in Regionen am Rande seiner derzeitigen Verbreitung.

Dies ist unseres Wissens die erste globale Studie zu raum-zeitlichen Mustern einer potenziellen Chikungunya-Übertragung unter Verwendung der Klimawandelszenarien RCP 4.5 und RCP 8.5. Die in dieser Studie verwendeten Modellierungsalgorithmen zur Erstellung räumlich expliziter Gefahrenkarten für etablierte Klimawandelszenarien und Zeitschritte basieren auf einem korrelativen Nischenmodellierungsansatz, um globale Regionen zu identifizieren, die klimatisch günstig für die Chikungunya-Übertragung sein könnten.

Es gibt im Großen und Ganzen zwei Schlüsselansätze für die Modellierung von vektorübertragenen Krankheiten. Eine davon ist die mechanistische Modellierung, die eine detaillierte Parametrisierung zahlreicher komplizierter biologischer Prozesse erfordert, wie Brut- und Überlebensraten von Mücken, Mückenstichraten und die extrinsische Inkubationszeit. Obwohl diese Modelle gründlich sind und auf klaren biologischen Prozessen basieren, gibt es wichtige Einschränkungen für diesen Ansatz. Die eine betrifft die fehlende Verfügbarkeit empirischer Daten zur Parametrisierung biologischer Prozesse, die für Krankheiten wie Chikungunya, die relativ wenig erforscht sind, eine besondere Herausforderung darstellen können. Eine weitere Einschränkung besteht darin, dass die Modellierung biologischer Prozesse allein dazu führen kann, dass die Auswirkungen des Klimawandels überschätzt (d. h. falsch positiv) sind, da sie sozioökonomische Kontexte oder potenzielle Kontrollmaßnahmen im Bereich der öffentlichen Gesundheit nicht berücksichtigen 30,31,32 . In contrast, correlative modelling approaches such as the one presented here have an advantage in situations in which biological processes are incompletely parameterized 33 , as the method obviates the need to model the many unknown parameters that affect the interactions between Chikungunya virus, its mosquito vectors and humans. The focus instead is a priori on the climatic characteristics that are common to global regions that have recorded Chikungunya transmission.

Nonetheless, as with all modelling approaches, there are limitations to correlative niche modelling as well. First, vector-borne disease transmission is very complex, involving drivers across a wide range of socioeconomic and climatic variables. In the models presented here, socioeconomic vulnerabilities and related driving forces of Chikungunya transmission are intentionally excluded because the whole array and the diversity of processes in different continents and countries cannot be feasibly modelled. The models may nonetheless be indirectly affected by socio-economic and public health factors which may either protect against or exacerbate Chikungunya transmission. For example, there is historic evidence for Chikungunya occurring in relatively cool sub-tropical climates (such as Charleston, South Carolina, USA) 34 , but due to vector control and other measures current cases in those regions are sparse. Similarly, our models do not attempt to consider future adaptive measures that might be undertaken to mitigate the risk of Chikungunya transmission. Instead, we present models that identify hazard through the combination of climatic suitability and population density (right panels, Figs 1–5 and S1–S5).

A second limitation relates to the climatic input data. While the climate data used for the baseline model and future projections represent the same climatic parameters (such as “minimum temperature of the coldest month”), the underlying input data and methods are different. The Worldclim dataset for the baseline model is interpolated from data measured by weather stations 28 , whereas the data used for future projections comes from global climate models (GCM) that simulate physical processes in the atmosphere numerically. Although the approach of using those two data sources together has been widely applied, the comparability between baseline and future models is restricted nevertheless.

Finally, although calculating values for the mean climatic suitability from the climatic projections obtained from 5 different GCMs generally helps to increase confidence in the globally detected patterns (see Fig. S6 for standard deviations), small-scale differences in projected climate may lead to local under-estimations of climatic suitability (Fig. S7). Global models are only capable of displaying large-scale patterns and are best used for identifying areas of concern which could be further examined by subsequent smaller-scale models that would be better capable of representing locally relevant factors, such as the abundance of mosquito breeding sites, efforts in vector control, and local public health surveillance, preparedness, and response measures related to Chikungunya.

In comparing our baseline models with other recently-published works on Chikungunya 22, 35 and its vectors 36 , there are general agreements at large scales, albeit with smaller-scale differences. In Oceania, for example, our model (Fig. 1), the Chikungunya model by Nsoesie et al. 22 as well as the vector models by Kraemer et al. 36 all cover the same general suitability areas between India, southern Japan and northern Australia. However, the model by Nsoesie et al. 22 predicts comparably low environmental suitability in India (from where large numbers of Chikungunya cases have been reported, compare Fig. S8 and supplementary data), south-eastern China, southern Japan and northern Australia. When compared to the models by Kraemer et al. 36 , our model corresponds more closely to the Ä. Ägypter model than the Ä. Albopictus model for this region, but with lesser projected climatic potential for Chikungunya in the northern parts of India, where Chikungunya cases are currently less common (Fig. S8).

In Sub-Saharan Africa, all of these models predict high suitability in the area between roughly Senegal, the Ethiopian Plateau, the Congo Basin and the mouth of the Congo River, as well as Madagascar and a strip along the eastern coast between Kenya and Swaziland. Suitable areas also include parts of Angola and Zambia in the two vector models by Kraemer et al. 36 , while our model (Fig. 2) and the Ä. Ägypter model 36 predict higher suitability closer to the Sahara Desert in the north.

In Central America, all models agree on the Caribbean Islands as well as the coastal regions of the mainland being suitable for Chikungunya transmission. With the exception of the models by Mordecai et al. 35 , all models agree on Chikungunya or its vectors, respectively, being largely absent from the Savannahs and Steppes of inland-Mexico.

In North America, our model predicts relatively low over-all climatic potential for Chikungunya transmission. However, the areas of relatively higher suitability closely match the combined patterns of Ä. Ägypter und Ä. Albopictus distribution in the United States, as represented by the models by Kraemer et al. 36 While the model by Nsoesie et al. 22 appears to predict the US to be less suitable than all other models, those produced by Mordecai et al. 35 predict 3 weeks of potential transmission areas as far north as Edmonton (Canada). The latter is probably due to the omission of low-temperature effects on mosquito survival as a modelling parameter, as even short periods of hard frost can significantly increase mortality of diapausing and non-diapausing Aedes eggs 37 .

In South America, all models covering the region predict a wide-spread potential for Chikungunya and its vectors respectively. Complete absence of Chikungunya is predicted for the Andes, Atacama Desert and Patagonia by all models. The mechanistic models of Mordecai et al. 35 deviate from all other models by suggesting up to 5 consecutive months of potential transmission in the dry desert climates south of Trelew, Argentina as well as in a narrow strip along the western coast as far south as Los Ángeles, Chile. This is most likely due to the omission of precipitation and low-temperature limits as explanatory variables, as the very dry climate reduces availability of breeding sites for the vectors. In all other regions, Chikungunya transmission is possible in all models, though the distribution of relatively high and low suitability differs vastly among models.

In Europe, our baseline model (Fig. 5) appears to predict the locations of the recorded outbreaks in Italy and France much more accurately than the model by Nsoesie et al. 22 When compared with the Ä. Albopictus model from Kraemer et al. 36 , areas of very high climatic potential for Chikungunya transmission are more locally constrained in our model. Their vector model identifies suitable climatic conditions in Portugal and south-western Spain as well as nearly all coastal regions along the Mediterranean Sea. While many of these regions are not identified as highly climatically suitable areas for Chikungunya transmission in our model, it must be noted that they still represent a raised potential for Chikungunya transmission and should not be interpreted as low-risk areas.

To summarise, the two niche-type models based on Chikungunya occurrences, namely ours and the one by Nsoesie et al. 22 , anticipate less Chikungunya transmission in temperate regions than the other ones. This may simply be a surveillance artefact: current records of Chikungunya transmission in these areas are comparably sparse, possibly because Chikungunya is not generally expected in these regions by public health practitioners, which would mean that there is a gap in surveillance and, consequently, that our models under-estimate Chikungunya hazard in these areas. Conversely, perhaps more plausibly, it could mean that there may be additional effects of temperature that prevent Chikungunya transmission but not vector presence. It is important to note that while it is generally assumed that the Extrinsic Incubation Period (EIP) for Chikungunya is shorter than for Dengue, there are to our knowledge no systematic laboratory or field studies on how the EIP for Chikungunya changes at moderate to low temperatures. Even for Dengue, which is relatively well-studied, data on this is sparse and partially problematic 38 .

The novel models presented here demonstrate projected shifts in the climatic suitability for Chikungunya globally over the next century to identify regions with comparatively high hazards of Chikungunya transmission. The models project a net global increase in climate suitability for Chikungunya transmission by 2100, albeit with some important exceptions. Given the continued expectation for rapid global viral spread of Chikungunya alongside significant projected climatic changes over the next century, the models presented here can substantially contribute to integrated planning processes linking climate change adaptation with public health preparedness for mosquito-borne diseases.


Effects of climate change on humans

We are already experiencing the effects of a changing climate. Rising sea levels cause problems for people around the world. Nearly 4 in 10 people (39%) live within 100 kilometres from a shoreline and are at risk of flooding if sea levels continue to rise. 600 million of these people live in a &aposlow-level coastal zone&apos, and 200 million on a coastal flood plain.

Even if we cut emissions, sea levels will continue to rise until the year 2100. But, if we reduce emissions enough, we can slow the rate of increase. Many people will have to leave their homes, but the number will vary depending on how we act, by reducing global emissions and improving flood defences.

Floods can also happen when heavy rainfall overwhelms drainage systems or bursts river banks. In heavily concreted urban areas and cities, the effect is more severe because the water cannot sink directly into the soil. Flooding causes severe damage to buildings and transportation, which can be very costly and hard to recover. 

As our climate warms and rainfall patterns change, it may be harder to grow enough food in some areas. The climate will change which crops can grow in different regions. Some places may be able to grow new crops, but many places will experience reduced crop production, especially in hotter countries. 

Colder countries are likely to see higher yields because there will be a longer growing season and higher carbon dioxide concentrations. However, these effects may not last if warming continues in the longer term. More extreme weather events could also disrupt access to food, impacting transport from farms to shops, which can affect vulnerable people.

As you can see, climate change has a lot of effects, and they impact people around the world in different ways. The level of impact depends on the climate of the area and the wealth of the country. Climate change effects are &aposstress multipliers&apos, which means that they often make existing problems more severe. 

Let&aposs look at heatwaves, for example. We expect most regions will experience more intense heatwaves. In countries that are already hot, the human heat stress limits will be exceeded more often, which is dangerous. 

As another example, an increase in flooding is another danger. Countries that flood regularly, such as Bangladesh, are expected to see even more regular floods, putting more communities at risk.

This graph from Munich RE shows events causing loss are becoming more frequent.

If our climate continues to change, many parts of the world will become more challenging places to live. People may have to leave their homes. Climate is just one of many factors that influences human migration, but it will play an increasing role in the future. 


International Impacts

Climate change is very likely to affect food security at the global, regional, and local level. Climate change can disrupt food availability, reduce access to food, and affect food quality. [14] For example, projected increases in temperatures, changes in precipitation patterns, changes in extreme weather events, and reductions in water availability may all result in reduced agricultural productivity. Increases in the frequency and severity extreme weather events can also interrupt food delivery, and resulting spikes in food prices after extreme events are expected to be more frequent in the future. Increasing temperatures can contribute to spoilage and contamination.

Internationally, these effects of climate change on agriculture and food supply are likely to be similar to those seen in the United States. However, other stressors such as population growth may magnify the effects of climate change on food security. In developing countries, adaptation options like changes in crop-management or ranching practices, or improvements to irrigation are more limited than in the United States and other industrialized nations.

Any climate-related disturbance to food distribution and transport, internationally or domestically, may have significant impacts not only on safety and quality but also on food access. For example, the food transportation system in the United States frequently moves large volumes of grain by water. In the case of an extreme weather event affecting a waterway, there are few, if any, alternate pathways for transport. High temperatures and a shortage of rain in the summer of 2012 led to one of the most severe summer droughts the nation has seen and posed serious impacts to the Mississippi River watershed, a major transcontinental shipping route for Midwestern agriculture. This drought resulted in significant food and economic losses due to reductions in barge traffic, the volume of goods carried, and the number of Americans employed by the tugboat industry. The 2012 drought was immediately followed by flooding throughout the Mississippi in the spring of 2013, which also resulted in disruptions of barge traffic and food transport. [3] Transportation changes such as these reduce the ability of farmers to export their grains to international markets, and can affect global food prices.

Impacts to the global food supply concern the United States because food shortages can cause humanitarian crises and national security concerns. They also can increase domestic food prices.

Verweise

[1] USGCRP (2014). Hatfield, J., G. Takle, R. Grotjahn, P. Holden, R. C. Izaurralde, T. Mader, E. Marshall, and D. Liverman, 2014: CH. 6: Agri­culture. Climate Change Impacts in the United States: The Third National Climate Assessment, J. M. Melillo, Terese (T.C.) Richmond, and G. W. Yohe, Eds., U.S. Global Change Research Program, 150-174.

[3] USGCRP (2014). Ziska, L., A. Crimmins, A. Auclair, S. DeGrasse, J.F. Garofalo, A.S. Khan, I. Loladze, A.A. Pérez de León, A. Showler, J. Thurston, and I. Walls, 2016: CH. 7: Food Safety, Nutrition, and Distribution. The Impacts of Climate Change on Human Health in the United States: A Scientific Assessment. U.S. Global Change Research Program, Washington, DC, 189–216.

[6] CCSP (2008). The Effects of Climate Change on Agriculture, Land Resources, Water Resources, and Biodiversity in the United States. A Report by the U.S. Climate Change Science Program and the Subcommittee on Global Change Research. Backlund, P., A. Janetos, D. Schimel, J. Hatfield, K. Boote, P. Fay, L. Hahn, C. Izaurralde, B.A. Kimball, T. Mader, J. Morgan, D. Ort, W. Polley, A. Thomson, D. Wolfe, M. Ryan, S. Archer, R. Birdsey, C. Dahm, L. Heath, J. Hicke, D. Hollinger, T. Huxman, G. Okin, R. Oren, J. Randerson, W. Schlesinger, D. Lettenmaier, D. Major, L. Poff, S. Running, L. Hansen, D. Inouye, B.P. Kelly, L Meyerson, B. Peterson, and R. Shaw. U.S. Environmental Protection Agency, Washington, DC, USA.

[7] NOAA (2014). National Marine Fisheries Service. Fisheries of the United States, 2014. NOAA Current Fishery Statistics No. 2014.


Klimawandel

The directory provides links to web-accessible resources in categories of relevance to policymaking. Links to climate change portals of UNEP/WHO and other UN agencies are in Section 9. Selected links to other organizations, e.g. academic/research institutes, government and civil society are in Section 10.

Policy brief

Since 1988, the United Nations Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) has reviewed scientific research, and provided governments with summaries and advice on climate problems. In its most recent report, the IPCC concludes that the average temperature of the earth's surface has risen by 0.6 °C since the late 1800s. It is expected to increase by another 1.4–5.8 °C by the year 2100 – a rapid and profound change. Even if the minimum predicted increase takes place, it will be larger than any century-long trend in the last 10 000 years. The principal reason for the global increase in temperatures is a century and a half of industrialization, with the burning of ever-greater quantities of oil, gasoline, and coal the cutting of forests and use of certain farming methods.

Climatic changes already are estimated to cause over 150,000 deaths annually.

That estimate includes deaths as a result of extreme weather conditions, which may be occurring with increased frequency. Changes in temperature and rainfall conditions also may influence transmission patterns for many diseases, including water-related diseases, such as diarrhoea, and vector-borne infections, including malaria. Finally, climate change may affect patterns of food production, which in turn can have health impacts in terms of rates of malnutrition. There is further evidence that unmitigated greenhouse gas emissions would increase disease burdens in the coming decades. The risks are concentrated in the poorest populations, who have contributed the least to the problem of greenhouse gas emissions.

Over a decade ago, most countries joined an international treaty – the United Nations Framework Convention on Climate Change – to begin to consider what can be done to reduce global warming and to cope with whatever temperature increases are inevitable.

In 1997, the Kyoto Protocol, which has more powerful (and legally binding) measures, was developed by governments as an addition to the treaty. This protocol came into force on 16 February 2005. The Kyoto Protocol is signed by 128 nations, and commits the participating industrialized countries to cut emissions of greenhouse gases by over 5% below 1990 levels by the period 2008-2012.

In addition to addressing the root causes of climate change, it is also important to take action to adapt to a changing climate. This includes actions that immediately improve the health of the poorest communities and also to reduce their vulnerability to climate change effects in the future.


Oceans darken

Climate change will increase precipitation in some regions of the world, resulting in stronger-flowing rivers. Stronger river currents stir up more silt and debris, which all eventually flows into the ocean and makes the ocean more opaque. Regions along the coast of Norway have already experienced increasingly darker and murkier ocean water with increased precipitation and snow melt in recent decades. Some researchers have speculated that the murkiness is responsible for changes in regional ecosystems, including a spike in jellyfish populations.


A review of the combined effects of climate change and other local human stressors on the marine environment

Climate change (CC) is a key, global driver of change of marine ecosystems. At local and regional scales, other local human stressors (LS) can interact with CC and modify its effects on marine ecosystems. Understanding the response of the marine environment to the combined effects of CC and LS is crucial to inform marine ecosystem-based management and planning, yet our knowledge of the potential effects of such interactions is fragmented. At a global scale, we explored how cumulative effect assessments (CEAs) have addressed CC in the marine realm and discuss progress and shortcomings of current approaches. For this we conducted a systematic review on how CEAs investigated at different levels of biological organization ecological responses, functional aspects, and the combined effect of CC and HS. Globally, the effects of 52 LS and of 27 CC-related stressors on the marine environment have been studied in combination, such as industrial fisheries with change in temperature, or sea level rise with artisanal fisheries, marine litter, change in sediment load and introduced alien species. CC generally intensified the effects of LS at species level. At trophic groups and ecosystem levels, the effects of CC either intensified or mitigated the effects of other HS depending on the trophic groups or the environmental conditions involved, thus suggesting that the combined effects of CC and LS are context-dependent and vary among and within ecosystems. Our results highlight that large-scale assessments on the spatial interaction and combined effects of CC and LS remain limited. More importantly, our results strengthen the urgent need of CEAs to capture local-scale effects of stressors that can exacerbate climate-induced changes. Ultimately, this will allow identifying management measures that aid counteracting CC effects at relevant scales.

Schlüsselwörter: Adaptation and mitigation to climate change Cumulative effect assessment Ecosystem-based management Multiple stressors Spatially explicit assessment Systematic review.

Copyright © 2020 Die Autoren. Herausgegeben von Elsevier B.V. Alle Rechte vorbehalten.

Interessenkonflikt-Erklärung

Declaration of competing interest The authors declare that they have no known competing financial interests or personal relationships that could have appeared to influence the work reported in this paper.