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Neue Studie: Worst-Case-Klimaszenarien zeigen starke Klimaerwärmung

08.07.2011 von Prof. , ETH Zürich

Wie würde sich das Klima entwickeln, wenn wir von einem hohen Bevölkerungswachstum, einem hohen Energieverbrauch pro Kopf und einem hohen Anteil fossiler Energieträger in der Zukunft ausgehen? Wir (eine ETH-Forschungsgruppe und eine Forschungsgruppe des US-National Center for Atmospheric Research) sind dieser Frage nachgegangen und haben dazu kürzlich einen wissenschaftlichen Artikel publiziert.

Die ganze Welt spricht von Massnahmen zum Klimaschutz, um die Klimaerwärmung auf 2°C gegenüber dem vorindustriellen Zustand (etwa 1850) zu beschränken. Einige Staaten argumentieren sogar für 1.5°C, um negative Auswirkungen zu verhindern. Man könnte meinen, dass alle Staaten nun tatsächlich versuchen, mit diversen Massnahmen die Klimaerwärmung auf diese maximale 2°C Erwärmung zu beschränken. Dem ist aber zumindest im Moment nicht so.

Tatsache ist, dass die weltweiten CO₂-Emissionen letztes Jahr einen neuen Rekordwert erreicht haben, und dass wir uns am obersten Rand des Spektrums aller Szenarien bewegen. Nehmen die CO₂-Emissionen weiterhin so zu, so ist mit einer Klimaerwärmung weit über 2°C  zu rechnen. Klimasimulationen gibt es dazu aber kaum.

Ohne Gegenmassnahmen könnte Klima bis zu 5°C wärmer werden

Wir haben deshalb Szenarien erarbeitet, die auf der aktuellen Situation des CO₂-Ausstosses basieren, kombiniert mit Annahmen für ein hohes Bevölkerungswachstum mit hohem Energieverbrauch pro Kopf und einem Energiemix, der auch in Zukunft von fossilen Brennstoffen dominiert ist. Diese Annahmen sind pessimistisch, aber plausibel.

Wir konnten zeigen, dass das Resultat einer solchen Entwicklung eine globale Klimaerwärmung von bis zu 5.1°C gegenüber 1990 wäre. Also eine etwa um 2°C stärkere Klimaerwärmung, als die höchsten IPCC-Szenarien im gleichen Modell vorsehen! Zu denken gibt auch, dass unser Modell vor allem in hohen Breiten und über Land noch deutlich höhere Temperaturanstiege vorsieht. Schwierig abzuschätzen ist momentan, wie gross die Rückkopplungen zwischen den klimatischen Einflüssen und dem Kohlenstoffkreislauf sind. Sollten diese stärker sein als im Modell, dann könnte die Klimaerwärmung noch deutlich höher liegen.

Szenarien zeigen die Bandbreite der Entwicklung auf

Einmal mehr Panikmache, werden einige Leser wohl denken. Dem ist aber keineswegs so. Der Zweck von Szenarien ist, ein breites Spektrum von Möglichkeiten zu testen. Szenarien sollten nicht völlig unrealistisch sein, aber sie sollten den grösstmöglichen Bereich abdecken, der plausibel ist. Ist der Szenarien-Bereich zu eng, dann kann es kritisch werden. Die Feuerwehr hat Szenarien für einen Grossbrand in einem Einkaufszentrum, Krisenstäbe haben Szenarien für Erdbeben, «Rot nähert sich von Osten» hiess das Szenario noch vor wenigen Jahren bei der Schweizer Armee. Niemand hofft, dass diese Szenarien eintreten, aber sie können helfen zu sehen, wo die Schwachpunkte im System sind, und wie damit umgegangen werden kann. Hätte man in Fukushima ein Szenario für ein starkes Erdbeben mit Tsunami betrachtet und entsprechende Baumassnahmen ergriffen, dann hätte das Unglück im Kernkraftwerk vielleicht verhindert werden können.

Keine Schwarzmalerei, sondern Hilfestellung für Entscheide

Unsere Studie sagt also nicht, dass unser pessimistisches Klimaszenario wahrscheinlicher ist als andere. Unser Ziel war einerseits, das Verhalten des Klimamodells in extremen Situationen zu testen, und andererseits Daten bereitzustellen, mit denen sich Auswirkungen von solchen Szenarien z.B. auf Ökosysteme, Tourismus oder Wasserverfügbarkeit abschätzen lassen. Damit wird sichtbar, welche Systeme verwundbar sind.

Ob ein solch extremes Szenario Realität werden könnte, hängt von unseren Entscheidungen ab. Tatsache ist aber, dass die CO₂-Emissionen trotz der Wirtschaftskrise massiv steigen. Die Schweiz wird ihre im Kyoto-Protokoll festgelegten CO₂-Reduktionsziele 2008 bis 2012 voraussichtlich verfehlen. Mit dem Ausstieg aus der Atomkraft werden die Stimmen für Gaskraftwerke laut. Und die Politik bezeichnet ein Klimaabkommen bei den Verhandlungen in Durban im kommenden Dezember schon jetzt als unwahrscheinlich. Selbst unverbesserliche Optimisten werden damit zugeben müssen, dass die neuen Szenarien vielleicht nicht so weit hergeholt sind.

Weiterführende Informationen

Link zum publizierten Artikel >hier (pdf, 1.2 MB)

Die Studie wurde von diversen Zeitschriften und Onlineportalen in die Berichterstattung aufgenommen. Hier eine Auswahl:

Zum Autor

Reto Knutti ist Professor für Klimaphysik an der ETH Zürich. Persönliches Zitat und Biografie

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Kommentare (17) >Alle Kommentare aufklappen>Alle Kommentare zuklappen

@ Ben Palmer
Der von Ihnen zitierte Blog bringt seit Jahren Beiträge, die den Einfluss des CO2 auf das Klima bezweifeln. Wenn die Autoren dafür Belege anführen könnten, die auch noch das riesige und ständig weiter zunehmende Geflecht von sich gegenseitig bestätigenden Beobachtungen für die dominierende Rolle des CO2 widerlegen würden, dann wäre das ja eine wissenschaftliche Sensation.
Das leisten die Blogbeiträge nicht. Die Klimaforschung hat einen Einwand nach dem anderen von dieser Seite widerlegt und den Autoren immer wieder gravierende handwerkliche Fehler nachgewiesen – das dürfte auch der Grund dafür sein, dass sie nicht in den wissenschaftlichen Zeitschriften publizieren. Die MWP wurde z.B. in einer Fülle von wissenschaftlichen Arbeiten untersucht. Eine kurze Übersicht und eine Einordnung der von Ihnen zitierten Arbeit finden Sie hier: http://www.skepticalscience.com/hockey-stick-own-goal.html

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“es war noch nie so warm wie heute”

“In light of these findings, it would appear that the peak warmth of the MWP [Medieval Warm Period] at Lake Joux exceeded that of the CWP [Current Warm Period] at that location by something on the order of 0.4-1.0°C, in harmony with similar findings obtained at numerous other locations around the world that we have documented in our Medieval Warm Period Project. And these observations clearly indicate that temperatures even warmer than those of the present can occur with much less CO2 in the air than there is today, suggesting that there is no compelling reason to attribute earth’s current level of warmth to the atmosphere’s current high CO2 concentration.”

Magny, M., Peyron, O., Gauthier, E., Vanniere, B., Millet, L. and Vermot-Desroches, B. 2011. Quantitative estimates of temperature and precipitation changes over the last millennium from pollen and lake-level data at Lake Joux, Swiss Jura Mountains. Quaternary Research 75: 45-54.
http://www.co2science.org/articles/V14/N24/C2.php

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Was ich meinte mit dem Hinweis auf Arktis/Antarktis:

Antarktis: Anfangs hiess es, Arktis wird wärmer, Antarktis nicht. Dies sei völlig im Einklang mit den “Klimamodellen”. Dann kam plötzlich die Behauptung, in der Antarktis werde es auch wärmer. Dies sei völlig im Einklang mit den “Klimamodellen”.
Dann brach ein Stück Eis von der westantarktischen Halbinsel ab, das war natürlich ein “Beweis” für die Erwärmung (hat natürlich nichts mit Strömungen zu tun, ist ja klar)

Arktis: Von den Eisbären möchte ich gar nicht erst anfangen. Es heisst ja, die Abnahme des Eises sei ein klarer Beweis für die Klimaerwärmung und habe es noch nie so gegeben. Berichte aus den 30er und 40er Jahren, die ebenso einen deutliche Abnahme des arktischen Eises berichteten, wurden unter den Teppich gekehrt. Ebenso Arbeiten, die die Abnahme der Eisbedeckung mit Änderungen von Winden/Strömungen erklären. D.h. das Eis wird einfach in wärmere Gewässer abgetrieben.

Aber so sind wir unbedarften Laien halt. Wir denken eine Erwärmung der Luft um 0.1 °C hat nullkomma gar keinen Einfluss auf das Eis. Wir glauben halt naiverweise, die Eisbedeckung ist abhängig 1. von der Wassertemperatur 2. wo es das Eis hintreibt 3. von der Strahlung …. 8765. von der Lufttemperatur. Deshalb brauchen wir die Spitzenforschung.

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@ Martin Holzherr
Schwierigkeiten beim Ausstieg aus fossilen Energien kann man viele aufzählen, wie bei jedem Technologiewechsel. Speziell ist nur unsere enorme Abhängigkeit in vielen Bereichen. Dafür haben wir für die Umstellung einige Dekaden Zeit – sofern wir jetzt beginnen. Im Rückblick kann man sich klarmachen, welche enormen Leistungen entwickelte Volkswirtschaften in so einem Zeitraum vollbringen können. Dies ist der Grund, warum Ökonomen – nicht nur Nicholas Stern sondern auch McKinsey-, Oxford- oder ETH- Ökonomen die Bilanz des Umstiegs positiv bewerten. Das “weiter wie bisher” kostet mehr und bedroht vor allem zukünftige Generationen.

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@ Roger Meier
Die Auswirkungen des Klimawandels in der Arktis und Antarktis wurden im International Polar Year ausgiebigst mit grossem Aufwand von internationalen Teams erforscht, hier finden Sie eine kurze Zusammenfassung: http://www.icsu.org/news-centre/press-releases/press-releases-2011/ipy-summary-release/polar-research-boosts-understanding-of-our-climate-global-environment/
Die Auswirkungen sind so gravierend und im Detail belegt, dass irgendwelche Relativierungen absurd sind.
Ähnliches liesse sich zu den anderen von Ihnen genannten Einwänden vorbringen.

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“44 Zitate aus den letzten 10 Jahren intensiver weltweiter Spitzen-Forschung”

Ja, die weltweite intensive Spitzenforschung hat ja Highlights wie die Hockeystick-Kurve hervorgebracht.
Andererseits hat sie noch nicht genau herausgefunden, wieso es seit 10 Jahren nicht mehr wärmer wird, aber sie kennt das Klima im Jahr 2100. Und bezüglich der arktischen Meereseis-Ausdehnung schneidet ihre Prognose regelmässig schlechter ab als die Prognose der WUWT-Leser. Oder die irrwitzigen Prognosen des Klimawandel-Forschungsinstitutes von Potdsdam. Oder die unsinnigen Aussagen der antarktischen Eisausdehnung, oder die Behauptungen “es war noch nie so warm wie heute” oder “es ist noch nie so schnell warm geworden wie heute”, oder oder oder…

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Zitat: Was kann ich persönlich tun, wie könnte ich in unserer Gemeinde initiativ werden (lokale Initiativen sind bisher am erfolgreichsten), welche Kandidaten für die kommenden Wahlen kämpfen glaubwürdig für eine Abkehr von unserem gefährlichen Emissionskurs.

Was kann ich persönlich tun? Weniger Fleisch und Schokolade essen und mehr Busse tun für meine Klimavergehen? (
Kosumverweigerung gelernt von den Aktionen gegen das Apartheidregime in Südafrika.) Ist das die Antwort auf das Klimaproblem?

Nein, das ist Teil des Problems. Es braucht keinerlei Verzicht und Busse, denn es genügen schon CO2-freie Energiequellen. Nur – und das ist wiederum Teil des Problems – heute gibt es keine überzeugenden Alternativen zu den fossilen Energien, auch wenn das selbst bekannte Klimawissenschaftler wie Stefan Rahmstorf behaupten.

Leute wie der Klimaökonom Nicholas Stern, die uns weismachen wollten alles sei nur eine Sache des politischen Willens und der Übergang in die postfossile Gesellschaft sei so teuer wie der Verzicht auf das tägliche Bier oder die Packung Zigaretten haben uns in die Irre geführt. Und haben Gruppierungen wie Greenpeace Auftrieb gegeben, die gegen alles ausser Windturbinen und Solarpanels sind – also gegen AKW’s und gegen Kohlendioxidabscheidung und Speicherung von CO2 aus Kohlekraftwerken.

Natürlich ist alles auch und vor allem eine Sache der Einschätzung. Viele – auch Grüne – halten (wenn auch ungesagt) das Klimaproblem für so akut wie das Waldsterben.

Vielleicht ist es gar nicht so schwierig die Klimawende – ja Klimawende, nicht Energiewende – herbeizuführen. Sollte es in 10 Jahren deutlich werden, dass CO2-Emissionen aus Kohlekraftwerken und anderen Quellen uns wirklich eine verheerende Zukunft bescheeren genügen ein paar massive Anschläge von den noch zu gründenden Fossil Warriors um Kohlekraftwerke ohne CCS vom Netz zu nehmen.

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“Nach der Lektüre dieser sachlichen und höchst professionellen aber vielleicht gerade deswegen besonders beunruhigenden Arbeit kann man den folgenden Fragen nicht ausweichen: Was kann ich persönlich tun, wie könnte ich in unserer Gemeinde initiativ werden (lokale Initiativen sind bisher am erfolgreichsten) ….”

Ich habe es in einem Kommentar schon angedeutet: Dort völlig auf CO2-Emissionen verzichten, wo sie absolut unnötig sind:

Diesen Blog schliessen und alle Blogger dazu auffordern, ihren PC nicht mehr zu benutzen (man kann auch ohne PC leben). “Globale” Massenveranstaltungen abschaffen, wie Fussballweltmeisterschaften, olympische Spiele, Klimakonferenzen, World Economic Forum, Pop-Konzerte, G8- und G20-Gipfel.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 1 Daumen runter 1

Zweifler müssten schon zeigen, wo sie andere Daten vorschlagen als die in dieser bestmöglichen Zusammenschau verwendeten ( 44 Zitate aus den letzten 10 Jahren intensiver weltweiter Spitzen-Forschung). Auch diverse Beschwichtigungen überzeugen nicht. Die bekannten fossilen Vorkommen genügen – wie in der Arbeit erwähnt – um bei ihrer Verbrennung die Gefahr von zusätzlichem Freisetzen von CO2 und Methan und damit das Extrem-Emissions-Szenario zu riskieren. Dabei ist das Abschmelzen der Eisschilde, ein weiteres grosses Gefährdungspotential noch gar nicht berücksichtigt. Ein Verweis auf Chinesen und Amerikaner wäre erst glaubwürdig, wenn wir wenigstens die bescheidenen und völlig ungenügenden Kyoto-Verpflichtungen einhalten könnten. Nach der Lektüre dieser sachlichen und höchst professionellen aber vielleicht gerade deswegen besonders beunruhigenden Arbeit kann man den folgenden Fragen nicht ausweichen: Was kann ich persönlich tun, wie könnte ich in unserer Gemeinde initiativ werden (lokale Initiativen sind bisher am erfolgreichsten), welche Kandidaten für die kommenden Wahlen kämpfen glaubwürdig für eine Abkehr von unserem gefährlichen Emissionskurs. Überzeugende Beispiele gibt es zum Glück genug.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 3 Daumen runter 2

Jetzt habe ich doch eine teilweise Antwort auf meine Fragen bezüglich Zusammenhang zwischen CO2-Emissionen und Temperatur gefunden, es scheint sich um eine lineare Beziehung zu handeln:

“Matthews and colleagues show that despite these uncertainties, each emission of carbon dioxide results in the same global temperature increase, regardless of when or over what period of time the emission occurs.

These findings mean that we can now say: if you emit that tonne of carbon dioxide, it will lead to 0.0000000000015 degrees of global temperature change.

If we want to restrict global warming to no more than 2 degrees, we must restrict total carbon emissions — from now until forever — to little more than half a trillion tonnes of carbon, or about as much again as we have emitted since the beginning of the industrial revolution.”

Wenn wir also das 2°C Ziel erreichen wollen, dürfen wir nur noch einmal so viel Emissionen produzieren, wie wir seit Beginn der industriellen Revolution emittiert haben. Es gibt viel zu tun, packen wir’s an! Eliminieren wir alles überflüssige, um wenigstens noch Nahrungsmittel und Gesundheitswesen zu erhalten. Mein Aufruf geht insbesondere an alle Surfer und Blogger: hört sofort auf mit diesem überflüssigen Aktivitäten die dazu beitragen die Hölle zu heizen. Nicht nur die Produktion von Halbleiterkomponenten und Plastikgehäusen trägt zur CO2-Emission bei, sondern auch der Betrieb von Hunderten von Millionen von PCs, Servern und Suchmaschinen. Wenn es wirklich um’s Überleben geht, müssen wir auf solche Spielereien verzichten.

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@Kommentar von Roger Meier. 09.07.2011, 12:39

Und ich sage, im Jahr 2367 wird es 6.3 K kälter als im Jahr 2100? Da stimmen sie ja zu 100% mit Professor Knutti überein.

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Gut. Und ich sage, im Jahr 2367 wird es 6.3 K kälter. Garantiert.

So What

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@ Roger Meier:

Die Erwärmung bezieht sich auf das Jahr 2100 gegenüber heute.
Die Unsicherheit für die globale Temperatur in solchen Szenarien beträgt rund 50%, wenn alle Rückkopplungen inkl. Unsicherheiten im Kohlenstoffkreislauf berücksichtigt werden (http://www.iac.ethz.ch/people/knuttir/papers/knutti08jc.pdf )

In einem nicht technischen Blog Beitrag von 2000 bis 3000 Zeichen lassen sich kaum alle Aspekte diskutieren, und ich habe mich hier auf den Nutzen von Szenarien fokussiert. Aber sie finden auf meiner Webseite mehr zu Unsicherheiten und Wahrscheinlichkeiten in Klimamodellen und in Szenarien als zu jedem anderen Klima-Aspekt.

Beispiele:

http://www.cgd.ucar.edu/ccr/knutti/papers/knutti03cd.pdf

http://www.cgd.ucar.edu/ccr/knutti/papers/furrer07grl.pdf

http://www.cgd.ucar.edu/ccr/knutti/papers/tomassini07jc.pdf

http://www.iac.ethz.ch/people/knuttir/papers/tebaldi07ptrsa.pdf

http://www.iac.ethz.ch/people/knuttir/papers/knutti08jc.pdf

http://www.iac.ethz.ch/people/knuttir/papers/knutti08ptrs.pdf

http://www.iac.ethz.ch/people/knuttir/papers/tomassini10cc.pdf

http://www.iac.ethz.ch/people/knuttir/papers/knutti10jc.pdf

In Annahme dass kaum jemand das alles lesen will: hier ist ein Versuch, das Thema Unsicherheit in Modellen und Szenarien für ein breiteres Publikum zugänglich zu machen:

Hotter or not? Should we believe model predictions of future climate?

http://www.iac.ethz.ch/people/knuttir/papers/knutti08significance.pdf

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@Ben Palmer:

CO2 ist nicht der einzige Einfluss auf das Klima, und die Szenarien machen keine Annahme wie gross der Einfluss von CO2 ist. Das Szenario schreibt nur CO2 Emissionen vor, die Klimaantwort wird durch die Physik im Modell berechnet.

Selbst wenn alle Emissionen auf einen Schlag gestoppt werden, nimmt die Erwärmung über Jahrhunderte nur langsam ab. Der Grund ist, dass ein Teil des anthropogenen CO2 über Jahrhunderte in der Luft bleibt, und dass das System langsam reagiert (oder etwas physikalischer dass die heutige Temperatur nicht im Gleichgewicht ist mit dem Strahlungsantrieb). Wir haben dies vor einigen Jahren gezeigt:

http://www.iac.ethz.ch/people/knuttir/papers/solomon09pnas.pdf

http://www.nzz.ch/nachrichten/wissenschaft/co2_klima__1.1791427.html

http://www.iac.ethz.ch/people/knuttir/presentations/sonntagszeitung_jan2009.pdf

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“Ob ein solch extremes Szenario Realität werden könnte, hängt von unseren Entscheidungen ab”
Ich bin mir da nicht sicher. Es besteht ja (natürlich rein theoretisch…) die Möglichkeit, dass Ihre Berechnungen falsch sind. Das ist aber natürlich unwahrscheinlich, da man alle Mechanismen des Klimas kennt und sich in Vergangenheit ja nur selten geirrt hat was solche Prognosen betrifft.

Einen Zeithorizont sollten Sie aber schon angeben für Ihr 5.1 °C Erwärmung, sonst ist es eine gar schwammige Aussage. Oder vielleicht noch eine Genauigkeit dieses Wertes, das haben wir damals früher noch so gemacht, ist aber nicht mehr so in Mode heute.

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Sehr geehrter Herr Professor Knutti,

ein Szenario für eine extreme künfitge Klimaentwicklung durch den Verbrauch fossiler Rohstoffe macht nur Sinn, wenn
1) der Energie- und Rohstoffbedarf für einen solchen Verbrauch besteht
2) genügend Öl, Gas und Kohle überhaupt vorhanden sind
3) die Preise für das zu fördernde Öl, Gas und die Kohle tragbar sind.
4) Es keine kostengünstigen und/oder praktikablen Alternativen zu Öl, Gas und Kohle gibt

Zu 1) Die (Zitat) Annahmen für ein hohes Bevölkerungswachstum mit hohem Energieverbrauch pro Kopf … scheinen mir plausibel, weniger was das Bevölkerungswachstum angeht, jedoch sicher was den zukünftig viel höheren Energieverbrauch pro Weltbürger betrifft. China und Indien mit einem durchschnittlichen Wirtschaftswachstum pro Jahr von mehr als 6 % das mit einem mindestens eben so starken Zunahme im Energieverbrauch einhergeht, machen es vor – und warum soll Afrika zukünftig nicht auch so stark wachsen?

Zu 2) Erdgas und Kohle hat es wohl noch genug. Zudem sind heute auch unkonventionelle Erdgasressourcen (Schiefergas) kostengünstig förderbar.

Zu 3) Die Erdölpreise sind heute schon so hoch, dass sie die Wirtschaftsentwicklung gefährden. Der Kohlepreis ist in den letzten Monaten deutlich gestiegen, gerade auch im Kohleland China (Zitat)Anders als früher sei der Hauptgrund [für die Blackouts (Strom)] nicht ein Kapazitätsengpass, sondern der hohe Kohlepreis. Seit März vergangenen Jahres sei er im Spotmarkt um 21 Prozent gestiegen. Hier sehe ich eine Bremse, die sie nicht berücksichtigt haben.

Zu 4) Momentan kann nur mit Kohlekraftwerken ein 6%-iger Zubau an Kapazität pro Jahr erreicht werden: China baut in einem Jahr soviel Kohlekraftkapazität wie mit AKW’s in 10 Jahren und Windkraft liefert nur 2% der chin.Energie.
Dass es 2050 immer noch keine Alternative gibt ist aber…

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Es scheint, dass diese Szenarien davon ausgehen, dass CO2 die alleinbestimmente Einflussgrösse ist, die die Temperatur unseres Planeten bestimmt.

Was ergäbe das Szenario, wenn innerhalb eines Jahres alle anthropogenen CO2 Emission gestoppt würden. Wie lange würde es dann dauern, bis die Temperatur den Normalwert erreicht?

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