(Forum für Zukunftsenergien e.V.) – Wie können die im Verkehrssektor gesteckten Klimaziele erreicht werden? In Bezug auf einen Wechsel des Antriebs bzw. des Kraftstoffes wird häufig von einem notwendigen Technologiemix gesprochen. Über das Potenzial von E-Fuels als einer möglichen Technologieoption, diskutierte der Arbeitskreis „Energie & Verkehr“ am 23. Oktober 2019 und erörterte die notwendigen Rahmenbedingungen, um den Markthochlauf zu ermöglichen.

Es sei unbestritten, dass die batterieelektrische Mobilität in einigen Anwendungsbereichen, wie der Luft- und Schifffahrt sowie in Teilen des Schwerlastverkehrs, nicht sinnvoll bzw. derzeit nicht möglich sei, betonte RDir Dr. Hendrik Haßheider, Referatsleiter G 22 – Alternative Kraftstoffe und Antriebe, Infrastruktur, Energie im Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur. Dort könnten alternative Kraftstoffe wie E-Fuels eine sinnvolle Anwendung finden. In Bezug auf deren Markthochlauf gebe es derzeit jedoch noch drei große Herausforderungen, die zu meistern seien. Zum einen sei Power-to-X eine komplexe Technologie, etliche Aspekte bedürften noch einer Klärung. Die Erfahrungen im „Labor-Maßstab“ reichten nicht aus, es käme darauf an, Erfahrungen mit einer Hochskalierung zu sammeln. Die augenblicklich hohen Kraftstoffpreise stellten eine weitere Herausforderung dar – eine deutliche Degression sei aber wahrscheinlich, so Dr. Haßheider. Schließlich sei die Energieintensivität bei der Herstellung von E-Fuels die dritte große Herausforderung. Eine Abschätzung des Potenzials von E-Fuels falle darüber hinaus schwer – eine präzise Aussage dazu sei mit großen Unsicherheiten verbunden. So gebe es weltweit zahlreiche gute Produktionsregionen für E-Fuels, deren Kapazität werde allerdings auch weltweit nachgefragt.

Mit ihrem Klimaschutzprogramm 2030 zur Umsetzung des Klimaschutzplans 2050 gebe die Bundesregierung nun den Rahmen für den Markthochlauf vor. So werde auf EU-Ebene eine industriepolitische Initiative zum Aufbau einer E-Fuel-Versorgung gestartet und bis Ende des Jahres eine Nationale Wasserstoffstrategie erarbeitet. Mögliche Instrumente seien dabei verschiedene Förderprogramme zur Schaffung eines Angebots und eine Anreizung der Nachfrage durch Quoten und CO2-Bepreisung.

Der Geschäftsführer des Verbands der Automobilindustrie e.V. sowie Kurator des Forum für Zukunftsenergien e.V., Dr. Kurt-Christian Scheel, hob in seinem Statement hervor, dass eine vollständige Elektrifizierung des Verkehrssektors zum Erreichen der Klimaschutzziele wirtschaftlich und zeitlich nicht zu empfehlen sei. Für den Bereich „Luft- und Schifffahrt“ sowie für den Schwerlastverkehr seien vielmehr E-Fuels erforderlich. Mit der neuen CO2-Flottenregulierung und der Renewable Energy Directive II (RED II) gebe es allerdings zwei nicht aufeinander abgestimmte Regulierungsmaßnahmen. Bei der nationalen Umsetzung der RED II setze sich der VDA u.a. für ambitionierte Zielquoten und eine Unterquote für E-Fuels ein, in Bezug auf die CO2-Flottenregulierung schlage man eine freiwillige Anrechnung von E-Fuels vor.

Dr. David Bothe, Associate Director bei Frontier Economics Ltd., erläuterte, dass eine Defossilisierung ohne alternative Kraftstoffe und Power-to-X aus verschiedenen Gründen wohl nicht gelingen werde. So seien E-Fuels trotz Umwandlungsverlusten aus Systemsicht günstiger als eine Elektrifizierung, da z.B. bestehende Infrastrukturen genutzt werden könnten. Zudem seien chemische Energieträger in vielen Anwendungsbereichen alternativlos. Auch beim Thema „Akzeptanz“ seien E-Fuels durch den geringeren Netzausbaubedarf und aufgrund der Erhaltung der Wahlfreiheit für den Kunden im Vorteil gegenüber einer überwiegenden Elektrifizierung. Zusätzlich brauche ein vorschneller Austausch der Fahrzeugflotte das noch zur Verfügung stehende Emissionsbudget ineffizient auf und sei daher nicht nachhaltig. Nicht zuletzt sei eine Energiewende, die in die internationale Arbeitsteilung eingebunden werden kann, nur in dieser Form umsetzbar und biete industrie- und geopolitisch zahlreiche Chancen. Daher sei es geboten, mit einer konzertierten Aktion von Industrie, Politik und Verbrauchern kurzfristig in den Markthochlauf einzusteigen, so Dr. Bothe.

Head of Strategy and Business Development Hydrogen Solutions bei der Siemens AG, Ilona Dickschas, unterstrich in ihrem Statement, dass Power-to-X und die Sektorenkopplung essentielle Bausteine für das Erreichen der Klimaschutzziele seien. Erneuerbare Kraftstoffe könnten durch ihre gute Transportfähigkeit einen wichtigen Beitrag leisten. Dabei sei die notwendige Elektrolysetechnologie bereits soweit fertig entwickelt, dass sie nun im industriellen Maßstab skaliert werden könnte, womit die Basis für E-Fuels gelegt sei – diese Chance dürfe laut Dickschas nicht vergeben werden.

An der anschließenden Podiumsdiskussion beteiligten sich Dr. Christoph Ploß, MdB (CDU/CSU), Oliver Luksic, MdB (FDP), und Jörg Cezanne, MdB (Die Linke), unter Moderation von MR Helge Pols, Referatsleiter G 20 – Grundsatzfragen der klimafreundlichen Mobilität und Klimakabinett im Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur sowie ehrenamtlicher Vorsitzender des Arbeitskreises „Energie & Verkehr“. Die Abgeordneten waren sich einig, dass E-Fuels zumindest für Luft- und Schifffahrt sowie Schwerlastverkehre sinnvoll und notwendig seien. Darüber hinaus stellte Dr. Ploß insbesondere heraus, dass es ein großer Vorteil sei, bestehende Infrastrukturen weiterhin nutzen zu können – eine sofortige Umstellung des Fahrzeugparks sei zudem nicht nachhaltig. Ein Einsatz von E-Fuels im Luftverkehr biete die Chance, das Fliegen nicht verbieten zu müssen, sondern klimaneutral zu machen. Dabei dürfe man auch nicht kategorisch Anwendungsbereiche für E-Fuels beschränken – nur mit Offenheit könne man die notwendigen Investitionen anreizen. Am Ende sei es entscheidend, dass die Pariser Klimaziele erreicht würden – mit welchen Technologien, das dürfe von der Politik nicht aus ideologischen Gründen vorgegeben werden.

Luksic unterstütze Dr. Ploß grundsätzlich in seinen Aussagen zur Bedeutung der E-Fuels, kritisierte jedoch, dass die Bundesregierung in ihren Entscheidungen eher in Richtung Elektrifizierung tendiere. Wie auch Dr. Ploß betonte er die durch E-Fuels gebotene geopolitische Chance bei einer internationalen Arbeitsteilung. Für ihn sei es klar, dass die deutsche Wirtschaft auch in die Batterieherstellung investieren müsse. Jedoch sei es aus industriepolitischer Sicht nicht sinnvoll, einseitig auf eine Technologie zu setzen – erst recht vor dem Hintergrund, dass die deutsche Automobilindustrie stark auf den Verbrennungsmotor fokussiert sei.

Cezanne hob die Bedeutung von E-Fuels zur Emissionsminderung in der Luft- und Schifffahrt hervor. Er plädierte allerdings für eine „wahre“ Verkehrswende mit weniger Fahrzeugen und neuen Mobilitätskonzepten anstelle einer reinen Antriebswende. Der Versuch, den Verbrennungsmotor durch E-Fuels am „Leben zu halten“, werde nicht gelingen, denn der Verbrennungsmotor sei bereits „tot“. Zudem hätten batterieelektrische Fahrzeuge im PKW-Massenmarkt viele Vorteile. Um E-Fuels zum Durchbruch in der Luft- und Schifffahrt zu verhelfen, hält Cezanne Grenzwerte in beiden Sektoren für sinnvoll.

Wir danken dem MEW Mittelständische Energiewirtschaft Deutschland e.V. für die Unterstützung sowie der Robert Bosch GmbH für die Gastfreundschaft.

Die Präsentationen stehen in Kürze für die Mitglieder des Forum für Zukunftsenergien e.V. auf der Website (Presse/Publikationen) zum Download bereit. Sollten Sie persönlich oder Ihr Unternehmen / Ihre Institution Mitglied im Forum für Zukunftsenergien sein und noch keine Zugangsdaten haben, senden Sie bitte eine E-Mail an: info@zukunftsenergien.de.

Über das Forum für Zukunftsenergien e.V.

Das Forum für Zukunftsenergien engagiert sich als einzige branchenneutrale und parteipolitisch unabhängige Institution der Energiewirtschaft im vorparlamentarischen Raum in Deutschland. Der eingetragene Verein setzt sich für erneuerbare und nicht-erneuerbare Energien sowie rationelle und sparsame Energieverwendung ein. Ziel ist die Förderung einer sicheren, preisgünstigen, ressourcen- und umweltschonenden Energieversorgung. Dem Verein gehören ca. 230 Mitglieder aus der Industrie, der Energiewirtschaft, Verbänden, Forschungs- und Dienstleistungseinrichtungen sowie Persönlichkeiten aus Politik, Wirtschaft, Wissenschaft und Verwaltung an.

(HZDR) – Im rotierenden Plasma der Sonne wirkt ein bis dato unbeachteter Mechanismus: eine magnetische Instabilität, von der Wissenschaftler zuvor dachten, dass sie unter diesen Bedingungen physikalisch unmöglich wäre. Dieser Effekt könnte sogar eine wesentliche Rolle bei der Entstehung des Sonnenmagnetfelds spielen, wie Forscher des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR), der Universität Leeds und des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP) in der Fachzeitschrift Physical Review Fluids (DOI: 10.1103/PhysRevFluids.4.103905) berichten.

Wie bei einem gigantischen Dynamo entsteht das starke Magnetfeld der Sonne durch elektrische Ströme. Um diesen sich selbst verstärkenden Mechanismus des Sonnendynamos besser zu verstehen, müssen Forscher die Vorgänge und Strömungen im Sonnenplasma entschlüsseln. Unterschiedliche Drehgeschwindigkeiten verschiedener Regionen und komplexe Strömungen im Inneren der Sonne wirken zusammen, um das Magnetfeld zu erzeugen. Dabei können außergewöhnliche magnetische Effekte auftreten – wie die jetzt entdeckte magnetische Instabilität.

„Super-HMRI“ nennen die Forscher den neu erkannten Spezialfall der Magnetorotationsinstabilität (MRI). Es ist ein magnetischer Mechanismus, der rotierende, elektrisch leitende Flüssigkeiten und Gase in einem Magnetfeld instabil werden lässt. Das Besondere in diesem Fall: die Super-HMRI benötigt exakt die Bedingungen, wie sie im Plasma nahe des Sonnenäquators vorherrschen – dort, wo Astrophysiker die meisten Sonnenflecken und somit die größte magnetische Aktivität der Sonne beobachten. Allerdings war diese Instabilität in der Sonne bisher vollständig übersehen worden und wird in Modellen des Sonnendynamos noch nicht berücksichtigt.

Magnetische Geburtshelfer
Dabei ist bekannt, dass magnetische Instabilitäten entscheidend an vielen Vorgängen im Universum beteiligt sind. Beispielsweise entstehen Sterne und Planeten aus großen, sich drehenden Scheiben aus Staub und Gas. Ohne Magnetfelder ließe sich dieser Vorgang nicht erklären. Magnetische Instabilitäten machen die Strömung in den Scheiben turbulent und ermöglichen so, dass sich die Masse zu einem zentralen Objekt zusammenballt. Wie ein Gummiband verbindet das Magnetfeld benachbarte Schichten, die mit unterschiedlicher Geschwindigkeit rotieren. Es beschleunigt die langsamen äußeren und bremst die schnellen inneren Materieteilchen. Die Wirkung der Fliehkraft reicht dort nicht mehr aus und die Materie stürzt ins Zentrum. In der Nähe des Sonnenäquators verhält es sich genau umgekehrt. Hier bewegen sich die inneren Schichten langsamer als die äußeren. Ein solches Strömungsprofil galt in Fachkreisen bislang als physikalisch extrem stabil.

Die Forscher vom HZDR, von der Universität Leeds und vom AIP haben diesen Fall dennoch näher untersucht. Für ein kreisförmiges Magnetfeld hatten sie bereits errechnet, dass auch für außen schneller rotierende Flüssigkeiten und Gase eine magnetische Instabilität auftreten kann. Allerdings nur unter unrealistischen Bedingungen: Die Rotationsgeschwindigkeit müsste nach außen hin zu stark anwachsen.

Schrauben- statt kreisförmig
Im zweiten Anlauf gingen sie nun von einem schraubenförmig geformten Magnetfeld aus. „Wir erwarteten nichts Besonderes mehr, aber dann gab es eine handfeste Überraschung“, erinnert sich HZDR-Wissenschaftler Dr. Frank Stefani. Denn hier kann die magnetische Instabilität bereits einsetzen, wenn die Geschwindigkeit zwischen den rotierenden Plasmaschichten nur schwach zunimmt – was in der äquatornahen Region der Sonne der Fall ist.

„Die neue Instabilität könnte eine wichtige Rolle bei der Erzeugung des Sonnenmagnetfeldes spielen“, schätzt Stefani ein. „Um dies zu bestätigen, müssen wir allerdings zunächst noch weitere, numerisch aufwändige Rechnungen durchführen.“ Prof. Günther Rüdiger vom AIP ergänzt: „Astrophysiker und Klimaforscher hoffen noch immer auf ein besseres Verständnis des Sonnenfleckenzyklus. Vielleicht bringt uns die jetzt gefundene ‚Super-HMRI‘ den entscheidenden Schritt weiter. Wir werden das prüfen.“

Aufbauend auf unterschiedlichen, aber komplementären Spezialisierungen in der Astrophysik und der Magnetohydrodynamik beschäftigt sich das interdisziplinäre Forscherteam bereits seit über 15 Jahren mit magnetischen Instabilitäten – im Labor, auf dem Papier und mit Hilfe aufwändiger Simulationen. Die Wissenschaftler wollen physikalische Modelle verbessern, kosmische Magnetfelder verstehen und innovative Flüssigmetallbatterien entwickeln. Durch die enge Kooperation gelang es ihnen 2006, die Theorie der Magnetorotationsinstabilität erstmals experimentell zu bestätigen. Auch für die jetzt theoretisch vorhergesagte Spezialform planen die Forscher den Praxistest: In einem Großexperiment, das derzeit im DRESDYN-Projekt am HZDR aufgebaut wird, wollen sie magnetische Instabilitäten im Labor untersuchen.

(CO₂ Abgabe e.V.) – Zum heutigen Beschluss der Bundesregierung für ein Gesetz zum CO₂-Preis erklärt Dr. Jörg Lange, geschäftsführender Vorstand des CO₂ Abgabe e.V.:

„Der von der CDU/CSU und SPD geführten Bundesregierung verabschiedete Gesetzesentwurf muss vom Deutschen Bundestag in zentralen Punkten deutlich geschärft werden. Nur ein höherer Einstiegspreis von 40 Euro, ein nationaler CO₂-Mindestpreis im Emissionshandel und eine stärkere Entlastung vor allem einkommensschwacher Haushalte sorgen für die notwendigen ökonomischen Anreize, einen sozialen Ausgleich und wirksamen Klimaschutz. Zudem sind erheblich Zweifel angebracht, ob der Mechanismus eines nationalen Festpreis-Emissionshandels überhaupt zeitnah verfassungskonform umgesetzt werden kann. Mit über 4.000 Verpflichteten droht mit dem Festpreis-Emissionshandel ein unvollziehbares, klageanfälliges bürokratisches Monster.“

Hintergrund: Laut den Plänen der Bundesregierung soll ab 2021 der CO₂-Preis bei 10 Euro pro Tonne liegen, er soll dann bis 2025 auf 35 Euro steigen. Ab 2026 soll ein Mindest- und Höchstpreiskorridor von 30 bis 60 Euro gelten, bevor sich der Preis am Markt bilden soll. Die Lenkungswirkung des Preiseinstiegs und des Preisanstiegspfads sind völlig offen.Die Einnahmen aus den geringen CO₂-Preisen werden nur zum Teil zur Senkung von Steuern und Umlagen fließen. So soll die EEG-Umlage bis 2023 um 0,625 Cent pro Kilowattstunde sinken. Eine ausreichende Entlastung einkommensschwacher Haushalte wird bezweifelt. Verschiedene rechtliche Einschätzungen bezweifeln, dass ein Festpreis-Emissionshandel bis 2021 verfassungskonform eingeführt werden kann. Mit der hohen Anzahl der Verpflichteten droht eine Klagewelle und ein großer, bürokratischer Aufwand.

Der CO₂ Abgabe e.V. ist eine Gruppe von bislang mehr als 1.000 Unternehmen, Verbänden, Kommunen und Einzelpersonen, die für eine wirksame Lenkungsabgabe auf Treibhausgase (CO₂ u.a.) eintritt, um die zahlreichen Umlagen und Steuern auf Energie in Deutschland am Klimaschutz neu auszurichten. Zu den Gründungsmitgliedern gehören u.a. Prof. Dr. Ernst Ulrich von Weizsäcker, Thomas Jorberg (Vorstandssprecher der GLS Bank und Rudolf Kastner (Vorstand im Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft).

(KIT) – Wald schützt das Klima. So kann Aufforstung wesentlich dazu beitragen, die Erderwärmung gemäß dem Abkommen von Paris zu begrenzen. Welche Bedingungen dazu in Europa erfüllt sein müssen, haben Forscherinnen und Forscher am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) anhand von Simulationen untersucht. Wie die nun in der Zeitschrift Environmental Research Letters publizierte Studie zeigt, erfordert die ausreichende Vergrößerung der Waldflächen eine Umstellung der Lebensmittelsystems, besonders die Verminderung des Fleischkonsums.

Den globalen Temperaturanstieg auf deutlich unter zwei Grad Celsius und möglichst auf 1,5 Grad Celsius zu begrenzen, sieht das Abkommen von Paris vor. Landbasierte Klimaschutzmaßnahmen, vor allem Aufforstung, Wiederaufforstung und das Vermeiden von Entwaldung, können wesentlich dazu beitragen, dieses Ziel zu erreichen. Denn Bäume entziehen der Atmosphäre durch den Aufbau von Biomasse das Treibhausgas CO₂ und bekämpfen dadurch die Erderwärmung. Die Vergrößerung der Wälder konkurriert allerdings mit der Landwirtschaft um Fläche, und zwar nicht nur regional, sondern auch international, zumal das globale Bevölkerungswachstum und die Veränderung der Ernährungsgewohnheiten die weltweite Nachfrage nach Lebensmitteln und besonders nach Fleisch steigen lassen.

Unter welchen Bedingungen die Wälder in Europa genug Kohlenstoff binden können, um das Pariser Klimaziel zu erreichen, haben Forscherinnen und Forscher am Institut für Meteorologie und Klimaforschung – Atmosphärische Umweltforschung (IMK-IFU), dem Campus Alpin des KIT in Garmisch-Partenkirchen, und an der University of Edinburgh, der Cranfield University/UK sowie von der TIAMASG Foundation in Bukarest anhand von Computersimulationen untersucht. Für ihre nun in der Zeitschrift Environmental Research Letters publizierte Studie nutzten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ein integriertes Modell, das im EU-Projekt IMPRESSIONS (Impacts and risks from high-end scenarios: strategies for innovative solutions) entwickelt wurde. Dieses interaktive internetbasierte Tool ermöglicht, Auswirkungen des Klimawandels, Schadenspotenziale und Anpassungsstrategien zu untersuchen. Dazu enhält die sogenannte Integrated Assessment Platform (IAP) miteinander verbundene Metamodelle zu Stadtentwicklung, Wasserressourcen, Hochwasser, Wald und Landwirtschaft sowie Biodiversität und macht die Zusammenhänge zwischen klimatischen und sozioökonomischen Faktoren sichtbar.

„Wir verglichen verschiedene Szenarien, in denen die Nachfrage nach Fleisch, der Anbau von Energiepflanzen, die Bewässerungseffizienz sowie die Ernteertragssteigerung variieren“, berichtet Dr. Heera Lee vom IMK-IFU des KIT, die Erstautorin der Studie. Von insgesamt 972 Simulationen für die 2050er-Jahre erreichen 351 die Mindestwerte sowohl bei der Waldfläche wie bei der Lebensmittelversorgung. Das bedeutet eine Vergrößerung der Waldfläche um mindestens 23 Prozent gegenüber 2010, um das Pariser Klimaziel zu erreichen, sowie eine Energiezufuhr von mindestens 2800 Kilokalorien pro Person und Tag. Unter diesen erfolgreichen Simulationen erfordern 42 keinerlei Änderung der Ernährungsgewohnheiten, verlangen jedoch eine Ernteertragssteigerung von mindestens 30 Prozent innerhalb von Europa. Sechs Simulationen erfordern, Fleisch von Wiederkäuern durch anderes Fleisch zu ersetzen, 215 verlangen eine Reduktion des Fleischkonsums um 25 bis 75 Prozent, 88 einen völligen Verzicht auf Fleisch, bei jeweils mindestens 15 Prozent Ernteertragssteigerung. „Unsere Studie zeigt, dass die für den Klimaschutz ausreichende Vergrößerung der Waldflächen bei gleichzeitiger Sicherung der Lebensmittelversorgung eine Umstellung des Lebensmittelsystems auf der Angebots- wie auf der Nachfrageseite erfordert, wobei der teilweise oder völlige Verzicht auf Fleisch in der Praxis eine Herausforderung darstellen dürfte“, erklärt Dr. Heera Lee. „Wichtig ist dabei, Lebensmittelimporte nach Europa nicht zu steigern, um die Verlagerung von Lebensmittelerzeugung und Entwaldung in andere Regionen der Erde zu vermeiden.“

Ein Video vom allzu früh verstorbenen Hoimar von Ditfurth, der bereits in den 70er und 80er Jahren Wissenschaft im Fernsehen hoffähig gemacht hat.
Er war mein großes Vorbild.
In einer Retrospektive des ZDF beweist er, wie prophetisch er alles vorausgesagt hat, was heute in der Umweltproblematik eine Rolle spielt, allerdings wirkt auch er ratlos. Ich empfehle Ihnen, sich diese Sendung anzuschauen, es lohnt sich

Ihr Jean Pütz

Hier geht’s zum Video

(bmbf) – Der neue Sonderbericht des Weltklimarats (IPCC) zeigt, dass der Klimawandel schon heute erhebliche Folgen für Ozeane und Eisgebiete hat. Er ist ein Appell an die Weltgemeinschaft, effektivere Klimaschutzmaßnahmen zu ergreifen, bevor gravierende Klimafolgen oder gar „Kipp-Punkte“ eintreten, die den Klimawandel zusätzlich beschleunigen. Die Risiken für Mensch und Natur werden mit zunehmender Erwärmung deutlich ansteigen. Der in Monaco einstimmig von den IPCC-Mitgliedsstaaten angenommene Bericht wurde am heutigen Mittwoch von Bundesforschungsministerin Anja Karliczek und Bundesumweltministerin Svenja Schulze in Berlin vorgestellt.

Bundesforschungsministerin Anja Karliczek: „Der neue Sonderbericht des IPCC führt uns deutlich vor Augen, wie sehr unsere Meere und Eisgebiete durch den Klimawandel unter Druck geraten. Klar ist, dass wir nur mit technologischen und sozialen Innovationen unsere ambitionierten Klimaziele erreichen werden. Je stärker wir hier auf Erkenntnisse aus der Forschung setzen können, desto mehr bleiben unserer Gesellschaft und auch der Wirtschaft Handlungsspielräume erhalten. Das BMBF trägt daher nicht nur zum Klimaschutzprogramm 2030 der Bundesregierung wichtige Ansätze in der CO₂-Einsparung bei. Es wird auch seine Forschung zur Veränderung der Meere und Eisgebiete weiter ausbauen. Die in der letzten Woche gestartete Arktis-Expedition der Polarstern zeigt, wie wir dies angehen: wissenschaftsbasiert in enger internationaler Zusammenarbeit.“

Bundesumweltministerin Svenja Schulze: „Der Weltklimarat belegt, dass die Folgen des Klimawandels bereits heute für Mensch und Natur nachweisbar und spürbar sind: Hochwasser und Sturmfluten nehmen zu, tropische Stürme werden zerstörerischer. Der neue IPCC-Bericht zeigt ebenso eindringlich, was passieren würde, wenn die Staatengemeinschaft das Pariser Klimaschutzabkommen nicht umsetzt. Es wäre eine Welt, die wir nicht mehr wiedererkennen würden. Der Meeresspiegel könnten meterhoch steigen, die Gletscher schmelzen und die Permafrostböden auftauen und große Mengen CO₂ zusätzlich freisetzen. Einige Inselstaaten und Küstenregionen, die heute Heimat für einen großen Teil der Weltbevölkerung sind, würden von Überschwemmungen bedroht oder unbewohnbar werden. Die Weltgemeinschaft muss deutlich beim Klimaschutz nachlegen, sonst werden zukünftige Generationen extremen und zum Teil unumkehrbaren Klimafolgen ausgesetzt.“

Der Sonderbericht liefert Belege für dramatische Veränderungen in allen Weltmeeren: Erwärmung und Versauerung nehmen zu, der Sauerstoffgehalt in den Ozeanen geht zurück. Global zeigt sich ein erheblicher Rückgang der Eismassen: Gletscher und polare Eisschilde verlieren an Masse, Schneebedeckung und Permafrost gehen zurück. Bei weiterer Erwärmung würden bislang noch seltene Extremereignisse wie Sturmfluten und starke tropische Wirbelstürme intensiver und häufiger.

Laut IPCC steigt der Meeresspiegel seit Jahrzehnten immer schneller. Ohne effektiven Klimaschutz steigt der Meeresspiegel im globalen Mittel bis Ende dieses Jahrhunderts – im Vergleich zum Jahr 2000 – um 61-110 cm. Diese Werte sind größer als beim vorigen IPCC-Sachstandsbericht von 2013, weil neue Erkenntnisse auf einen größeren Beitrag von Schmelzwasser aus dem Antarktischen Eisschild hinweisen. Der Meeresspiegel wird noch über Jahrhunderte weiter ansteigen, bei einem Szenario ohne effektiven Klimaschutz möglicherweise um mehrere Meter.

Der Ozean und die Eisgebiete spielen eine Schlüsselrolle im globalen Klimasystem: Der Ozean puffert die Erwärmung der Atmosphäre ab, indem er etwa 30 Prozent der anthropogenen CO₂-Emissionen und etwa 90 Prozent der zusätzlichen Energie durch den Treibhauseffekt aufnimmt. Die Reflexion einfallender Sonnenstrahlung an Eis- und Schneeflächen mindert die globale Erwärmung. Globale Meeresströmungen transportieren wie riesige Umwälzpumpen Wärme und Süßwasser und beeinflussen so die regionalen Klimabedingungen.

Das Eintreten von sogenannten Kipp-Punkten, wie zum Beispiel Instabilitäten von Eisschilden der Antarktis, der Zusammenbruch der atlantischen Zirkulation (der Golfstrom ist Teil davon) oder massive Freisetzung von Treibhausgasen aus tauendem Permafrost, würde zu dramatischen und meist irreversiblen Folgen führen. Es besteht nach wie vor eine hohe Unsicherheit im Hinblick auf die Wahrscheinlichkeit und die Temperaturschwellen dieser Prozesse; es ist allerdings nicht ausgeschlossen, dass einzelne Kipp-Punkte bereits bei
1,5° – 2°C Temperaturanstieg gegenüber dem vorindustriellen Niveau noch in diesem Jahrhundert erreicht werden könnten.

Durch die globale Erwärmung verschieben sich Klimazonen zu Land und in den Ozeanen weiter und nicht immer können Arten und Ökosysteme mitwandern. Der Klimawandel wird zunehmend auch die Fischerei beeinträchtigen, insbesondere in den Tropen. Wegen der schwindenden Gebirgsgletscher ist regional mit einem Mangel an Frischwasser zu rechnen. Die Folgen für Infrastruktur, Ernährungssicherheit, Küstenschutz und Tourismus werden vermutlich gravierend sein. Schon ab Mitte des Jahrhunderts könnten die mit ungebremsten Treibhausgas-Emissionen verbundenen Veränderungen der Meere und Eisgebiete die Anpassungsfähigkeit von Ökosystemen und Gesellschaften teilweise überschreiten.

Eine deutliche Verringerung dieser Risiken im Rahmen einer klimaresilienten und nachhaltigen Entwicklung ist nur möglich bei einer sofortigen und koordinierten Umsetzung von konsequenten Klimaschutzmaßnahmen, die in Verbindung mit Initiativen zur Anpassung an voraussichtlich nicht mehr zu vermeidende Folgen des Klimawandels stehen müssen.

(AWI) – Nach einem Jahrzehnt der Vorbereitungen ist es soweit: Heute Abend um 20:30 Uhr verlässt der deutsche Eisbrecher Polarstern den Hafen im norwegischen Tromsø. Begleitet vom russischen Eisbrecher Akademik Fedorov nimmt er Kurs auf die zentrale Arktis. An Bord erforschen Wissenschaftler eine im Winter nahezu unerreichbare Region, die entscheidend für das globale Klima ist. Sie sammeln dringend benötigte Daten zur Wechselwirkung zwischen Atmosphäre, Ozean und Meereis sowie zum polaren Ökosystem. Dank der Zusammenarbeit internationaler Experten hebt die einjährige Eisdrift vorbei am Nordpol die Klimaforschung auf ein neues Niveau.

Kaum eine Region hat sich in den vergangenen Jahrzehnten so stark erwärmt wie die Arktis. Gleichzeitig fehlen ganzjährige Beobachtungen aus dem eisbedeckten Nordpolarmeer. Die MOSAiC-Expedition bringt nun zum ersten Mal einen modernen Forschungseisbrecher für ein ganzes Jahr in die Eisdrift und ermöglicht Wissenschaftlern dadurch auch im arktischen Winter Forschung in der Nähe des Nordpols. Die Klimaprozesse dort sind ein Puzzleteil, das ihnen fehlt, um bessere Prognosen zum globalen Klimawandel zu erstellen. Denn es wird vermutet, dass die starke Erwärmung in der Arktis enorme Auswirkungen auf die gemäßigten Breiten hat.

Die MOSAiC-Expedition unter Leitung des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) ist verbunden mit noch nie dagewesenen Herausforderungen. Eine internationale Flotte von 4 Eisbrechern, Helikoptern und Flugzeugen versorgt das Team auf dieser extremen Route. Insgesamt 600 internationale Teilnehmer, davon die Hälfte Wissenschaftler, werden die Mission begleiten. Eine Delegation aus Wissenschaft und Politik, darunter die Bundesministerin für Bildung und Forschung, Anja Karliczek, verabschiedet heute um 20:30 Uhr Ortszeit das FS Polarstern im Hafen von Tromsø, gefolgt von der Akademik Fedorov, die um 21:00 Uhr ausläuft.

Anja Karliczek, Bundesministerin für Bildung und Forschung:
„Der Klimawandel ist die größte Herausforderung für die Menschheit. Die MOSAiC-Mission zeigt, dass trotz aller Rückschläge im weltweiten Klimaschutzprozess auf internationaler Ebene der Wille vorhanden ist, diese Herausforderung anzunehmen. Es ist ein ermutigendes Signal für den Klimaschutz, dass Wissenschaftler aus 17 Nationen gemeinsam im arktischen Nordmeer das Epizentrum des Klimawandels erforschen werden. Dass Forscher des Alfred-Wegener-Instituts an Bord der Polarstern die Mission leiten werden und Deutschland die Hälfte der Kosten trägt, ist Ausdruck des Einsatzes Deutschlands für die Bewahrung des Weltklimas. Ich wünsche den Teilnehmern der Expedition alles Gute. Mit großem persönlichen Einsatz werden die Wissenschaftler einen herausragenden Beitrag leisten, dass die Menschheit die Herausforderung des Klimawandels besteht und unsere Welt, wie wir sie kennen, den nächsten Generationen erhalten bleibt. Alle Teilnehmer der Expedition, aber auch diejenigen, die in der Heimat bleiben und sie von dort aus unterstützen, sind Helden unserer Zeit.“

Antje Boetius, Direktorin des Alfred-Wegener-Instituts:
„Seit 2011 arbeiten unsere Wissenschaftler an der Idee, eine große Mission in die Nordpol-Region zu ermöglichen. Die Polarstern wird dazu ins Eis eingefroren, um sie als sichere Unterkunft zu nutzen, wenn draußen auf dem Meereis unter extremen Bedingungen geforscht wird. Wir haben die weltweit besten Arktisforscher aus vielen Disziplinen vernetzt, um diese Mission auf die Beine zu stellen. Noch in 2011 hätten wir uns nicht vorstellen können, wie dünn das Meereis und wie warm die Winter geworden sind. Es ist also höchste Zeit für die Expedition aufzubrechen und Daten und Bilder einer Region zu ermitteln, die sich schneller verändert als wir sie erforschen können.“

Markus Rex, Expeditionsleiter MOSAiC, Alfred-Wegener-Institut:
„Diese Expedition ist bahnbrechend. Niemals zuvor gab es eine derart komplexe Arktisexpedition. Erstmals werden wir die Klimaprozesse der Zentralarktis im Winter vermessen können. Erstmals wird es uns gelingen, diese Region zu verstehen und in Klimamodellen korrekt abzubilden. Die Arktis ist das Epizentrum der globalen Erwärmung mit dramatischen Veränderungen schon heute. Und sie ist die Wetterküche für unser Wetter in Europa. Extremwetterlagen wie winterliche Ausbrüche arktischer Kaltluft bis zu uns oder extrem heiße Phasen im Sommer hängen mit den Veränderungen der Arktis zusammen. Gleichzeitig sind die Unsicherheiten unserer Klimamodelle nirgends so groß wie in der Arktis. Es gibt keine verlässlichen Prognosen, wie sich das Klima der Arktis in der Zukunft weiter entwickeln wird und was das für das Wetter bei uns bedeutet. Es ist unsere Mission, das zu ändern.“

Stefan Schwarze, Kapitän FS Polarstern, Reederei F. Laeisz:
“Die Polarstern wird nun bald 40 Jahre alt – und ist nicht nur ein hervorragender Eisbrecher, sondern besitzt zugleich ein exzellentes Seegangsverhalten. Oftmals sind gute Eisbrecher schlechte Seeschiffe. Doch dies gilt nicht für die Polarstern, und das macht sie einzigartig. Die Polarstern ist das Zentrum der MOSAiC-Expedition: worum sich alles dreht, und wohin auch alle zurückkehren, sollte irgendetwas schief gehen. Die Polarstern ist sozusagen unser Fels in der Brandung. Selbst wenn alles schief gehen sollte, ist Polarstern noch da – und dafür zu sorgen ist meine Aufgabe als Kapitän.“

Die beiden Eisbrecher werden in Sichtkontakt über die Barents- und Karasee Kurs auf die Zentralarktis nehmen. Nach etwa zwei Wochen erreichen sie voraussichtlich die Zielregion bei 130 Grad Ost und 85 Grad Nord. Das erste von insgesamt sechs Teams wird dort eine geeignete Eisscholle suchen, um darauf ein komplexes Forschungscamp zu errichten. Dabei befinden sich die Wissenschaftler in einem Wettlauf mit der Zeit, denn schon wenige Tage nach ihrer Ankunft steigt die Sonne nicht mehr über den Horizont. Eine weitere Herausforderung wird die kritische Meereissituation in der Zielregion. Die Ausdehnung des Meereises ist in diesem Jahr dort weit zurückgegangen. Auch zeigen Satellitenbilder bisher kaum mehrjähriges Eis mehr, sondern hauptsächlich dünneres einjähriges Eis.

Das Forschungscamp verbinden die Expeditionsteilnehmer mit einem Netz von Messstationen, welche ein Teil der Wissenschaftler mit dem Begleiteisbrecher Akademik Fedorov im Umkreis von 50 Kilometern einrichten. 20 Nachwuchspolarforscher, Studierende und Doktoranden, haben mit der MOSAiC School auf der Akademik Fedorov die einmalige Gelegenheit, an der Startphase der Expedition teilzunehmen und die Durchführung von Polarexpeditionen aus erster Hand zu lernen. Sobald das sogenannte Distributed Network fertiggestellt ist, treffen sich die beiden Eisbrecher für einen letzten Austausch von Crew und Material, bevor Akademik Fedorov nach Tromsø zurückkehrt, wo sie voraussichtlich am 30. Oktober eintreffen wird. Die Wissenschaftler auf Polarstern bleiben bis Mitte Dezember an Bord und werden dann durch das zweite Team abgelöst. Weitere Versorgungen und Teamwechsel folgen im nächsten Jahr. Für das Frühjahr 2020 ist zudem eine begleitende Flugkampagne geplant, für die eine Landebahn auf dem Meereis errichtet werden soll. Die Polarstern wird sich im Spätsommer 2020 zwischen Grönland und Spitzbergen aus dem Meereis befreien und nimmt anschließend Kurs auf ihren Heimathafen in Bremerhaven, Deutschland, wo sie Mitte Oktober 2020 erwartet wird.

Das Budget der Expedition beträgt rund 140 Millionen Euro. Im Laufe des Jahres werden ca. 300 Wissenschaftler aus 17 Ländern an Bord sein. Sie kommen aus Belgien, China, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Japan, Kanada, den Niederlanden, Norwegen, Polen, Russland, Schweden, Schweiz, Spanien und den USA. Dabei werden sie landseitig auch von Wissenschaftlern aus Österreich und Südkorea unterstützt. Die Fragen, denen die Forscher während der Expedition nachgehen wollen, sind eng miteinander verknüpft. Zusammen wollen sie zum ersten Mal das gesamte Klimasystem in der Zentralarktis erforschen. Sie erheben Daten in den fünf Teilbereichen Atmosphäre, Meereis, Ozean, Ökosystem und Biogeochemie, um die Wechselwirkungen zu verstehen, die das arktische Klima und das Leben im Nordpolarmeer prägen.

Neuigkeiten direkt aus der Arktis gibt es über die MOSAiC-Kanäle auf Twitter (@MOSAiCArctic) und Instagram (@mosaic_expedition) über die Hashtags #MOSAiCexpedition, #Arctic und #icedrift.

Weitere Informationen zur Expedition auf: www.mosaic-expedition.org

Forschungsschwerpunkte
Atmosphäre
Komplexe Wolkenprozesse und Schneefall, Sonnen- und Wärmestrahlung, Zirkulation und kleinste Verwirbelungen, Lufttemperaturen von bis zu minus 40 Grad Celsius und darunter der vergleichsweise warme Ozean, nur durch eine dünne, rissige Eisschicht von der Atmosphäre getrennt. MOSAiC erforscht, wie dies und vieles Weitere zusammengenommen die Wärmebilanz und das Klima der Arktis bestimmt.

Meereis
Das arktische Meereis verändert sich. MOSAiC vermisst ein ganzes Jahr lang den Lebenszyklus des Eises – wie es sich bildet, sich verformt, driftet und reißt, wie es taut und wie es dabei die Energieflüsse zwischen Luft und Wasser bestimmt.

Ozean
Der Arktische Ozean ist kein isolierter Wasserkörper. MOSAiC erforscht, welche Strömungen und Verwirbelungen im Ozean Wärme in die Arktis und dort an die Oberfläche tragen, wie Ozean, Atmosphäre und Eis dort in Beziehung stehen und wie sie sich im Laufe eines ganzen Jahres gegenseitig beeinflussen.

Ökosystem
Wie überstehen die arktischen Lebewesen extreme Kälte, eine geschlossene Eisdecke und die monatelange Dunkelheit der Polarnacht, welchen Stoffwechsel haben sie dann noch? Diesem Rätsel von Leben, das unter scheinbar feindlichsten Bedingungen fortbesteht, geht MOSAiC während des vollen Jahreszyklus nach.

Biogeochemie
Was sich im Arktischen Ozean befindet, bleibt nicht im Arktischen Ozean: Ständig tauscht das Meer mit Eis und Atmosphäre Gase aus, wo sie unter anderem Wolkeneigenschaften verändern. MOSAiC misst während des vollen Jahreszyklus kontinuierlich diese Gase und andere wichtige chemische Verbindungen im Wasser, im Eis und in der Luft.

(pte) – Die Natur reagiert mit „Verspätung“ auf den Klimawandel und die einhergehenden höheren Temperaturen. Das trifft sowohl auf das Aussterben von Populationen an inzwischen zu warmen Standorten als auch auf das Besiedeln ehemals zu kalter Plätze zu. Verzögertes Aussterben ist vor allem bei Arten der höchsten Lagen verbreitet, wie Forscher der Universität Wien herausgefunden haben.

Großteil noch am „falschen“ Ort
„60 Prozent der Arten sind noch auf Flächen zu finden, die ihnen klimatisch nicht mehr zusagen, 38 Prozent haben nicht alle Flächen besiedelt, die inzwischen ein geeignetes Klima bieten würden, und nur für sieben Prozent haben wir keine Indizien für Verzögerungen in die eine oder in die andere Richtung beobachtet“, resümiert Sabine Rumpf vom Department für Botanik und Biodiversitätsforschung der Universität Wien.

Die Wiener Forscher haben zusammen mit Kollegen der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft auf über 1.500 Untersuchungsflächen in den Alpen die Florenveränderungen zwischen den Jahren vor 1970 und den Jahren 2014/15 verglichen und die beobachteten Änderungen mit jenen verglichen, die aufgrund des Klimawandels zu erwarten gewesen wären. Die Resultate zeigen, dass fast keine der im Detail untersuchten 135 Pflanzenarten dem Klimawandel ohne Verzögerung gefolgt ist.

Mensch unterschätzt Klimawandel
„Verzögerte Anpassung bedeutet, dass wir auf der Basis heutiger Beobachtungen dazu tendieren, das volle Ausmaß der Konsequenzen des Klimawandels zu unterschätzen. Problematisch ist das besonders dort, wo Populationen aufgrund der bereits heutigen klimatischen Bedingungen erst in der Zukunft, vielleicht erst in Jahrzehnten aussterben werden“, fasst der Wiener Forscher Stefan Dullinger die Studienergebnisse zusammen.

Diese „Aussterbeschuld“ verteile sich nicht zufällig über Arten und Landschaften, sondern sei unter den Arten der höchsten Lagen besonders verbreitet. Genau diese Arten gelten den Experten nach auch als diejenigen, die am meisten unter dem Klimawandel leiden (werden), weil sie kaum mehr Ausweichmöglichkeiten in höhere Regionen haben. Je größer das Risiko für eine Art, desto langsamer scheint sich diese Bedrohung daher zu realisieren.