dl007: klimadaten

Intro (00:00:00)

Thema des Podcasts (00:00:18)

Willkommen zu unserer siebten Folge beim datenleben-Podcast – dem Podcast über Data Science.
Wir sind Helena und Janine und möchten mit euch die Welt der Daten erkunden.
Je mehr Daten die Menschheit produziert, desto größer und wichtiger wird die Rolle von Data Science in unserem Leben.
Darum möchten wir euch Data Science näher bringen!

Thema der Folge: Klimadaten (00:00:39)

Seit Jahren erleben wir steigende Temperaturkurven, Dürrephasen, Extremwetterereignisse
Nicht alle Menschen erleben derzeit bewusst die Folgen der Klimakrise
Deswegen ist es wichtig, sich mit der Wissenschaft zum Klima auseinander zu setzen
Klimaforschung ist ein unglaublich großes, vielfältiges und komplexes Thema
Daher erstmal ein Überblick, welche Themen aus Data Science Sicht interessant sind
Themen, zu denen wir recherchiert haben: Temperaturkurven, Waldbrände, Meeresspiegel

Warum ist das Thema so wichtig? (02:24:00)

Es geht um unsere Lebensgrundlage, vor allem künftiger Generationen
Das Thema ist auch nicht neu, sondern in den letzten Jahrzehnten bereits dauerpräsent gewesen
Wir haben drei sehr akute Themen ausgesucht, die wir teils selbst erfahren (Hitze, Dürre)
Im letzten Jahr brannte in Australien ein rieseges Feuer, dieses Jahr besonders in den USA
Abschmelzende Eisschilde sorgen für steigende Meeresspiegel

Einspieler: Das Klima unseres Planeten (00:03:54)

Die Klimageschichte unseres Planeten kennen wir nur für die letzten 150 Jahre aus erster Hand
Seit der 2. Hälfte des 19. Jahrhunderts gibt es dezidierte Wetterbeobachtungen
Die Zeit davor muss mittels anderen Datenquellen rekonstruiert werden: mit Klimaarchiven
Natürliche Archive: Jahresringe, Fossilien, Bohrkerne (Moor oder Eis), Sedimente etc.
Menschlichen Archive: Tagebücher, Wetterbeobachtungen, Aufzeichnungen Weinanbau, Erntezeiten und Erntemengen, sowie archäologische Ausgrabungen.
Daten aus diesen Archiven werden zu bekannten Klimadaten in Beziehung gesetzt
Deswegen wissen wir: das Klima der Erde war schon immer großen Veränderungen unterworfen
Man unterscheidet grob gesagt nach Eiszeitalter und Warmklima.
Derzeit befindet sich die Erde im Känozoischen Eiszeitalter, allerdings während einer Warmzeit
Kalt- und Warmzeiten innerhalb des Eiszaltalters wechseln sich zyklisch ab
Aber es sind auch abrupte Klimawechseln möglich, ausgelöst durch konkrete Ereignisse
Beispiele: Vulkanausbrüche, Treibhausgasemmissionen, Änderungen in der Meeresströmung etc.
Das Klima ist also nicht konstant und kann durch verschiedene Ereignisse beeinflusst werden
Zum Beispiel durch die Aktivität der Menschheit auf dem Planeten
Es ist wissenschaftlicher Konsens, dass der Mensch auf das Klima einwirkt und es verändert
Kippelemente (Tipping Points) können das Erdklimasystem drastisch und unumkehrbar verändern
Beispiel: Abschmelzen von Gletschern und Eisschilden kann weitere Prozessen in Gang setzen
Rückkopplungen könnten weitere Kippelemente aktivieren und den Planeten ins Warmklima bringen
Gelingt es nicht das Ziel des Pariser Übereinkommens von 2015 einzuhalten, steigt das Risiko der Erwärmung steil an

Was zeigen uns die Temperaturkurven? (00:08:05)

Global ist 2020 das wärmste Jahr nach 2016, die Temperaturabweichung beträgt 1,03°C für den Zeitraum Januar-August.
2016 betrug die Abweichung im gleichen Zeitraum 1,08° Celsius
Damit landet 2020 wohl unter den 10 wärmsten Jahren seit 1888, die alle im 21. Jhd. liegen

Hitzerekorde in Sibirien 2020 (00:09:06)

Sibirien war oft in den Nachrichten: Warum?
Das Kontinenaltklima sorgt für ausgeprägte Temperaturextreme
Einerseits sehr kalt: bis zu -70°C, bis zu 9 Monate von Schnee bedeckt und Permafrostböden
Kältepol dauerhaft besiedelter Gebiete der Erde: nirgends wird es kälter als in Werchojansk
Andererseits sehr warm: 1988 wurden +37,3°C festgehalten
Die Extreme sind hier nicht das ungewöhnliche, sondern die Abweichungen zu den üblich Werten
2020: neuer Hitzerekord von 38°C am 20.06.2020 (Wert muss noch offiziell bestätigt werden)
Sibirien hat wenig Niederschlag, die Hitze Folgen sorgt für Brände großer Flächen
Werte im Vergleich zum langjährigen Durchschnitt dieses Jahr um mehr als 5°C höher hat darüber
Die Folgen verstärken sich: Mehr Hitze, weniger Regen führen zu tauenden und trockenen Böden
Temperaturen steigen schneller, mehr Permafrost taut, mehr Dürre, mehr und größere Brände
Brände setzen CO2 frei, des befeuert den Treibhauseffekt, Temperaturen steigen schneller, etc.
World Weather Attribution untersuchte Sibirische Hitzewelle 2020
Ergebnis: Ohne den Einfluss des Menschen, gäbe es diese Rekorde zu diesem Zeitpunkt nicht
Copernicus Climate Change Service: Mai 2020 global gesehen der wärmste Mai überhaupt
Der gesamte Planet erwärmt sich, aber Sibirien zeigt: das passiert nicht überall gleichmäßig
Temperaturrekorde sind dabei weniger schlimm als längere Perioden höherer Temperaturen
Folgen: Permafrostböden tauen diese ab
Sibirien: Böden sinken ab, beschädigen Gebäude + Infrastruktur, Quecksilber in der Umwelt
Beispiel: Ölkatastrophe in sibirischem Kraftwerk nach absinken des Bodens
Global: Prozesse der Klimaerwärmung weiter beschleunigt durch zusätzlich freigesetztes Methan
Methan ist als Treibhausgas deutlich schädlicher als CO2
Sibirien ist damit auch eines der bisher bekannten Kippelemente in der Klimakrise

Was tun gegen steigende Temperaturen? (00:16:55)

Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), United Nations: Bericht zum 1,5°-Ziel 2018
Siehe auch: Wikipedia - Sonderbericht 1,5°C globale Erwärmung
Mit 1.5°C ist dabei im vergleich zum Vorindustriellen Zeitalter gemeint
Wir sind gerade bei einer Erwärmung um 1°
Um 1.5° zu erreichen, muss möglichst schnell der Treibhausgasausstoß gestoppt werden
Allerdings muss ebenso CO2 wieder aus der Atmosphäre herausgeholt werden
#FridaysForFuture Deutschland haben vorgestellt, was Deutschland zur Zielerreichung tun kann
Bei verdoppeltem CO2-Gehalt wird eine mittlere Erwärmung von 2,3 bis 4,5°C prognostiziert
Aktuelle Szenarien werden anhand des gemessenen C02-Ausstoßes der letzten Jahre berechnet
RCP ist der Repräsentative Konzentrationspfad, er gibt den Pfad der Treibhausgaskonzentration wieder
Aus den verschiedenen RCP-Szenarien werden dann die möglichen Temperaturerhöhungen berechnet
Für Verständnis ist wichtig zu wissen, wie der Treibhauseffekt funktioniert
Würde es gar keinen Treibhauseffekt geben, hätten wir eine zu kalte Erde, er sorgt dafür, dass die eingestrahlte Energie der Sonne die Erde erwärmt, indem sie im System erhalten bleibt
Aber: Treibhausgase in der Atmossphäre ändern, wie viel der eingestrahlten Energie bleibt
Bleibt mehr Energie erhalten, erwärmt sich damit auch der gesamte Planet
Aktuell folgen wir dem Worst Case Szenario RCP8,5 (keine CO2-Reduktion, eher steigend)
D.h. die Erwärmung könnte sich bis 2100 mehr als verdoppeln

Warum ist das schlecht? (00:27:15)

Beispiel: Anbau von Kaffee ist auf bestimmte Temperaturen angewiesen:
Arabica Kaffe wächst am besten Temperaturen von 18° bis 21° (Jahresmittel)
Ab 23° reift der Kaffee schneller, die Qualität nimmt ab
Durch eine Erhöhung der Temperatur ist vor allem der wilde Arabica in Äthiopien gefährdet
Forscher ziehen Fazit: Kaffeeproduktion ist stark vom Klimawandel betroffen, meistens negativ

Brennt es wirklich immer öfter? (00:30:16)

Globale Feuerkarte der NASA zeigt aktuelle und vergangene Feuer
Feuern haben schon immer zu unseren Planeten mitgestalten, bestimmte Ökosysteme brauchen sie
Allerdings verzeichnen wir immer mehr katastrophale Waldbrände, oft von Menschen verursacht
Hält der Trend zu Trockenheit, Temperaturanstiegen und Dürre an, wird es noch mehr geben
Die Feuersaison in Südeuropa wird sich ausdehnen, in den USA teils ganzjährigen bestehen
Oder auch Buschbrände in Australien, die von Juni 2019 bis März 2020 viel zerstört haben
Mit 5 Millionen Hektar sind dort niedergebrannt; jetzt brennt es in den USA in Kalifornien
Klimareporter hat darüber berichtet, dass sich 15 der 20 zerstörerischsten Brände dort seit dem Jahr 2000 ereigneten haben
Bis Mitte Oktober 2020: mehr als 8.400 Feuer, ca. 16.000 Quadratkilometer Wald vernichtet
Feuerstatistiken Kalifornien: https://www.fire.ca.gov/stats-events/
4 Millionen Acres sind dieses Jahr verbrannt, das 5-Jahresmittel liegt bei 400.000 Acres
Globale Effekte solcher Feuer: Rußpartikel in der Luft; Asche, die sich auf Gletscher legt minnimiert den Effekt der Sonnenrückstrahlung
5-Jahresmittel Kalifornien: 2003-2007 verbrannten 750.000 Acres, 2014-2018 1,1 Millionen Acres
Das heißt dieser Wert nimmt zu, über die Jahre betrachtet, aber auch für dieses Jahr allein

Wie sieht es mit dem steigenden Meeresspiegel aus? (00:38:35)

Überschwemmungen und Hochwasser sind zu jeder Zeit und überall auf der Welt vorgekommen
Beispiel Venedig: ist in Europa eines der bekanntesten Beispiele für Regelmäßige Hochwasser
Das jährliche Hochwasser Acqua alta tritt inzwischen häufiger auf und wird schwerwiegender
Zuletzt im November 2019; das Flutschutzsystem Mose war noch nicht fertiggestellt
Am 03.10.2020 wurde das System erfolgreich zum Hochwasserschutz eingesetzt
Hochwasser seit 1923: 25x den Stand über 140cm, seit 2000 16x, davon 5x 2019
Nicht nur Venedigs Bürgermeister führt erhöhte Hochwassergefahr auf den Klimawandel zurück
Hochwasserereignisse sind aber nie monokausal: Zusammenspiel vom Meeresspiegel und Wetterverhältnissen wie Starkregenereignisse und Windstärken und Richtungen
Die steigende Frequenz deutet daraufhin, dass das im Klimakontext kritisch hinterfragt werden muss
Schmelzendes Eis ist ein Faktor, hier aber insbesondere Eis, das nicht auf dem Wasser schwimmt
Eisschmelze der Arktis hat wenig Effekt, weil Eis Gewicht und Volumen dem Meeresspiegel zufügt
Aber: Eis das auf Landflächen liegt, geht zu 100% in den Meeresspiegelanstieg ein
Das betrifft große Eismassen in Grönland und der Antarktis
Viele Gletscher auf Binnenland sind bereits abgeschmolzen
Beispiel Island: Erste Gedenktafel für einen verschwundenen Gletscher
Gefahr Meeresspiegel anstieg: Ein sehr großer Anteil der Weltbevölkerung lebt an Küsten
Beispiel Auswirkungen Indonesien: Hauptstadt wird bald überflutet
Deswegen bauen sie auf einer anderen Insel (Borneo) eine neue Hauptstadt auf
Studie Flooded Future: 1 Milliarde Menschen leben weniger als 10m über dem Meeresspiegel
250 Millionen Menschen leben in Regionen, die maximal 1m über dem Meeresspiegel liegen
Auch der Meeresspiegelanstieg wird lokal verschieden stark ausfallen und nicht überall gleich
Verantwortlich für den Anstieg sind hauptsächlich Schmelzen in Grönland und Antarktis
Antarktis ist ein Unsicherheitsfaktor, weil noch nicht sehr gut erforscht insgesamt
Bei dem angenommenen Klimaszenario RCP8,5 ist die Vorhersage für das Abschmelzen des Eises:
Mit 66% Wahrscheinlichkeit 9cm und 36cm, mit 90% wahrscheinlichkeit von 6cm bis 58cm
Frühere Vorhersage von 2016 deutlich optimistischer: 9cm bis 19cm
Problem früherer Vorhersagen: sie hatten weniger akkurate Modelle zur Antarktis
Was sind die Gründe für das Abschmelzen?
Prozess 1: Steigende Lufttemperatur erwärmt das Eis und lässt es abschmelzen
Prozess 2: Meerwasser wird wärmer; Meeresströmungen bringen wärmeres Wasser in die Antarktis
Eis das auf Landmassen liegt, die unterhalb des Meeresspiegels liegen, ist besonders kritisch
Warmes Wasser transportiert mehr Wärmeenergie als warme Luft und schmilzt schneller Eis

Rückkehr der Polarstern (00:49:40)

Das Forschungsschiff Polarstern ist gestern nach seinem über 1jährigen Einsatz zurückgekommen
Die internationale Forschungsmission MOSAiC sollte Klimaprozesse in der Arktis erforschen
Ziel: Darstellung dieser Prozesse in globalen Klimamodellen verlässlicher abzubilden
Die Polarstern fuhr ins Eis, ehe es zu dick wurde und ließ sich dort festfrieren, um mit dem Eis durch die Arktis richtung Nordpol zu driften
Mission wird als erfolgreich gewertet, viele Daten konnten gesammelt werden
Es wird jetzt Jahre dauern alle Daten auswerten zu können

Fazit (00:53:16)

Wir haben jetzt ja nur einen Anreißer gemacht, welche Daten es u.a. gibt
Klar ist, wir müssen handeln; u.a. Treibhausgase senken, Daten für bessere Vorhersagen
Die Europäische Raumfahrtagentur ESA hat das Projekt Digital Twin Earth gestartet
Die Simulationen sollen mögliche Prozesse und Klimamodelle testen und noch viel mehr
ESA hatte dazu gerade erst eine Konferenz, die die Data Science Themen im Fokus hatte
Beispiel: Künstliche Intelligenz, um Satellitenaufnahmen auszuwerten z.B. Eisschilde
Man sieht auf jedenfall, dass es vieles gibt, wo sich das Klima bereits verändert hat
Die Beispiele zeigen, dass es gerade in den letzten 20 Jahren viele Menschen direkt trifft
Bericht der UN stellt fest: katastrophale Naturereignisse haben sich mehr als verdoppelt
Es ist nicht mehr zu leugnen, dass die Menschen aktiv werden müssen
Gemeinsame internationale Forschung ist wichtig, aber man muss die Daten auch nutzen
Entscheidungsgrundlagen schaffen, die Dinge zu verbessern

Nächste Folge: Temperaturkurven (00:56:56)

Als Data Science-Podcast wollen wir Data Science erklären
In dieser Folge sind wir mit Temperaturkurven eingestiegene, die eigentlich spannende Frage:
Wie kann man Temperatur messen? Unter welchen Bedingungen wird Temperatur gemessen?
Wie wirken sich die technischen Veränderungen der letzten 100 Jahre auf die Kurven aus?
Haben Umgebungsfaktoren einen Einfluss? (Gewässer, Straßenbau)
Wie können wir eine Aussage über die globale Erderwärmung treffen?

Call to Action (00:58:54)

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Outro (00:59:34)

Schlagworte zur Folge

Klimakrise, Klimawandel, Meeresspiegel, Waldbrände, globale Erwärmung, Temperaturkurven, Hitzerekorde, Sibirien, IPCC