Training Kursarbeit:
Klimawandel in Europa – wie wirksam sind die Klimaschutzmaßnahmen?
Schülerbuch, Seite 69
Lösungen der Aufgaben
(69.1a) Die in M1 erkennbare Luftströmung zu charakterisieren, verlangt diese anhand ihrer typischen Merkmale zu beschreiben und als Jetstream zu bestimmen.
Über dem Nordatlantik und Europa ist in ca. 9280km Höhe eine mäandrierende Westwindströmung als Starkwind mit Windgeschwindigkeiten zwischen 93 und 185km/h ausgeprägt. Dieser wird als Jetstream oder Polarfrontjet bezeichnet.
(69.1b) Die Entstehung dieser Luftströmung aus der allgemeinen atmosphärischen Zirkulation zu erklären, erfordert die Luftströmung in das Modell der globalen atmosphärischen Zirkulation einzuordnen und die kausalen Zusammenhänge ihrer Entstehung darzustellen.
Der Jetstream als Teil der globalen atmosphärischen Zirkulation hat seine Ursache in der innertropischen Zirkulation. Die im Bereich der innertropischen Konvergenzzone (ITC) aufgestiegenen Luftmassen bilden ein Höhenhoch und strömen als Gradientwind polwärts. Ein Großteil dieser Luft sinkt in den Regionen der Wendekreise am Rand der Hadleyzellen bodenwärts und bildet den subtropisch-randtropischen Hochdruckgürtel. Der als Höhenausgleichsströmung in Richtung der polaren Höhentiefs wehende andere Teil der Luft wird durch den Corioliseffekt auf der Nordhalbkugel (nördlich 5°nördl. Breite) nach rechts abgelenkt und wird zu einer Westwindströmung. Die hohe Windgeschwindigkeit des Jetstreams ist vor allem auf den hohen meridionalen Druckgradienten im Bereich der planetarischen Frontalzone zurückzuführen. Zudem wird der Jetstream in großer Höhe kaum von der Bodenreibung abgebremst und der Luftstrom aus niederen geographischen Breiten mit relativ hoher Rotationsgeschwindigkeit eilt infolge seiner Massenträgheit in höheren Breiten der dort vorherrschenden geringeren Rotationsgeschwindigkeit voraus.
Das Mäandrieren des Jetstreams erfolgt, wenn die Temperaturdifferenz zwischen den tropisch-subtropischen und polaren Luftmassen im 500hPa-Niveau auf mehr als 6K pro 1000 km horizontale Entfernung angewachsen ist. Das Mäandrieren wird durch hohe Gebirge sowie die ungleiche Verteilung von Land und Meer infolge unterschiedlich temperierter Luftmassen verstärkt.
(69.2) Die im Bereich von Gebirgen entstehende besondere Wettererscheinung in M4 im Zusammenhang mit dem Jetstream zu erläutern, bedeutet die Phasen dieser Wettererscheinung in ihrem Verlauf zu beschreiben und zu erklären.
Die Westwinddrift führt wiederholt Zyklonen vom Atlantik heran, deren feuchte Luftmassen auf der Luvseite von Gebirgen zum Aufsteigen gezwungen werden. Das ist auf das Durchgreifen des Jetstreams bis zum Boden zurückzuführen.
Bis zum Taupunkt bzw. Kondensationsniveau kühlt sich die Luft trockenadiabatisch um 1K/100m Höhenunterschied ab. Wenn die Luft 100% relative Feuchte hat, kondensiert nach dem Überschreiten des Kondensationsniveaus der überschüssige Wasserdampf und es kommt zur Wolkenbildung. Der Aufstieg der Luft erfolgt von nun an feuchtadiabatisch bei geringerer Abkühlung mit 0,6K/100m Höhenunterschied aufgrund des Freiwerdens der Kondensationswärme. Bis zum Gebirgskamm kommt es zu Niederschlägen (Steigungsregen), bei Temperaturen unter 0°C auch Schnee.
Nach Überschreiten des Gebirgskammes sinken die Luftmassen im Lee ab und erwärmen sich trockenadiabatisch um 1K/100m Höhenunterschied. Die relative Feuchte sinkt infolge Erwärmung, es kommt zur Wolkenauflösung und die Luftmassenbewegung wird als warmer, trockener Fallwind wahrgenommen (z.B. Föhn).
(69.3) Die Veränderungen des Jetstreams mit seinen Auswirkungen auf die gemäßigten Breiten (M2) darzustellen, verlangt den veränderten Verlauf des Jetstreams zu beschreiben und im Zusammenhang mit seinen Auswirkungen auf die gemäßigten Breiten zu verdeutlichen.
Die linke Graphik veranschaulicht die Normalsituation, wobei der Jetstream infolge hoher Temperaturunterschiede zwischen Tropen und Arktis stark ausgeprägt ist. Er mäandert nur wenig und die arktische Kaltluft bleibt im Norden. Die Winter in Nordamerika und Europa sind dann durch wechselnde Hoch- und Tiefdruckgebiete gekennzeichnet. Das Wetter ist infolge herangeführter subtropischer Warmluftmassen im Wechsel mit arktischen Kaltluftmassen relativ wechselhaft.
Die rechte Graphik gibt die Situation im Zuge des Klimawandels wider, wobei sich die Arktis deutlich erwärmt und sich die Temperaturunterschiede zwischen Tropen und Arktis verringern. Der Jetstream ist dann schwächer ausgeprägt und verläuft in sehr ausgeprägten Mäandern. Die Druckgebiete sind oft über Wochen stationär. Im Sommer verursacht ein schwächelnder Jetstream langanhaltende Hitzewellen und Trockenheit in den gemäßigten Breiten, im Winter ungewöhnliche Kaltlufteinbrüche.
(69.4a) Die bisherige und zukünftige Entwicklung der EU-Erzeugungskapazitäten nach Energieträgern zu analysieren, erfordert das Diagramm M3 hinsichtlich der Anteile der Energieträger im Rahmen der EU-Energieerzeugung systematisch und gezielt auszuwerten.
In der EU-27 werden fossile Energieträger, wie Öl und Gas, Braun- und Steinkohle sowie sonstige Fossile (z.B. Torf) zur Energieerzeugung eingesetzt, zudem Kernkraft, aber auch regenerative Energieträger, wie Wasserkraft (Laufwasserkraftwerke), Wind, Solarenergie und sonstige erneuerbare Energien (EE, z.B. Biogas).
Die bisherige Entwicklung der EU-Energieerzeugung war eindeutig von fossilen Energieträgern und der Kernkraft dominiert, die sich zwischen 2010 (ca. 800 von 1150GW, d.h. ca. 70%) und 2022 auf unter 50% verringert haben (ca. 650 von 1350GW, d.h. ca. 48%). Im gleichen Zeitraum haben sich die regenerativen Energieträger von ca. 250 auf 650GW verdreifacht, wobei der Anteil der Wasserkraft konstant geblieben ist, während der Anteil der Windkraft sich mehr als verdoppelt hat.
Die zukünftige Entwicklung zeigt, dass sich der Energiebedarf von ca. 1350GW auf 1950GW um rund ein Drittel weiter steigern wird. Dabei ist die Nutzung von Energieträgern stark von der aktuellen Klimadebatte beeinflusst. Vor allem Windkraft und Photovoltaik haben weiterhin ein großes Wachstumspotenzial an den erneuerbaren Energien und steigern sich bis im Jahr 2050 auf rund 59 Prozent der gesamten Angebotsleistung. Erneuerbare Energieträger werden damit insgesamt einen Anteil von etwa 75 Prozent am Kraftwerkspark haben. An fossilen Erzeugungskapazitäten werden auf europäischer Ebene in Zukunft vor allem Gaskraftwerke hinzugebaut, während die Erdölnutzung nahezu verschwindet. Die Kapazitäten von Kernkraft- und Kohlekraftwerken verringern sich um mehr als 57 Prozent bis 2050. Da der Ausstieg aus der Kohle angekündigt ist, wird die Nutzung von Braun- und Steinkohle bereits heruntergefahren. Insbesondere bei der Steinkohle ist ein starker Rückgang der aktuell installierten Leistung auf rund 36 Prozent bis zum Jahr 2030 zu beobachten.
Das Reservoir bleibt auch in Zukunft nahezu konstant bei unter 200GW. Die Jahreshöchstlast, die in der Vergangenheit geringen Schwankungen unterlag, wird sich zukünftig auf den Wert von 800GW einpendeln.
Insgesamt zeigt die Grafik, dass sich das europäische Energiesystem in den kommenden Jahrzehnten stark verändern wird.
(69.4b) Die Umsetzung der EU-Klima- und Energieziele bis 2020 zu erläutern, bedeutet die gesetzten Ziele zu beschreiben und Strategien sowie Maßnahmen zu deren Umsetzung zu erklären.
Das Ziel für die erneuerbaren Energiequellen bis 2020 deren Anteil um 20% zu steigern, wurde mit 21,3% sogar mehr als erreicht. Diese Entwicklung ist auf den Ausbau, die Subventionen, die teilweise fallenden Preise für Wind- und Solarenergie sowie auf das politische sowie persönliche Umdenken im Rahmen der Klimadebatte zurückzuführen.
Die beabsichtigte Abnahme des Primärenergieverbrauchs durch mehr Energieeffizienz erfolgte mit einigen Schwankungen nahezu bis 2014 auf den gewünschten Wert von -13%. Danach ist eine Umkehrung des zu beobachtenden Trends erkennbar. Seit 2019 hat jedoch eine massive Verbesserung zum Erreichen des 2020-Ziel geführt. Hinsichtlich des 2030-Ziels von -39% müssen neue Politiken und Maßnahmen noch zu einer deutlichen Ambitionssteigerung z.B. im Verkehr- und Gebäudesektor bzw. der Industrie führen.
Das Ziel für die Treibhausgasminderung von -20% im Jahr 2020 ist mit -31,4% deutlich mehr als erfüllt worden. Die Ursache dieser Zielerreichung geht auf den wirtschaftlichen Einbruch während der Corona-Pandemie zurück. Anders sieht es bei den mittel- und langfristigen Zielen aus. Um das Ziel von - 55 % weniger Treibhausgasemissionen im Jahr 2030 zu erreichen, müssten die jährlichen Minderungen gegenüber den Projektionen mit den bestehenden Maßnahmen (z.B. durch vermehrte Umstellung auf erneuerbare Energieträger und E-Mobilität) fast verdreifacht werden.
Insgesamt täuschen die Werte nicht über die Tatsache hinweg, dass die Umsetzung der EU- Klima- und Energieziele nicht in allen Mitgliedsstaaten gleichermaßen positiv erfolgt und eventuelles Verfehlen der Ziele in manchen Mitgliedsstaaten durch andere kompensiert wird.
(69.4c) Anhand von M3 und M5 die Anstrengungen der EU zum Klimaschutz zu beurteilen, verlangt die Entwicklung, um die Klima- und Energieziele zu erreichen, in ihren Ergebnissen zu betrachten.
Die in M3 erkennbaren starken Veränderungen des europäischen Energiesystems hinsichtlich der Abkehr von den fossilen Energieträgern Steinkohle, Braunkohle und Erdöl und die Umstellung auf die Nutzung erneuerbarer Energieträger ist ein wichtiger Beitrag zum Klimaschutz, müsste jedoch zusätzlich durch den Verzicht auf Erdgas weiter optimiert werden.
Die in M5 für das Jahr 2020 gesteckten Ziele wurden zwar erfüllt bzw. teilweise mehr als erfüllt, jedoch sind zum Erreichen der mittel- und langfristigen Ziele weitere erheblich verstärkte Bemühungen notwendig.
Demnach müssen die Anstrengungen der EU zum Klimaschutz kritisch betrachtet werden, da die Reduktion der Treibhausgase mit den aktuellen Maßnahmen zu langsam und zu wenig effektiv scheint (vgl. M5 THG-Projektionen bei existierenden Maßnahmen) und weit unter dem Ziel (-55% THG) zurückbleibt. Um Klimaneutralität zu erreichen sind verschärfte Gesetze und Maßnahmen notwendig.
