Kurzfassung

Deutschlands CO2-Emissionen gehen im Rauschen der Atmung der globalen Vegetation unter. Diesen kleinen Anteil an den globalen CO2-Emissionen wird Deutschland im Rahmen des Pariser Klimaabkommens weiter reduzieren.

1. Globales CO2-Budget
   Zu diesem Zweck übersetzt im ersten Schritt die Weltgemeinschaft die im Abkommen genannte Erderwärmung mit den Erdsystemmodellen in einen Bereich von global noch zulässigen Kohlenstoff-Emissionen, das "globale Kohlenstoffbudget" (näherungsweise gleich dem globalen CO2-Budget).
2. Verteilungsschlüssel
   Im zweiten Schritt legt jedes Land auf der Grundlage der equity (Gerechtigkeit, Fairness) das Ziel fest, das seinen Anteil am globalen Budget spezifiziert (Paris-Abkommen, Artikel 3 und 4).

Beide Schritte lassen einen breiten Gestaltungsfreiraum (den übrigens das deutsche Bundesverfassungsgericht in seinen Randnummern 218-237 ähnlich wie im folgenden hier dargestellt beschreibt (im Cache).

1. Die Erdsystemmodelle können wegen ihrer Unschärfe (Hunderte bis über tausend GtCO2) den Einfluss der deutschen CO2-Emissionen (≤ 15 GtCO2 im Zeitraum 2020 bis 2060) auf die Erderwärmung nicht angeben.
2. In der deutschen Gesellschaft betrifft die gegenwärtige Diskussion zum anthropogenen Anteil an der Klimaerwärmung und zur Paris-Kompatibilität den Verteilungsschlüssel -meist ohne ihn explizit zu benennen.
• Ob das deutsche Klimaschutzgesetz 2021 als Paris-kompatibel oder -inkompatibel eingestuft wird, hängt von der Wahl dieses Verteilungsschlüssels ab. Wenn das nach 2020 verbleibende globale CO2-Budget gleichmäßig auf alle 8 Mrd. Menschen verteilt wird, erhält Deutschland (weil es 1% der Weltbevölkerung stellt) als nationales CO2-Budget 1% des globalen Budgets einschl. 1% dessen Unschärfe. Die deutschen Emissionen im Zeitraum 2020 bis 2060 nach Klimaschutzgesetz 2021 bleiben in diesem Rahmen.
• Das Gleiche gilt für die deutschen CO2-Emissionen, welche der Bundesverband der deutschen Industrie (BDI) und der Verband der Chemischen Industrie (VCI) in ihren in Auftrag gegebenen Roadmap-Studien aus den Jahren 2018 / 2021 und 2019 benennen. Innerhalb dieses Emissionsrahmens könnten sie -so die Aussagen der Studien- global wettbewerbsfähige Produkte mit kleinem CO2-Fußabdruck entwickeln. Damit würde Deutschland vorführen, wie ein hochentwickeltes Industrieland sich aus dem fossilen Zeitalter lösen kann.
• Das Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme hat in einer Studie aus dem Jahr 2020 mit vier Szenarien die Auswirkungen gesellschaftlicher Trends auf das Erreichen der Energiewende analysiert. In allen Szenarien sind die Reduktionsziele bis 2045 noch erreichbar, jedoch auf unterschiedlichen Pfaden und zu unterschiedlichen Kosten.
• Hingegen bewertet Climate Action Tracker (CAT) auf der Basis von allgemeineren Wirtschafts- und Fairnessmodellen das Klimaschutzgesetz und damit implizit auch die BDI- und VCI-Roadmaps als unzureichend.
• Es muss diskutiert werden, auf welches Zielspektrum diese Bewertung optimiert ist.

1. Die Erdsystemmodelle liefern ein globales CO2-Budget mit einer Unschärfe, die 2 Größenordnungen über den deutschen CO2-Emissionen 2020 bis 2060 nach Klimaschutzgesetz liegt.

Die erste von zwei Unschärfen im Begriff "Paris-Kompatibilität" stammt aus dem Klimamodell (z.B. einem Earth System Model, ESM), mit dem man das Paris-Ziel (1.5 ... 2 °C) in eine noch zur Verfügung stehende globale CO2-Emission übersetzt. In der Kommunikation der Unschärfe wird häufig das TCRE-Modell als Näherung an die Earth System Models benutzt (IPCC Special Report on the impacts of global warming of 1.5°C above pre-industrial levels ... (SR15, Kapitel 2, Seite 105) (Abbildung 1). Es bringt ähnliche Ergebnisse wie das Equilibrium Climate Sensitivity-Modell (dicke schwarze Kurven in dieser Abbildung, ECS).

Nach dem TCRE-Modell ist die Global Mean Surface Temperature (GMST) in einem weiten Bereich eine lineare Funktion der kumulativen CO2-Emissionen. Die Steigung dieser Funktion nimmt man willkürlich als um einen Mittelwert μ = 0.542 °C / (1000 GtCO2) mit einer Breite σ = 0.288 °C / (1000 GtCO2) normalverteilt an. Mit einem solchen Fächer gibt das TCRE-Modell also die Bandbreite der globalen Erwärmung GMST als Funktion der kumulativen CO2-Emissionen wieder, welche die Earth System Models (ESMs) liefern.

Der Einfluss von anderen Treibhausgasen wird zuweilen näherungsweise durch eine geringe vertikale Verschiebung ΔT des TCRE-Fächers berücksichtigt. Dem folge ich hier: Wenn Reduktionspfade nur pauschal für CO2eq angegeben werden, verschiebe ich der Figure 2.3 im SR15 folgend den TCRE-Fächerursprung vertikal um ΔT = 0.058 °C.

Mit dem linearen TCRE-Modell berechnet man den Bereich, in dem das global verbleibende CO2-Budget B_g liegt, das die GMST zwischen 1.5 und 2 Grad Celsius hält (Abbildung 2).

zum Vergrößern auf Bild klicken Abb. 2: Das globale CO2-Budget Bg hängt vom Klimamodell ab, insbesondere davon, welche TCRE-Fächerlinie man beliebig auswählt. (Daten von IPCC AR5) (Abbildung im IPCC AR6: Figure 5.31) Zusätzlich zur Fahne in Abbildung 1 ist hier nach Fig. 2.3, Seite 63 von Climate Change 2014, Synthesis Report eine zweite, überlappende Fahne eingezeichnet. Während die untere (die aus Abbildung 1) die Ergebnisse der ESMs/EMICs enthält, wenn nur CO2 berücksichtigt wird, enthält die obere die Ergebnisse der ESMs/EMICs, wenn alle Treibhausgase berücksichtigt werden. Das im Jahr 2020 global zur Verfügung stehende CO2-Budget ist nur sehr unscharf vorhersehbar (ähnliche Werte aus dem IPCC 6 Assessment Report, Working Group WGI, Kapitel 5, Tabelle 5.8, Seite 753). Wählt man die 50%TCRE-Linie, ist das CO2-Budget Bg(1.5°C, 50%TCRE) = 620 GtCO2 Wählt man die 67%TCRE-Linie, ist das CO2-Budget Bg(1.5°C, 67%TCRE) = 500 GtCO2 Wählt man die 90%TCRE-Linie, ist das CO2-Budget Bg(1.5°C, 90%TCRE) = 330 GtCO2 Zum Vergleich: Im Jahr 2018 wurden global 37 GtCO2 emittiert.

zum Vergrößern auf Tabelle klicken Tabelle 5.8 - Das geschätzte verbleibende Kohlenstoffbudget Bg(t°C, x%) und die entsprechenden Unsicherheiten nach IPCC WGI AR6. Es werden Schätzungen für die zusätzliche, durch den Menschen verursachte Erwärmung vorgelegt, ausgedrückt als globale durchschnittliche Oberflächenlufttemperatur seit der jüngsten Vergangenheit (2010-2019, Spalte 1), die wahrscheinlich 0,8 bis 1,3 mit einer besten Schätzung von 1,07 °C im Vergleich zu 1850-1900 beträgt. t°C ist die globale durchschnittliche Oberflächentemperaturerhöhung (Spalte 2) seit 1850 - 1900. x% sind die TCRE-Perzentile in Spalten 3 - 7. Anmerkungen zur Tabelle 5.8 Quelle: Seite 753 in Global Carbon and other Biogeochemical Cycles and Feedbacks. Chapter 5 in Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change

1.1 TCRE-Wahrscheinlichkeit eines Ergebnisses gibt den Bruchteil der Modelle an, die dieses Ergebnis liefern.

Der TCRE-Fächer ist sehr breit. Das CO2-Budget B_g liegt in einem Unschärfebereich von Hunderten von GtCO2 Breite (Tabelle 5.8). (Zum Vergleich: 2018 wurden global 10 GtC = 37 GtCO2 emittiert.) Darüberhinaus kann von der Fächerbreite nicht auf die Unsicherheiten in der realen Welt geschlossen werden.

Mir scheint, zusätzlich zum Bias der Klimaforschung gibt es nur eine vage Vorstellung davon, welche unter den Fächerlinien mehr Verlässlichkeit bieten.
(Zur Erinnerung: im Argument von B_g(1.5°C, x%TCRE) gibt x den Prozentsatz von Modellergebnissen an, die GMST ≤ 1.5°C liefert. x ist nicht die reale Wahrscheinlichkeit für GMST ≤ 1.5°C, siehe auch "2.1.3 Deep uncertainty" in On the use and misuse of climate change projections in international development, Hannah Nissan et al. 2019).

2. Die Aufteilung des globalen CO2-Budgets ist offen.

2.1 Der Verteilungsschlüssel

Die zweite Quelle für die Unschärfe des Begriffs "Paris-Kompatibilität" ist die Aufteilung des globalen Budgets B_g auf die Weltbevölkerung, z.B. Nationen.

• Artikel 3 und 4 des Parisabkommens fordern:
• "größtmögliche Ambition unter Berücksichtigung gemeinsamer, aber unterschiedlicher Verantwortlichkeiten und jeweiliger Fähigkeiten angesichts der unterschiedlichen nationalen Gegebenheiten".
• Verteilungsschlüssel nach IPCC
• IPCC WG3 AR5 (Kapitel 6, Abschnitt 6.3.6.6 Regional mitigation costs and effort-sharing regimes, Seiten 458 ff (im Cache) gibt 3 grundlegende Modelle dafür, wie das globale CO2-Budget B_g unter den einzelnen Nationen verteilt werden könnte:
1. Equal Per Capita (EPC),
2. Capabiliy (CAP),
3. Responsibility, Capability and Need (GDR).
• Kapitel 3 und Abschnitt 4.6.2 in IPCC WG3 AR5 (im Cache).

2.1.1 Gleiche Verteilung des globalen CO2-Budgets auf die gesamte Weltbevölkerung (Equal Per Capita, EPC)

Nach diesem Verteilungsschlüssel wird B_g gleichmäßig auf alle 8 Mrd. Menschen verteilt. Deutschland erhält damit den Bruchteil 80 Mio. / 8 Mrd. = 0.01 von B_g. Fortan ist in diesem Papier der Faktor 0.01 oder dessen reziproker Wert 100 immer eine Folge des EPC-Verteilungsschlüssels.

Gleiche Verteilung EPC allein legt nicht fest, wieviel Emissionen der Vergangenheit berücksichtigt werden müssen. In den Abbildung 2 und Tabelle 5.8 wurde das Jahr 2020 gewählt. Je mehr CO2-Emissionen der Vergangenheit berücksichtigt werden, umso mehr wird Deutschland Paris-inkompatibel (Abbildungen 3).

2.1.2 Fairness (CAT Fair-Share)

Climate Action Tracker (CAT) verwendet ein umfassenderes Bewertungssystem (im Cache) für die Verteilung des globalen Budgets B_g: Zusätzlich zu einem EPC-ähnlichen Verteilungsschlüssel für das globale CO2-Budget B_g(t°C, x%TCRE) werden die auf Seite 2 in New Rating Methodology beschriebenen CAT Fair-Share-Teilaspekte einbezogen:

• Historische Verantwortung für frühere Emissionen
• Die Fähigkeit, für Emissionsreduzierungen zu zahlen
• Potenzial zur Emissionsreduzierung
• Gleiche Verteilung der Emissionen pro Kopf der Bevölkerung
• Die Notwendigkeit einer nachhaltigen Entwicklung

Der -meiner Meinung nach nicht ausreichend verständlich beschriebene- CAT Fair-Share-Rahmen legt für jedes Land die zulässigen Emissionen fest, die bei Anwendung durch alle Länder global zu einem bestimmten Erwärmungsniveau führen würden.

The modelled domestic pathway-based target ‘temperature’ rating reflects the warming we would expect if all countries’ targets fell on an emissions pathway consistent with limiting warming to that level in a globally cost-effective way.
(Seite 5 in New Rating Methodology)

3. Wegen der Unschärfe in 1 und 2 ist Deutschland in einem breiten Gestaltungsraum Paris-kompatibel.

Deutsche kumulative CO2-Emissionen

3.1 Nach dem EPC-Schlüssel erfüllen verschiedene Reduktionspfade das 1.5 Grad-Ziel

Im folgenden werden die Reduktionpfade der deutschen jährlichen CO2-Emissionen thg_n(t) im Zeitraum t = 2020 ... 2060 auf Paris-Kompatibilität untersucht, indem der EPC-Verteilungsschlüssel zugrunde gelegt wird. Der Faktor 100 oder 0.01 ist auf diesen beliebig gewählten Schlüssel zurückzuführen und kann sich -je nach berücksichtigten Aspekten der Verteilungsgerechtigkeit- in weiten Grenzen ändern. Weil das deutsche CO2-Budget sich vom globalen CO2-Budget ableitet

B_n(t°C, x%TCRE) = 0.01 B_g(t°C, x%TCRE)

kann das deutsche CO2-Budget in ebenso weiten Grenzen variieren.

c_n ist die Summe der thg_n(t) von t_i = 2020 bis 2060, also Deutschlands kumulative CO2-Emission im Zeitraum 2020 bis 2060.

C_n = 100 c_n
c_n = Σ_ti[thg_KSG(t_i)]

C_n wird in den Abbildungen 1 - 3, c_n in den Abbildungen 4, 6 und im anschließenden Video verwendet.

3.1.1 Die Unschärfe von Deutschlands CO2-Budget als Folge der Unschärfe der Klimamodelle

Aus Abbildung 2 kann man das deutsche CO2-Budget B_n(1.5°C, x%TCRE), ablesen, indem man die globalen Werte B_g(1.5°C, x%TCRE) entsprechend dem EPC-Verteilungsschlüssel mit 0.01 multipliziert.

Deutschlands CO2-Budget ab dem Jahr 2020
B_n(t°C, x%TCRE) = 0.01 B_g(t°C, x%TCRE)

Beispiel: Ab 2020 steht Deutschland für 1.5°C-Paris-Kompatibilität mit

• 90%TCRE-Wahrscheinlichkeit ein CO2-Budget B_n(1.5°C, 90%TCRE) = 3.3 GtCO2,
• 67%TCRE-Wahrscheinlichkeit ein CO2-Budget B_n(1.5°C, 67%TCRE) = 5.0 GtCO2,
• 50%TCRE-Wahrscheinlichkeit ein CO2-Budget B_n(1.5°C, 50%TCRE) = 6.2 GtCO2

zu.

Zum Vergleich: Im Jahr 2020 emittierte Deutschland thg_n(2020) = 0.88 GtCO2eq/a (= 0.73 GtCO2/a) nach Umweltbundesamt.

3.1.2 Reduktionspfade nach Klimaschutzgesetz und nach Vorschlägen aus Wirtschaft und Gesellschaft

Zum Vergrößern auf Bild klicken Abb. 3: Modell-basierte Paris-Kompatibilität der Reduktionspfade des Klimaschutzgesetzes 2021 (KSG) und von Fridays For Future (FFF) Cn(KSG) ist -entsprechend dem EPC-Verteilungsschlüssel- das 100-fache der Summe der deutschen jährlichen Emissionen thgKSG(ti) in den Jahren ti = 2020 ... 2060 nach Klimaschutzgesetz 2021: Cn(KSG) = 100 Σti[thgKSG(ti)] = Bg(t°C, x%TCRE) mit x = 65%TCRE-Wahrscheinlichkeit, t°C = 1.7°C, d.h. der Reduktionspfad hält die 1.7-Grad-Grenze mit 65%TCRE-Wahrscheinlichkeit ein, x = 90%TCRE-Wahrscheinlichkeit, t°C = 1.9°C, d.h. der Reduktionspfad hält die 1.9-Grad-Grenze mit 90%TCRE-Wahrscheinlichkeit ein. Analoges gilt für den Reduktionspfad nach Fridays for Future (FFF): Cn(FFF) führt auf der 90%TCRE-Fächerlinie bis 1.7 °C. Daher nennt man den FFF-Reduktionspfad "mit 90%TCRE-Wahrscheinlichkeit 1.7-Grad-kompatibel". nicht eingezeichnet: Modell-basierte Paris-Kompatibilität des Reduktionspfads BDI80 für den Zeitraum ti = 2020 ... 2060 (Wert für Σti[thgBDI80(ti)] ≤ 10 GtCO2 nach Abbildung 5, Werte für Bg(t°C, x%TCRE) aus Tabelle 5.8) Cn(BDI80) = 100 Σti[thgBDI80(ti)] = Bg(t°C, x%TCRE) mit x = 33%TCRE-Wahrscheinlichkeit, t°C = 1.7°C, d.h. der Reduktionspfad BDI80 hält die 1.7-Grad-Grenze mit 33%TCRE-Wahrscheinlichkeit ein, x = 67%TCRE-Wahrscheinlichkeit, t°C = 1.9°C, d.h. der Reduktionspfad BDI80 hält die 1.9-Grad-Grenze mit 90%TCRE-Wahrscheinlichkeit ein.

3.1.2.1 Ein einfacher Vergleich der Reduktionspfade mit dem CO2-Budget (TCRE-Daten vom IPCC WGI AR5)

Die Reduktionspfade thg_pfad(t) werden meist als jährliche Emissionen über der Zeit t dargestellt. Die kumulativen Emissionen c_n sind darin die Flächen unter den Reduktionspfaden thg_pfad(t), und ebenso sind in dieser Darstellung die deutschen CO2-Budgets B_n(t°C, x%TCRE) Flächen.

B_n(t°C, x%TCRE) = 0.01 B_g(t°C, x%TCRE)

Um sie mit den Flächen unter den Reduktionspfaden optisch vergleichen zu können, stellt man B_n(t°C, x%TCRE) als Dreiecke mit Spitze im Jahr 2020 dar. In Abbildung 4 und im Video darunter ist das Dreieck mit der Fläche B_n(t°C, 90%TCRE) rot eingefärbt. Die Gesamtheit der Dreiecke zu einer gewählten Erwärmung GMST bildet den Fächer aus grauen Geraden ("TCRE-Fächer" B_n(GMST, x%TCRE) in den Abbildungen 4, 5 und im Video unter Abbildung 4).

In Abbildung 4 werden der Reduktionspfad von Fridays for Future (FFF) und der nach Klimaschutzgesetz 2021 (KSchG) geforderte mit dem deutschen CO2-Budget B_n(1.5°C, x%TCRE) verglichen und in Abbildung 5 mit B_n(1.7°C, x%TCRE).

1. Fridays For Future (FFF) bleibt innerhalb des CO2-Budgets B_n(1.5°C, 50%TCRE),
2. Das Klimaschutzgesetz (KSchG) bleibt innerhalb des CO2-Budgets B_n(1.5°C, 30%TCRE).

Die Emissionen des durchschnittlichen einzelnen Deutschen und sein CO2-Budget sind annähernd um den Faktor 80 Millionen kleiner (rechte Ordinate in Abbildung 4). Als Beispiel ist in Abbildung 4 der Reduktionspfad (kschg) eingezeichnet, der nach dem EPC-Verteilungsschlüssel für einen Deutschen p gilt, der seine Emissionen gegenüber dem Durchschnitt halbiert hat (mit dem CO2-Rechner des Umweltbundesamts kann man seine individuellen Emissionen berechnen und in der Abbildung mit seinem CO2-Budget vergleichen).

• Der Reduktionspfad kschg überdeckt eine Fläche, die etwa der des roten Dreicks gleicht. Die Person p emittiert also etwa B_p(1.5°C, 90%TCRE), und man sagt: "Person p ist bei dem Verteilungsschlüssel EPC mit 90%TCRE-Wahrscheinlichkeit 1.5°C kompatibel".

In Abbildung 5 und im Video wird das in Abbildung 4 verwendete Verfahren auf weitere Reduktionspfade und Erderwärmungen angewendet.

Zum Vergrößern auf Bild klicken Abb. 4: Vergleich von deutschen CO2eq-Reduktionspfaden und deutschem CO2-Budget Bn(1.5°C, x%TCRE) nach EPC. Deutsche CO2eq-Emissionspfade der Vergangenheit und ab 2020 wie von Fridays For Future (FFF) und dem Klimaschutzgesetz 2021 (KSchG) gefordert. Linke Ordinate gibt die jährlichen Emissionen von Deutschland als ganzem an, die rechte Ordinate die eines einzelnen Deutschen. Der Reduktionspfad kschg entspricht einer deutschen Person p, die ihre CO2eq-Emissionen gegenüber dem deutschen Durchschnitt halbiert. Die CO2-Emissionsreduktionen nach Fridays For Future (FFF) und dem Klimaschutzgesetz (KSchG) liegen innerhalb des deutschen Budgets Bn(1.5°C, 50%TCRE) bzw. Bn(1.5°C, 30%TCRE). Die Person p emittiert etwa Bp(1.5°C, 90%TCRE). Das ist daran ablesbar, dass die Fläche unter ihrer Reduktionskurve kschg in etwa die des roten Dreiecks Bp(1.5°C, 90%TCRE) ist. zum Absoielen des Videos auf Bild klicken Video: Die deutschen CO2-Budgets Bn(GMST, x%TCRE) nach EPC für verschiedene Erderwärmungen 1.5°C ≤ GMST ≤ 2.7°C (rechtwinklige Dreiecke mit Spitze im Jahr 2020). Je höher die Erwärmungsgrenze GMST ist, desto TCRE-wahrscheinlicher ist ein Reduktionspfad GMST-kompatibel.

Zum Vergrößern auf Bild klicken Abb. 5: Vergleich von CO2eq-Reduktionspfaden aus Wirtschaft und Gesellschaft und deutschem CO2-Budget Bn(1.7°C, x%TCRE) nach EPC. KSG: Klimaschutzgesetz 2021, FFF: Fridays For Future (im Cache), BDI: Bundesverband der Deutschen Industrie (im Cache, Details), dena: dena-Leitstudie "Aufbruch Klimaneutralität" (im Cache), CED: Circular Economy Deutschland (im Cache). Entsprechend dem EPC-Verteilungsschlüssel sind die deutschen CO2-Budgets 1 Prozent der globalen CO2-Budgets: Bn(t°C, x%TCRE) = 0.01 Bg(t°C, x%TCRE) Hier sind die deutschen CO2-Budgets Bn(1.7°C, x%TCRE) als rechtwinklige Dreiecke mit Spitze im Jahr 2020 eingezeichnet. Die zu den (grau gezeichneten) Fächerlinien gehörigen x% sind unterhalb der Zeitachse notiert. Die Reduktionspfade werden bewertet, indem man die Flächen unter ihnen optisch mit diesen Dreiecksflächen vergieicht. Die Fläche cn unter dem Reduktionspfad thgFFF(ti) nach Fridays for Future (FFF) cn(FFF) = Σti[thgFFF(ti)], mit ti = 2020, 2021, ... 2060 ist ebenso groß wie die Dreiecksfläche Bn(1.7°C, 90%TCRE) unter der grauen Fächerlinie 90%TCRE. Daher nennt man den FFF-Reduktionspfad "mit 90%TCRE-Wahrscheinlichkeit 1.7-Grad-kompatibel". Analoges gilt für die anderen Reduktionspfade. KSG ist wegen cn(KSG) = Σti[thgKSG(ti)] ≤ Bn(t°C, x%TCRE) mit x = 65%TCRE-Wahrscheinlichkeit, t°C = 1.7°C. Man sagt: "Der KSG-Redukionspfad hält die 1.7-Grad-Grenze mit 65%TCRE-Wahrscheinlichkeit ein." nicht in Abb.6 eingezeichnet, aber im Video zu sehen: x = 90%TCRE-Wahrscheinlichkeit, t°C = 1.9°C, d.h. der KSG-Reduktionspfad ist mit 90%TCRE-Wahrscheinlichkeit 1.9-Grad-kompatibel. dena ist mit 50%TCRE-Wahrscheinlichkeit 1.7-Grad-kompatibel der dena-Pfad ist "mit 90%TCRE-Wahrscheinlichkeit 2.1-Grad-kompatibel". CED ist mit 40%TCRE-Wahrscheinlichkeit 1.7-Grad-kompatibel. 90%TCRE-Wahrscheinlichkeit 2.2-Grad-kompatibel BDI95 ist mit etwa 50%TCRE-Wahrscheinlichkeit 1.7-Grad-kompatibel. 90%TCRE-Wahrscheinlichkeit 2.1-Grad-kompatibel BDI80 ist mit etwa 25%TCRE-Wahrscheinlichkeit 1.7-Grad-kompatibel (33% nach Tab.5.8). 90%TCRE-Wahrscheinlichkeit 2.5-Grad-kompatibel

3.2 Nach CAT Fair-Share sind die deutschen Reduktionspfade unzureichend.

Zum Vergrößern auf Bild klicken Abb. 6: Climate Action Tracker: Deutschlands Reduktionen sind unzureichend Climate Action Tracker verwendet mit CAT Fair-Share ein Algorithmus- und Literatur-basiertes Bewertungssystem (im Cache), Modelled domestic pathways (im Cache). Der "Modelled pathway" führt nach CAT zu einer globalen Erwärmung zwischen 1.5°C und 2°C ("almost sufficient"). Eine ähnliche Aussage erhält man mit dem EPC-Verteilungsschlüssel (Abbildungen 4 und 5, Video) für 1.5 °C ≤ GMST ≤ 2.7°C und 90% ≤ x%TCRE ≤ 70%). Die Bewertung nach dem CAT Fair-Share-Vorgehen modifiziert diese Aussage hin zu "ïnsufficient". Quelle der Abbildung: Germany Summary, Targets (im Cache).

Interessant ist (Abbildung 5, Video),

• wieviel stärkere Reduktionen CAT mit seinem Algorithmus- und Literatur-basierten Vorgehen fordert als die Roadmaps für den
• Bundesverband der Deutschen Industrie (BDI-Studie, im Cache) oder
• Verband der Chemischen Industrie (VCI-Studie, im Cache)

für machbar halten.

Ich habe bei CAT keinen Bezug zu Reduktionspfaden aus dem Bereich der Wirtschaft oder Industrie gefunden und deute CAT's Bewertung als seine ganz eigene Interpretation der equity-Forderung des Paris-Abkommens, Artikel 3 und 4 (Netzwerk, in dem CAT arbeitet).

4. Deutschlands Kohlenstoff-Emissionen verschwinden im Rauschen der Kohlenstoff-Aufnahme durch die globale Vegetation

Die in Kapitel 3 dargestellten unterschiedlichen Auslegungen der Paris-Vereinbarung equity führen zu unterschiedlichen Reduktonen der Länge des kleinen schwarzen Balkens "Deutschland" (Abbildung 7) in den Jahren nach 2020. Selbst wenn wir Deutschen durch einen außergewöhnlichen Kraftakt unsere CO2-Emissionen in allernächster Zukunft auf nahe 0 senken würden, würde das global schwer erkennbar sein.

Abb. 7: Schwankungen der terrestrischen Senke, d.h. der jährlichen Kohlenstoff-Aufnahme durch die Vegetation. Quelle: Seite 127 in Global Carbon Budget 2021 (zum Vergleich hier mit den Daten von Global Carbon Budget 2022)

Balken "Deutschland": deutsche Kohlenstoff-Emissionen im Jahr 2020 (0.7 GtCO2),

Die terrestrische CO2-Senke wird mit dynamischen globalen Vegetationsmodellen (DGVMs) abgeschätzt (Unsicherheiten: Seite 123 in Global Carbon Budget 2021). Die Schwankungen von Jahr zu Jahr betragen etwa 4 GtCO2/Jahr, so dass kleine jährliche Änderungen der anthropogenen Emissionen (z.B. einer Reduktion der deutschen Emissionen auf nahe 0) in der globalen atmosphärischen CO2-Konzentration nur schwer zu erkennen sind (Seite 7 in Global Carbon Budget 2021).

5. Zusammenfassung

5.1 Paris-Kompatibilität

In der Umsetzung des Pariser Klimaabkommens bewertet man die CO2-Emissionen mit einem Verfahren, das weiten Gestaltungsraum lässt. Es besteht aus 2 Schritten.

1. den Erdsystem-Modellen. Mit ihnen berechnet man das globale CO2-Budget, d.h. wieviel CO2 global noch emittiert werden darf, wenn eine vorgegebene Erderwärmung nicht überschritten werden darf. Die Streuung ihrer Ergebnisse für das globale CO2-Budget wird näherungsweise mit dem -linearen- TCRE-Modell als normalverteilt angenommen: Je häufiger ein Ergebnis auftritt, als desto "TCRE-wahrscheinlicher" wird es formal eingestuft.
2. einem Verteilungsschlüssel. Nach ihm wird das globale CO2-Budget unter den Nationen aufgeteilt (EPC, CAT Fair-Share).

Zu (1) Erdsystem-Modelle
Mit der Angabe des global noch verfügbaren CO2-Budgets liefern Erdsystem-Modelle trotz ihres Bias die beste Orientierung, die die Wissenschaft zur Zeit liefern kann. Wir müssen dabei aber ihre Begrenzungen berücksichtigen.

• Insbesondere fehlen in Teilen von ihnen mangels besseren Wissens nichtlineare Prozesse. Die Klimaforschung repariert die Klimamodelle dort z. Zt. durch patches, also Zusatzannahmen, wie die Annahme von Kipppunkten (s. auch Johan Rockström, July 2024)
• Darüberhinaus liefern die Klimamodelle so unscharfe Ergebnisse, dass man mit informed guessing unter den Ergebnissen auswählen muss.

Zu (2) Aufteilungsschlüssel
Das ungelöste Problem der zielführenden Aufteilung des globalen CO2-Budgets auf z.B. Staaten diskutiert die Working Group 3 des IPCC im Assessment Report 5. Im Parisabkommen verpflichten sich die Staaten zu einer Verteilungsgerechtigkeit.

• Zur groben Orientierung könnte man das globale CO2-Budget gleichmäßig auf alle Menschen der Erde verteilen (Equal-per-Capita Verteilungsschlüssel, EPC). Dabei lassen wir uns die Freiheit zu entscheiden, wieviel von unseren bereits emittierten CO2-Mengen wir in Rechnung stellen.
• Der Climate Action Tracker CAT stellt ein Fairness-System auf, das der in Paris formulierten Verteilungsgerechtigkeit nahe zu kommen versucht.
• Nach einer Studie im Auftrag des Bundesverbands der deutschen Industrie aus dem Jahr 2018 (BDI80) erfüllen deutsche CO2-Emissionsreduktionen um 80% gegenüber 1990 das Parisziel mit 30%TCRE-Wahrscheinlichkeit, wenn man den EPC-Verteilungsschlüssel verwendet.
• Danach liegen ab dem Jahr 2020 die kumulierten deutschen CO2-Emissionen innerhalb des deutschen CO2-Budgets, das nach EPC-Schlüssel 1% eines globalen CO2-Budgets B_g(1.7°C, 30%TCRE) betragen darf.
• zur Erinnerung: für ein globales CO2-Budget B_g(1.7°C, 30%TCRE) liefern etwa 30% der Erdsystem-Modelle eine Erderwärmung von maximal 1.7°C.
• Nach dem Bewertungssystem von CAT ist dieser Reduktionspfad BDI80 unzureichend.
• Weder von der %TCRE-Wahrscheinlichkeit noch von der CAT-Bewertung kann man auf die Wahrscheinlichkeit in der realen Welt schließen.

5.2 Klimakompetentes Handeln

Trotz der Unschärfe in (1) und (2) kann Paris-Kompatibilität Orientierung auf dem Terrain des anthropogenen Anteils an der Klimaerwärmung geben. Dementsprechend haben sich verschiedene Wege zur Paris-Kompatibilität herausgebildet. Beispiele:

• persönliches Engagement
  Aus dem breiten Spektrum, das (1) und (2) anbieten, wählen wir unter Verwendung des EPC-Verteilungsschlüssels aus und reduzieren entsprechend unsere individuellen CO2-Emissionen, beteiligen uns an CO2-Reduktionsprojekten und wenden uns an unsere Legislative und Exekutive.

Das Fraunhofer-Institut für solare Energiesysteme gibt in seiner Studie aus dem Jahr 2020 als Mehrkosten 500 bis 2000 Mrd. Euro an, wenn bei der Umstellung des deutschen Energiesystems die Bevölkerung auf alten Systemen beharrt.

• Engagement der Wirtschaft
  Aus dem breiten Spektrum, das (1) und (2) anbieten, wählt die Wirtschaft aus und plant entsprechend ihre Entwicklung hin zur Klimaneutralität. Weil Deutschland nur zu etwa 2% an den globalen CO2-Emissionen beteiligt ist, wird ihr Hauptanliegen dabei sein, konkurrenzfähige Produkte und Verfahren zu entwickeln, die für eine dekarbonisierte Zukunft nachgefragt werden.
  • Paris-Kompatibilität ist somit ein Orientierungsrahmen dafür, welches Tempo bei der Dekarbonisierung global vorgelegt wird.
  • Deutschland könnte als beta-Tester zeigen, wie eine hochindustrialisierte Gesellschaft Beiträge zur Begrenzung der Erderwärmung liefern kann.
  • Wenn unsere Politik die von der Wirtschaft seit einigen Jahren geforderten Rahmenbedingungen setzt,
    Beispiele:
    
    • Bundesverband der Deutschen Industrie, 2018,
    • Verband der Chemischen Industrie, VCI-Sudie 2019,
    • wesentliche Erkenntnisse der BDI-, VCI- und CESIfo-Studien,
    • Clemens Fuest, Andrei Marcu, Michael Mehling "Climate Policy Priorities for the Next European Commission", EconPol Policy Report, CESifo, March 2024 (im Cache, Zusammenfassung von K. Korfmacher),

    könnte Deutschland das Schaufenster sein, in dem zukunftsfähige Produkte ausgestellt werden (Chancen und Herausforderungen für die deutsche Industrie, Wirtschaft und Politik, Seiten 107 - 117 in 2018, im Cache),

Bürger und Politik in Deutschland könnten aber z.B. aus Klima-Besorgnis die Wirtschaftssektoren auf steilere, wirtschaftlich nicht zielführende Reduktionspfade zwingen. Die daraus folgende Reduktion der globalen CO2-Emissionen würde im Rauschen verschwinden und daher einen vernachlässigbaren Beitrag zur Begrenzung der Erderwärmung liefern. "A decarbonized, but deindustrialized Europe is not a positive outcome for welfare in the EU, for global greenhouse gas emissions and other pollution vectors, for the security of European energy and other supply chains, as well as to secure continued public support for the transition. Perhaps as importantly, it would send a cautionary signal to trade partners around the world, and thereby potentially set back global decarbonization efforts."(Seite 24 in Clemens Fuest, Andrei Marcu, Michael Mehling "Climate Policy Priorities for the Next European Commission", March 2024)

Offensichtlich laufen individuelle und wirtschaftliche Wege zur Paris-Kompatibilität nicht auf demselben Reduktionspfad - sie brauchen es wegen der Unschärfe (1) und (2) bei der Festlegung von Paris-Kompatibilität auch nicht. Die Pfade werden sich je nach unseren individuellen Fähigkeiten bzw. den Fähigkeiten der wirtschaftlichen Akteure stark unterscheiden. In diesem Zusammenhang sollte diskutiert werden, auf welches Ziel Climate Action Tracker optimiert.

6. Anregungen

Je mehr wir auf die Kompetenz aller vertrauen können und selbst Kompetenz zeigen, desto zielführender wird die gesellschaftlich Diskussion bei der Auslegung von (1) und (2), und desto besser wird uns der gemeinsame beta-Test gelingen.
Ähnlich argumentieren David Romps und Steven Koonin in "Scientific Certainties and Uncertainties in our Climate Future, Steven Koonin and David Romps, University of California at Berkeley Nuclear Engineering Weekly Colloquiums (2022):

• David Romps: Wir sollten nicht mehr
• die menschengemachte Erderwärmung in Frage stellen,
• den Ernst der Erderwärmung herunterspielen, also
• nur eine uns passende Auswahl aus den wissenschaftlichen Erkenntnissen treffen,
• Unsicherheiten herunterspielen,
• verrauschte Statistiken verwenden,
• mit Veränderungen von Größen argumentieren und die Größen selbst aber außer Acht lassen,
• abweichende Tatsachen ignorieren.
• argumentieren, dass es zu spät und/oder zu teuer sei, zu reagieren.
• Steven Koonin: Was wir für die Klimawissenschaft tun müssen:
• Nicht weiter von "Klimakrise" sprechen, sondern die Aufgabe/Herausforderung anerkennen, die menschlichen Einflüsse zu reduzieren.
• Überstürzte "Klimaschutzmaßnahmen" sind eine weitaus größere Bedrohung als die "Klimakrise".
• Bessere Beobachtung und besseres Verständnis des Klimas (weniger modellieren / mehr denken).
• Bessere Darstellung der Wissenschaft/Technologien für Nichtfachleute:
• Überprüfung der [IPCC] Assessment-Berichte durch ein "Rotes Team".
• Klima- und Energiekompetenz für andere Wissenschaftler, die Öffentlichkeit und Entscheidungsträger.
• Man benenne die Medien und Führungspersönlichkeiten, wenn sie etwas falsch darstellen, gleichgültig in welche Richtung.
• Eine offene Diskussion von Gesichertem und Ungesichertem.

7. Verwendete Symbole

AR5 = IPCC Assessment Report 5 (2013 - 2014)
AR6 = IPCC Assessment Report 6 (2021 - 2023)
BDI = Bundesverband der Deutschen Industrie, Studie 2018 im Auftrag des BDI (im Cache)
BDI80 = BDI-Vorschlag für einen THG-Reduktionspfad, der die THG-Emissionen der Industrie im Jahr 2050 um 80% gegenüber 1990 reduziert
BDI95 = wie BDI80, aber mit einer Reduktion um 95%
CAT = Climate Action Tracker
CEAC = Circular Economy Deutschland
CO2-Budget (hier synonym mit "Kohelnstoffbudget" verwendet) = globale anthropogene CO2-Emission, nach der GMST zwischen 1.5 und 2°C bleibt.
dena = Deutsche Energie-Agentur
EMIC = Earth System Model of Intermediate Complexity
EPC = 0.01 = 80 Mio. (deutsche) Bevölkerung / 8 Mrd. Weltbevölkerung
EPC-Verteilungsschlüssel = Verteilungsschlüssel "Equal Per Capita", nach dem jeder der global 8 Mrd. Menschen denselben Anteil am globalen CO2-Budget B_g erhält. Danach erhält Deutschland mit seinen 80 Mio. Einwohnern das CO2-Budget B_n = 0.01 B_g wegen 80 Mio. / 8 Mrd. = 0.01.
ESM = Earth System Model
FFF = Fridays For Future
IPCC = Intergovernmental Panel on Climate Change
Klimamodell = Erdsystemmodell (z.B. ESM, EMIC)
KSG = Klimaschutzgesetz 2021 (KSG)
ECS = Eqilibrium Climate Sensitivity
GMST = Anstieg der Global Mean Surface Temperature seit dem Zeitraum 1850 bis 1900
MAGICC und FAIR = Klima-Modelle mit reduzierter Komplexität
Pariser Klimaabkommen = Paris Agreement
VCI = Verband der Chemischen Industrie, Roadmap Chemie 2050 "Auf dem Weg zu einer treibhausgasneutralen chemischen Industrie in Deutschland" (2019) (im Cache)

TCRE = Transient Climate Response to cumulative Emissions (TCRE) of CO2, eine Approximation an die Earth System Models
TCRE-Wahrscheinlichkeit (x%TCRE) ist eine Perzentil-Angabe: Auf der x%TCRE-Fächerlinie liegen die Ergebnisse von annähernd x% der ESMs und EMICs.
Beispiel nach Tabelle 5.8: etwa 67% der ESMs und EMICs besagen, dass für eine Erderwärmung GMST = 1.5°C (2. Spalte) das globale Kohlenstoff-Budget nach dem 1.1.2020 B_g(1.5°C, 67%) = 400 GtCO2 beträgt.
Von der Wahrscheinlichkeit %TCRE in der Modellwelt der ESMs und EMICs kann man nicht verlässlich auf die Wahrscheinlichkeit in der realen Welt schließen.

THG = Treibhausgase

B_g(t°C, x%TCRE) = globales CO2-Budget, das im Jahr 2100 mit x% TCRE-Wahrscheinlichkeit zu maximal GMST = t°C führt
n = Index für deutsch
g = Index für global
ti oder t = Jahr der deutschen CO2-Emission thg_n(t)
c_n = Σ_ti[thg_n(t_i] = im Zeitraum t_i, z.B. 2020 bis 2060, akkumulierte deutsche CO2-Emissionen
C_n = 100 c_n = mit EPC-Schlüssel skalierte akkumulierte deutsche CO2-Emission. C_n wird in den Abbildungen 1 - 4 verwendet.

Version: 31.10.2024

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Jochen Gruber