Zwei Darstellungen des TCRE-FŠchers

Zur Erinnerung:

Um aus dem 1.5-Grad-Ziel THG-Emissionsreduktionen fŸr Nationen abzuleiten, braucht man zwei Modelle, die weitgehende Freiheiten gewŠhren, aus denen mit Sachverstand (informed guessing) ausgewŠhlt werden muss:

  1. ein Klimamodell. Die globale ErwŠrmung als Funktion der kumulativen CO2-Emissionen gibt uns das TCRE-Modell (IPCC, SR15, Chapter 2, Seite 105) als einen FŠcher von geraden Linien. Der FŠcher stellt die Ergebnisse der Earth System Models (ESMs) annŠhernd dar, wenn die Linien-Steigungen als normalverteilt angenommen werden: Unterhalb der p%TCRE-Linie liegen p% der ESM-Ergebnisse. Jede FŠcherlinie reprŠsentiert nach meinem VerstŠndnis ein Spektrum von mšglichen Klimaprozessen, wie sie in den Earth System Models dargestellt werden. Die FŠcherlinien unterscheiden sich nicht nur in der Auswahl der ESM-Klimaprozesse, sondern auch in der StŠrke, mit der sie beitragen.
  2. ein Verteilungsmodell -meist wird jetzt dem IPCC WG3 AR5 folgend das Equal-per-Capita-Modell (EPC) verwendet (Chapter 6, Abschnitt 6.3.6.6 Regional mitigation costs and effort-sharing regimes, Seiten 458 ff). Die Wahl des EPC-Modell ist Šu§erst beliebig. WŠhlt man ein anderes, hat das Einfluss auf die nationale Anstrengung, aber nur Ÿber diesen Umweg einen Einfluss auf die Entwicklung der Klimakrise.



Darstellung der Emissionsreduktionen

I. im Koordinatensystem

x-Achse: kumulative CO2-Emissionen, y-Achse: ErderwŠrmung GMST



bdi80-95.png


Abb. 1: Die UnschŠrfe des TCRE-Klimamodells, quantitativ dargestellt an den kumulativen Emissionen nach den Reduktionspfaden BDI95 und BDI80 im Zeitraum 2020 ... 2060, die in der BDI-Studie verwendet werden.

Im Basisjahr 2020 ist die globale kumulative CO2-Emission 2440 GtCO2 (dŸnne schwarze Senkrechte bei 2440).


Alle 3 Emissionen halten das 1.5-Grad-Ziel ein:

(Zur Erinnerung: %TCRE-Wahrscheinlichkeiten sind keine realen Wahrscheinlichkeiten. Daher ist die Auswahl der 1.5-Grad-kompatiblen CO2-Emissionen weitgehend beliebig.)


II. im Koordinatensystem

x-Achse: Zeit, y-Achse: Emissionsraten


abb_2a.png

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Abb. 2a


abb_2b.png

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Abb. 2b


Abb. 2: Die Reduktionspfade der BDI-Studie (BDI80, BDI95) im anderen Koordinatensystem.

In dieser Darstellung sind die kumulativen Emissionen cn die FlŠchen unter den Kurven der Emissionsraten BDI80 und BDI95.

  • Die hellgraue FlŠche unter dem Reduktionspfad BDI95 ist cn = 8.4 GtCO2.
  • Als dunkelgraues Dreieck (in Abb. 2a zum grš§ten Teil durch die hellgraue FlŠche verdeckt) ist die FlŠche unter der 20%TCRE-FŠcherlinie gekennzeichnet (Abb. 2b).
  • Beide FlŠchen sind etwa gleich, d.h. der Reduktionspfad BDI95 ist mit etwa 20%TCRE-Wahrscheinlichkeit 1.5-Grad-kompatibel.
  • Analog gilt: Die FlŠchen unter dem Reduktionspfad BDI80 und der 10%TCRE-FŠcherlinie sind etwa gleich, und damit ist dieser Reduktionspfad mit etwa 10%TCRE-Wahrscheinlichkeit 1.5-Grad-kompatibel.


Die Darstellung Abbildung 2 macht den Vergleich von Reduktionspfaden einfach (Abbildung 3).


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Abb. 3a: Vergleich der Reduktionspfade nach dena-Leitstudie "Aufbruch KlimaneutralitŠt" (dena) und "Circular Economy Roadmap fŸr Deutschland" (Circular Economy Deutschland) mit dem TCRE-FŠcher fŸr 1.5 Grad.

Die FlŠche unter der 90%TCRE-FŠcherlinie ist rot ausgefŸllt. Beide (industrienahen) Reduktionspfade erfŸllen nach den erwŠhnten beliebigen Modellen das 1.5-Grad-Ziel mit etwa 15%TCRE-Wahrscheinlichkeit. Der dena-Reduktionspfad ist nach diesen Modellen mit einer ErderwŠrmung von 2.1 Grad Celsius assoziiert.

1.5C_FFF&KSG.png

Abb. 3b: Vergleich der Reduktionspfade nach Fridays For Future (FFF) und Klimaschutzgesetz (KSchG) mit dem TCRE-FŠcher fŸr 1.5 Grad.

Die FlŠche unter der 90%TCRE-FŠcherlinie ist rot ausgefŸllt. Nach den erwŠhnten beliebigen Modellen erfŸllt der Reduktionspfad von Fridays For Future das 1.5-Grad-Ziel mit etwa 60%TCRE-Wahrscheinlichkeit, der Reduktionspfad nach dem deutsche Klimaschutzgesetz erfŸllt es mit 30%TCRE-Wahrscheinlichkeit. Der KSchG-Reduktionspfad ist nach diesen Modellen mit einer ErderwŠrmung von 2.1 Grad Celsius assoziiert.




ANHANG

Transformation des IPCC-TCRE-FŠchers



1.5C_BDI_c.png

Abb. A: Transformation des TCRE-FŠchers aus dem Koordinatensystem 1 mit x-Achse: kumulative CO2-Emissionen (GtCO2), y-Achse: globale ErwŠrmung GMST (Grad Celsius) in das Koordinatensystem 3 mit x-Achse Zeit (Jahr), y-Achse: deutsche Emissionsrate (GtCO2/a). Beispiel: 20% TCRE-FŠcherlinie


Die TCRE-FŠchergerade im Koordinatensystem 1 ist durch folgende Gleichung gegeben:


(Glg A1) DeltaT = Bg(1.5C, 20%TCRE) Quantile[20%TCRE] ..... (TCRE-Modell)


mit

Bg(1.5C, 20%TCRE) = globales CO2-Budget im Jahr 2020, das mit 20%TCRE-Wahrscheinlichkeit zu einer GMST = 1.5 Grad Celsius fŸhrt.

DeltaT = Anstieg der GMST vom Wert 1.17 Grad Celsius im Jahr 2020 auf 1.5 Grad Celsius.

Quantile[20% TCRE] = Steigung der 20% TCRE-FŠchergeraden (Kasten 4).


(Glg A2) Quantile[p%TCRE] = (0.542169 + 0.407922 InverseErf[0, -1. + 2. p/100]) Celsius/TtCO2


TCRE = Normalverteilung mit mu = 0.54 Grad Celsius/TtCO2, sigma = 0.29 Grad Celsius/TtCO2, wobei TtCO2 = 1000 GtCO2.


Nach dem Equal-per-Capita-Modell (EPC) kann sich Deutschland vom globalen CO2-Budget Bg(1.5C, 20%TCRE) den Bruchteil 80 Millionen / (8 Milliarden) = 0.01 nehmen:


deutsches CO2-Budget

(Glg A3) Bd(1.5C, 20%TCRE) = 0.01 Bg(1.5C, 20%TCRE) .... (EPC-Modell)


Wenn Deutschland ausgehend von seiner CO2-Emissionsrate bd im Jahr 2020 seine Emissionsraten linear mit der Zeit reduziert, hat es nach Deltat Jahren sein CO2-Budget (graue FlŠche in 3) aufgebraucht.


(Glg A4) Deltat = DeltaT / (100/2 bd Quantile[20%TCRE]) ..... (Modell: linearer Reduktionspfad)



Man sagt in diesem Fall: "Deutschland ist mit 20% Wahrscheinlichkeit 1.5-Grad-kompatibel."


Diese Aussage verwendet implizit 3 Modelle:

  1. Klimamodell: TCRE
  2. Verteilungsmodell: EPC
  3. Reduktionsmodell: linearer Reduktionspfad


Die Modelle geben die folgenden Wahlfreiheiten:

  1. p% TCRE (z.B. 20% TCRE-Wahrscheinlichkeit bedeutet nicht, dass Bg(1.5C, 20%TCRE) mit 20% Wahrscheinlichkeit die 1.5-Grad-Grenze einhalten wird.),
  2. andere Verteilungsmodelle (z.B. IPCC WG3 AR5, Kapitel 3, Kapitel 4, Abschnitt 4.6.2, Kapitel 6, Abschnitt 6.3.6.6, Seiten 458ff)
  3. nicht-lineare Reduktionspfade (z.B. Kohleausstiegsgesetz, Vorschlag der Kohlekommission, VorschlŠge der Industrie (BDI), Forderungen von Fridays For Future)


Die Akteure mŸssen ihre Auswahl 1 - 3 detailliert begrŸnden. Verschiedene Netzwerke, in denen die Akteure stehen, fŸhren zu verschiedener Auswahl 1 - 3.



Version: 8.11.2021

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Jochen Gruber