Strengeres Klimaziel: Wissenschaftler fordern Debatte über 1,0-Grad-Ziel bis 2100

Forscherteam um Prof. Christoph Breyer analysiert Klimakrise – und skizziert einen Pfad für ehrgeizigeres und strengeres Klimaziel.

Ein Internationales Forscherteam hat einen hoch interessanten Vorschlag gemacht: Prof. Christian Breyer und seine Wissenschafts-Kollegen fordern eine breite Debatte über ein ehrgeizigeres und strengeres Klimaziel von 1,0 Grad Celsius für eine sichere Zukunft. Die aktuelle Lage zeigt, so zusammengefasst die Auffassung der Wissenschaftler, dass die Klimasysteme bereits bei einer Erwärmung von 1,0 Grad über vorindustriellem Zeitalter destabilisiert werden. Doch die Forscher analysieren nicht nur die aktuelle Lage, sondern zeigen auch einen Pfad auf, wie das schärfere Klimaziel durch Einsatz von DACCS und weiteren Technologien erreicht werden kann.

Aufgrund seiner wissenschaftlichen und gesellschaftlichen Relevanz dokumentiere ich den Artikel über ein strengeres Klimaziel mit dem Titel „Proposing a 1.0°C climate target for a safer future“ in seiner Gesamtheit im übersetzten Wortlaut (Quellenangaben sind beim Original-Artikel zu finden).

Vorschlag für ein 1,0°C-Klimaziel für eine sicherere Zukunft

Zusammenfassung
Der IPCC kommt zu dem Schluss, dass der Klimawandel bereits bei der derzeitigen globalen Erwärmung von 1,2 °C erhebliche Schäden verursacht hat und dass eine Erwärmung um 1,5 °C die Risiken einer Vielzahl von Klimakipppunkten erhöhen würde. So überschreiten die Feuchtkugeltemperaturen bereits jetzt sichere Werte, und das Abschmelzen des grönländischen und westantarktischen Eisschildes würde zu einem Anstieg des Meeresspiegels um mehr als zehn Meter führen, was eine existenzielle Bedrohung für Küstenstädte, tief liegende Staaten und das menschliche Wohlergehen weltweit darstellen würde.

Wir fordern eine breite wissenschaftliche Diskussion über ein ehrgeizigeres und strengeres Klimaziel von 1,0°C bis zum Ende dieses Jahrhunderts. Umfassende Elektrifizierung und der beschleunigte Einsatz erneuerbarer Energiesysteme bieten einen Weg zu einer Zukunft unter 1,5°C durch rasche Defossilisierung (Dekarbonisierung) und groß angelegte, strombasierte Kohlendioxidbeseitigung (Carbon Removal). Unabhängige Szenarien zeigen, dass die Wiederherstellung eines stabilen und sicheren Klimas mit koordinierter politischer und wirtschaftlicher Unterstützung erreichbar ist.

Das 1,5°C-Klimaziel setzt voraus, dass CO₂ mit hoher Wahrscheinlichkeit entfernt wird

Das Kohlenstoffbudget für eine hohe Wahrscheinlichkeit, das Klimaziel von 1,5°C zu erreichen, war im Jahr 2022 erschöpft, Jahrzehnte vor dem Klimaneutralitätsziel des Pariser Abkommens, das für die zweite Hälfte dieses Jahrhunderts festgelegt wurde. Laut dem Sechsten Sachstandsbericht des Weltklimarates [1] bietet ein Kohlendioxid (CO₂)-Budget von 300 Gigatonnen CO₂ von 2020 bis 2100 eine Wahrscheinlichkeit von 83 Prozent, das 1,5°C-Ziel zu erreichen oder zu unterschreiten. Unter Berücksichtigung von Unsicherheiten in Höhe von 220 Gigatonnen CO₂ könnte das Kohlenstoffbudget bei Gesamtemissionen von 39 Gigatonnen CO₂ pro Jahr bereits in den ersten Monaten des Jahres 2022 überschritten worden sein.

In der jüngsten Forschung zur Energiewende werden energie- und industriebedingte CO₂-Emissionen in Höhe von etwa 680 Gigatonnen CO₂ ermittelt, die selbst in einem sehr ehrgeizigen Szenario für die Energiewende zwischen 2020 und 2100 emittiert werden [2, 3]. Etwa 580 Gigatonnen CO₂ stammen aus Segmenten der Energiewirtschaft mit etablierten Defossilisierungstechnologien, während 100 Gigatonnen CO₂ auf schwer abbaubare Industrieprozesse wie die Zementindustrie entfallen, die mit Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS) vor Ort gesteuert werden können. Um das Klimaziel von 1,5°C zu erreichen, ist es daher sehr wahrscheinlich, dass die Kohlendioxidabscheidung (CDR) mit Technologien zur Vermeidung von CO₂-Emissionen [4] etwa 500 Gigatonnen CO₂ innerhalb des 21. Jahrhunderts beseitigen muss [2].

Wetterextreme und Kipppunkte in einer 1,5°C-Welt erfordern eine maximale Klimasicherheit von etwa 1,0°C/350 ppm

So schwer es auch sein mag, das Klimaziel von 1,5°C zu erreichen, wäre dieses Erwärmungsniveau für unsere Zivilisation und Umwelt nicht sicher. Das derzeitige 1,2°C-Klima zeigt eine zunehmende Anfälligkeit wichtiger Planetensysteme, insbesondere der Eisschilde und der Ozeane, sowie eine zunehmende Häufigkeit und Intensität von extremer Hitze, Starkniederschlägen, Dürren und eine Intensivierung schwerer Wirbelstürme [1]. Mit steigender Temperatur über Landmassen nimmt die Luftfeuchtigkeit und damit die latente Wärme zu, was zu extremen Ereignissen führt. Es sind Veränderungen des Jetstreams zu beobachten, die nicht nur lokale Wetterextreme verursachen, sondern auch globale Auswirkungen haben können und damit die globale Ernährungssicherheit gefährden [5].

Darüber hinaus beschleunigt sich der Eisverlust in Grönland [6], und der westantarktische Eisschild steht kurz vor einer kritischen Schwelle bzw. hat diese möglicherweise bereits überschritten [7]. Diese beiden Eisschilde stellen Kippelemente dar, die über genügend gefrorenes Wasser verfügen, um den globalen Meeresspiegel um einen Betrag anzuheben, der eine existenzielle Bedrohung für Küstensiedlungen und ganze Nationalstaaten darstellt, darunter New York, Rio de Janeiro, London, Amsterdam, die Niederlande, Lagos, das Nildelta, Dubai, Mumbai, Bangladesch, Vietnam, Jakarta, Shanghai, Tokio und Sydney.

Die Eisschmelze stört bereits die globale thermohaline Zirkulation, was bis 2040 Auswirkungen auf das Klima und die Stabilität des marinen Nahrungsnetzes auf der ganzen Welt haben könnte [8]. Eine globale Erwärmung um 1,5 °C könnte weitere Kipppunkte mit potenziell katastrophalen Folgen auslösen [9].

Daraus folgt, dass ein sicheres Klima für die Zivilisation unter 1,0°C über dem vorindustriellen Niveau liegt [10].

Dies erfordert wahrscheinlich eine möglichst strikte Begrenzung der Überschreitung des Klimaziels von 1,5 °C, eine Rückkehr zur CO₂-Konzentration der späten 1980er Jahre von etwa 350 ppm bis zum Ende dieses Jahrhunderts und längerfristig möglicherweise eine Wiederherstellung des Klimas.

Kostengünstige erneuerbare Energien als Grundlage für mögliche Pfade zur Erreichung des 1,0°C-Ziels

Trotz steigender Emissionen, die mit einem 1,0°C-Klimaziel unvereinbar sind, vollzieht sich ein Paradigmenwechsel von historischem Ausmaß. Solar-Photovoltaik (PV) und Windkraft haben sich als die kostengünstigsten Stromquellen herauskristallisiert, und diese erneuerbaren Energiequellen machten im Jahr 2022 mehr als 75 Prozent der weltweit installierten Stromkapazität aus.

In Kombination mit nachfrageseitigen Innovationen wie Wärmepumpen, Elektrofahrzeugen und Batterien wird nun eine rasche Elektrifizierung des gesamten Energiesystems als kostengünstigste Lösung projiziert [2, 3, 11-13]. Der gesamte Energie- und Rohstoffbedarf könnte durch Photovoltaik und Windkraft mit direkter und indirekter Elektrifizierung gedeckt werden, während andere nachhaltige Energiequellen die Widerstandsfähigkeit des Systems verbessern würden [2, 3].

Kostengünstiger Strom aus erneuerbaren Energien, insbesondere aus der Photovoltaik [14], hat die Defossilisierung von Energie und Industrie beschleunigt, die um 2050 abgeschlossen sein könnte. Das Aufkommen von kostengünstigem Strom aus erneuerbaren Energien könnte auch eine CDR in großem Maßstab ermöglichen, die in den 2030er Jahren beginnt und bis in die 2060er Jahre hinein ansteigt. CDR-Optionen sind in den letzten Jahren zunehmend diskutiert worden [4].

Während natürliche Kohlenstoffsenken wie die Wiederaufforstung wahrscheinlich auf maximal 16 Gigatonnen CO₂ pro Jahr begrenzt sind [4], wird die direkte Kohlenstoffabscheidung und -speicherung in der Luft (DACCS) mit sinkenden Kosten für Strom und die Technologie zur direkten Abscheidung in der Luft immer realistischer [15]. Die mit erneuerbaren Energien betriebene Entsalzung könnte auch die Aufforstung in Trockengebieten ermöglichen [15], was Landnutzungskonflikte minimieren oder sogar einen Zusatznutzen schaffen könnte.

Die Zunahme kostengünstiger erneuerbarer Elektrizität erhöht die Attraktivität energieintensiver, aber skalierbarer neuer Optionen wie DACCS und Aufforstung durch Entsalzung, während Fragen der Landnutzung und der Wasserversorgung das nachhaltige Potenzial von Aufforstung durch Regenfälle und Bioenergie-CCS schmälern. Das durch DACCS abgeschiedene CO₂ kann in Mineralien umgewandelt werden, um die Speichersicherheit zu erhöhen und so die allgemeine Nachhaltigkeit der CDR-Bemühungen weiter zu verbessern.

Um ein strengeres Klimaziel von 1,0°C mit akzeptabler Sicherheit zu erreichen, wären ab den frühen 2060er Jahren etwa 40 Gigatonnen CO₂ pro Jahr an CDR erforderlich [2]. Diese Menge an CDR, die in etwa den heutigen CO₂-Emissionen entspricht, würde unter zwei Bedingungen nur fünf bis zehn Prozent des globalen Primärenergiebedarfs erfordern [2]: eine weiterhin sehr schnelle Skalierung der Photovoltaik [14] und starke Energieeffizienzsteigerungen bei Niedertemperatur-DACCS durch den Einsatz von Wärmepumpen, wobei kostengünstige Wärme für DACCS auch durch geothermische oder solarthermische Wärme bereitgestellt werden kann.

Unter diesen Bedingungen wäre eine 1,0°C-Welt aus industrieller, finanzieller und gesellschaftlicher Sicht plausibel (siehe Abb. 1). Vielfältige CDR-Portfolios, die verschiedene natürliche Klimalösungen und nachhaltige technologische Lösungen [4] kombinieren, können die massive CDR ermöglichen, die für das Erreichen eines Klimaziels von 1,0°C bis zum Ende des Jahrhunderts erforderlich ist und sichere Klimabedingungen für die Zivilisation ermöglichen.

Der Energiebedarf der CDR hängt am unmittelbarsten vom Wachstum der Energienachfrage insgesamt ab. Wenn beispielsweise die weltweite Primärenergienachfrage nur geringfügig von 173 PWh im Jahr 2021 auf 207 Petwattstunden (PWh) bis zum Ende dieses Jahrhunderts ansteigt, anstatt der angenommenen 384 PWh [2], dann würde CDR, vorausgesetzt, es handelt sich ausschließlich um DACCS, etwa zehn Prozent der Primärenergieversorgung benötigen.

Pessimistischere Annahmen über den Energiebedarf von DACCS würden diesen Prozentsatz noch weiter erhöhen. Dieser höhere Prozentsatz könnte einen stärkeren Wettbewerb mit anderen Endverbrauchern bedeuten und die Verwirklichung eines Pfads zur Erreichung von 1,0°C erschweren, während die Angebotskapazität für die Photovoltaik als Hauptenergiequelle in diesem Jahrhundert schneller wachsen könnte als die Nachfrage [14].

Aufruf zu einem neuen Diskurs über strengeres Klimaziel

Angesichts der Notwendigkeit eines überarbeiteten Klimaziels und der beispiellosen Möglichkeiten, die sich aus der kostengünstigen Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien ergeben, fordern wir einen neuen Diskurs über ein 1,0°C-Klimaziel, der klimatische, gesellschaftliche, technische und politische Dimensionen umfasst. Wir erinnern daran, dass die Analyse der 1,5°C-Ziele nach der Verabschiedung des Pariser Abkommens zu neuen Erkenntnissen geführt hat, z. B. über Netto-Null-Energiesysteme.

Anstatt uns auf die Analyse von 1,5°C- und 1,5°C+-Szenarien zu beschränken, die keine annehmbare planetarische Sicherheit bieten werden, müssen wir die Kombinationen aus Defossilisierung und CDR, die zur Wiederherstellung des Erdklimas erforderlich sind, umfassend abschätzen.

Einzelne Studien haben die technologische und industrielle Machbarkeit einer wirklich nachhaltigen globalen Gesellschaft aufgezeigt [2, 3, 11, 12], und wir müssen nun die nächsten Schritte unternehmen, um unsere sozioökonomischen Szenarien mit der neuen Realität der kostengünstigen erneuerbaren Elektrizität [3, 13] und dem Potenzial für eine viel aggressivere CDR zu aktualisieren.

Erneuerbare Energien und nachfrageseitige Lösungen wie Effizienz und Einsparungen müssen im nächsten Jahrzehnt Vorrang haben, um die Grundlage für eine auf erneuerbaren Energien basierende CDR und die Wiederherstellung des Klimas noch in diesem Jahrhundert zu schaffen.

Da die Kosten und das Tempo des Fortschritts weitgehend von der Finanzierung abhängen, brauchen wir zur Unterstützung dieses zweigleisigen Ansatzes klare nationale und internationale Prioritäten:

• Erstens eine rasche, tiefgreifende Defossilisierung und Elektrifizierung der gesamten Energiewirtschaft und
• zweitens eine groß angelegte Einführung von CDR.

Es liegt in unserer Verantwortung, unsere Ambitionen so zu steigern, dass sie die Welt umfassen, in der unsere Nachkommen leben wollen, um eine wohlhabende Menschheit und eine widerstandsfähige Biosphäre zu ermöglichen.

Der Artikel ist hier frei zugänglich verfügbar (dort finden sich auch die Quellenangaben). Die Autoren des zur wissenschaftlichen Diskussion anregenden Artikels über ein strengeres Klimaziel im Überblick:

• Christian Breyer,
• Dominik Keiner,
• Benjamin W. Abbott,
• Jonathan L. Bamber,
• Felix Creutzig,
• Christoph Gerhards,
• Andreas Mühlbauer,
• Gregory F. Nemet,
• Özden Terli