Quelle: Universität Bern 11. August 2023.

11. August 2023 – Gibt es eine Notlösung, mit der sich der Klimawandel aufhalten liesse? Unter dem Begriff Geoengineering werden technische Methoden, die das Klima künstlich beeinflussen, seit längerem diskutiert. Allerdings wurden sie in der Klimaforschung bis anhin mehrheitlich kritisch beurteilt: hohe Risiken, unabwägbare Folgen für künftige Generationen.

In einer soeben in der Fachzeitschrift «Nature Climate Change» erschienen Publikation gehen Forschende um Johannes Sutter von der Abteilung Klima und Umweltphysik (KUP) am Physikalischen Institut und vom Oeschger-Zentrum für Klimaforschung der Universität Bern nun der Frage nach, ob sich durch künstliche Beeinflussung der Sonneneinstrahlung das Abschmelzen des Eises in der Westantarktis verhindern liesse. Zudem warnen die Forschenden vor nicht absehbaren Nebenwirkungen von Geoengineering.

Vermeidung eines zentralen Klima-Kipppunktes
«Das Zeitfenster, in dem sich der globale Temperaturanstieg auf unter 2 Grad beschränken lässt, schliesst sich schnell», sagt der Eismodellierungs-Spezialist Johannes Sutter, «es ist deshalb möglich, dass technische Massnahmen zur Beeinflussung des Klimas in Zukunft ernsthaft in Erwägung gezogen werden.» Deshalb sei es nötig, in theoretischen Modellen die Auswirkungen und Risiken eines «Managements der Sonneneinstrahlung» zu untersuchen. Der englische Begriff Solar Radiation Management (SRM) fasst verschiedene Methoden zusammen, welche die Sonnenstrahlung abhalten und so dafür sorgen sollen, dass es auf der Erde kühler wird.

Ein entscheidender Grund für das gestiegene Interesse am Geoengineering liegt im Vermeiden von Kipppunkten, bei denen sich das Klima abrupt und unumkehrbar verändern könnte. Dazu zählen unter anderem das Abschmelzen des Westantarktischen und des Grönländischen Eisschilds und der damit verbundene meterhohe Anstieg des Meeresspiegels. «Beobachtungen der Eisflüsse in der Westantarktis deuten darauf hin, dass wir uns sehr nahe an einem sogenannten Kipppunkt befinden oder ihn bereits überschritten haben», erklärt Johannes Sutter, «deshalb wollten wir mit unserer Studie herausfinden, ob sich ein Kollabieren des Eisschilds mit Solar Radiation Management theoretisch verhindern liesse.»

Die Sonne künstlich abdunkeln
Konkret haben Sutter und seine Kollegen untersucht, was geschehen würde, wenn es gelänge, mit in die Stratosphäre eingebrachten sogenannten Aerosolen – Schwebeteilchen in einem Gas – Sonnenstrahlung von der Erde abzuhalten – einem Abdunkeln der Sonne gewissermassen. Bisher wurden vor allem die globalen Auswirkungen von Solar Radiation Management (SRM) erforscht. Die Berner Studie ist die erste, die mit Hilfe von Eismodellsimulationen zeigt, welche Wirkung eine solche Massnahme auf das Antarktische Eisschild hätte. Die Studie untersucht die mögliche Entwicklung des Eisschilds unter verschiedenen zukünftigen Treibhausgas-Szenarien und kommt zu differenzierten Ergebnissen: Gehen die Emissionen ungebrochen weiter und erfolgt das SRM Mitte dieses Jahrhunderts, liesse sich der Kollaps des Westantarktischen Eischildes etwas hinauszögern, aber nicht verhindern. In einem mittleren Emissionsszenario könnte sich bis Mitte Jahrhundert eingesetztes SRM als «effektives Werkzeug» erweisen, um das Kollabieren des Eisschilds zu verlangsamen oder sogar zu verhindern.

Gemäss den Modellberechnungen wirkt SRM dann am besten, wenn es möglichst früh erfolgt und mit ehrgeizigen Klimaschutzmassnahmen kombiniert wird. Doch, so betonen die Studienautoren, «unsere Simulationen zeigen, dass der effektivste Weg zur Verhinderung eines langfristigen Zusammenbruchs des Westantarktischen Eisschildes eine rasche Dekarbonisierung ist». Die Chancen auf einen längerfristig stabilen Eisschild sind dann am grössten, wenn die Treibausgasemissionen «ohne Verzögerung» auf Netto-null reduziert würden.

Mögliche Nebenwirkungen noch kaum untersucht
Doch wie muss man sich ein Abdunkeln der Sonne praktisch vorstellen? Gemäss Johannes Sutter müsste eine ganze Flotte von extrem hochfliegenden Flugzeugen Millionen von Tonnen Aerosole in der Stratosphäre ausbringen. Dieser technische Eingriff ins Klima müsste jedoch ohne Unterbruch und über Jahrhunderte aufrechterhalten werden. Würde die Intervention gestoppt, solange die Treibhauskonzentration in der Atmosphäre hoch bleibt, stiege die Temperatur auf der Erde sprunghaft um mehrere Grad an.

Die Folgen eines solchen Abbruchschocks, so gibt Johannes Sutter zu bedenken, sind nur eine der möglichen Gefahren, die von SRM ausgehen. Noch sind die potenziellen Nebenwirkungen ungenügend erforscht, aber sie reichen von einer Verschiebung des Monsunregimes bis zur Veränderung von Ozean- und Atmosphärenzirkulation. Auch würde die Versauerung der Ozeane weiter voranschreiten. Kritische Stimmen mahnen zudem politische und gesellschaftliche Effekte an: Der Einsatz von Techniken wie dem Abdunkeln der Sonne könnte dazu führen, dass Klimaschutzmassnahmen verlangsamt oder gar verhindert würden. Thomas Stocker, Professor für Klima- und Umweltphysik an der Universität Bern und Mitautor der Studie, sagt: «Geoengineering wäre ein weiteres globales Experiment und ein potenziell gefährlicher Eingriff der Menschen in das Klimasystem, was gemäss Artikel 2 der UNO-Klimarahmenkonvention auf jeden Fall verhindert werden sollte.»

Oeschger-Zentrum für Klimaforschung
Das Oeschger-Zentrum für Klimaforschung (OCCR) ist eines der strategischen Zentren der Universität Bern. Es bringt Forscherinnen und Forscher aus 14 Instituten und vier Fakultäten zusammen. Das OCCR forscht interdisziplinär an vorderster Front der Klimawissenschaften. Das Oeschger-Zentrum wurde 2007 gegründet und trägt den Namen von Hans Oeschger (1927-1998), einem Pionier der modernen Klimaforschung, der in Bern tätig war.
Weitere Informationen: www.oeschger.unibe.ch

Publikation
Climate intervention on high emission pathway could delay but not prevent West Antarctic Ice Sheet demise, J. Sutter, A. Jones, T. L. Frölicher, C. Wirths, T. F. Stocker, 10 August, 2023, Nature Climate Change.
doi.org/10.1038/s41558-023-01738-w,
https://www.nature.com/articles/s41558-023-01738-w,
pdf: https://www.nature.com/articles/s41558-023-01738-w.pdf;

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• Klimawandel

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Quelle: Inmarsat (27. Oktober 2022) via Business Wire (28. Oktober 2022).

London –(BUSINESS WIRE)– Durch Satellitentechnologien werden bereits jetzt die CO₂-Emissionen um 1,5 Milliarden Tonnen (bzw. 1,5 Gigatonnen) pro Jahr gesenkt, so eine von Inmarsat in Auftrag gegebene unabhängige Studie von führenden Beratern des Sustainable Business Studio von Globant. Dies entspricht fast einem Drittel der gesamten CO₂-Emissionen der USA im Jahr 2021^[1][2] oder Emissionen von 50 Millionen Autos über ihre Lebenszeit^[3].

Der Bericht konzentriert sich auf drei Industriesektoren beim Aufzeigen der Möglichkeiten der Raumfahrttechnologien im Wettlauf zu Netto-Null: 1) Verkehr und Logistik, 2) Landwirtschaft, Forstwirtschaft und andere Landnutzung und 3) Energiesysteme. Zusammen sind sie für ca. 60 % der globalen Emissionen verantwortlich^[4].

Würden die Satellitentechnologien überall von diesen Branchen eingesetzt, könnten die derzeitigen Satellitentechnologie-bedingten CO₂-Einsparungen bis auf 5,5 Mrd. Tonnen pro Jahr fast vervierfacht werden, und das bei alleiniger Nutzung der bereits vorhandenen Technologien, so das Ergebnis der Analyse von Globant.

Dies entspricht einem Sechstel der gesamten CO₂-Emissionen, die derzeit als erforderlich eingeschätzt werden, um den globalen Temperaturanstieg bis 2030 unter 1,5°C zu halten – oder ein Drittel der Menge, die erforderlich ist, um den Temperaturanstieg unter 2°C zu halten^[5] – Diese Erkenntnisse verdeutlichen die positiven Auswirkungen, die Raumfahrttechnologien auf die größte einzelne Herausforderung, denen die Welt gegenübersteht, haben könnten.

Die auf der Studie aufbauenden Berechnungen von Globant legen nahe, dass der Welt, indem die Vorteile der Dekarbonisierungsmöglichkeiten der Satellitentechnologie nicht genutzt werden, aktuell bis zu 4 Milliarden Tonnen potenzieller und sofortiger CO₂-Einsparungen ^[6] entgehen. Diese Technologien ermöglichen Einsparungen beim Kraftstoffverbrauch und eine bessere Streckenführung im Verkehrssektor, eine Verringerung des Energieverbrauchs und eine Optimierung im Energiebereich und sogar Brandverhütung in der Forstwirtschaft, um nur einige zu nennen.

Rajeev Suri, CEO von Inmarsat, kommentierte: „Maßnahmen zur Dekarbonisierung stellen eine globale Priorität dar und die Raumfahrttechnologien sind eine bedeutende Quelle der Hoffnung in Hinblick auf die Bewältigung dieser Herausforderung. Unser Bericht, den wir bei Globant in Auftrag gegeben haben, unterstreicht, wie die Raumfahrt heute schon erhebliche Einsparungen bei den CO₂-Emissionen ermöglichen kann, die künftig noch zunehmen werden – und damit einen direkten Beitrag im Kampf gegen den Klimawandel leistet.

„In Kürze treffen sich die Staats- und Regierungschefs der Welt zur COP27, und wir bieten ihnen die Gelegenheit, die Rolle der Satellitentechnologien im Rahmen ihrer Dekarbonisierungsstrategien zu prüfen. Auch regen wir sie zu einer engen Zusammenarbeit mit unserer Branche an, um die von uns benötigten Daten effektiver zu erfassen und einen wirksamen Beitrag zur Entschärfung des Temperaturanstiegs der Erde zu leisten. Im Rahmen der COP27 und darüber hinaus freuen wir uns auf die Zusammenarbeit mit der Welt und mit Branchenführern, um diese Chance zu ergreifen und einen echten, dauerhaften Wandel für unseren Planeten zu erwirken.”

Kürzlich im Auftrag von Inmarsat durchgeführte Verbraucherstudien im Rahmen der Initiative „What on Earth is the value of space?“ ergab, dass 4 von 10 Personen der Ansicht sind, dass der Weltraum zur Lösung des Klimawandels beitragen kann.^[7] Die Ergebnisse der zweiten Studie im Rahmen der Initiative sollten für diese große Minderheit besonders ermutigend sein.

Gleichwohl ist die Satellitentechnologie keineswegs die einzige Lösung für den Klimawandel. Mit Hochdruck muss die entscheidende Arbeit an alternativen Energiequellen, neuen Energiespeichertechnologien und anderen Gegenmaßnahmen weitergeführt werden. Andererseits können die mit bestehenden Raumfahrttechnologien möglichen Einsparungen einen sofortigen Effekt erzielen – und damit möglicherweise mehr Zeit zur Entwicklung und Einführung dieser zusätzlichen Maßnahmen gewonnen werden.

Mit Blick auf die Zukunft fand der Bericht von Globant außerdem, dass 8,8 Mrd. Tonnen CO₂-Emissionen – das entspricht fast einem Viertel (23 %) der weltweiten Emissionen im Jahr 2021^[8] oder den Pro-Kopf-Emissionen von 1,8 Milliarden Menschen^[9] – eingespart werden könnten, wenn die Fülle neuer weltraumgestützter Technologien, die gerade oder demnächst entstehen, in den kommenden Jahren auf breiter Front eingeführt werden. Dazu gehören:

• In der Schifffahrt könnten autonome Schiffe 400 Millionen Tonnen durch Senkung des Treibstoffverbrauchs einsparen.
• Im Energiebereich wären es Einsparungen durch KI-gesteuerte Energieoptimierung für die Energiewende von 1,3 Mrd. Tonnen CO₂
• In der Luftfahrt könnte die Iris-Technologie der ESA 100 Millionen Tonnen CO₂ einsparen, wenn sie in der gesamten Luftfahrtindustrie eingeführt wird – und das erste Flugzeug soll Anfang 2023 in der Luft sein

Martin Umaran, Mitgründer und Chairman des Bereichs EMEA bei Globant, kommentierte: „Als digital ausgerichtetes Unternehmen sind wir ständig bestrebt, die Rolle zu verstehen und zu würdigen, die disruptive Technologien bei übergeordneten Themen für das Allgemeinwohl spielen, wie beispielsweise Nachhaltigkeit und der Wettlauf zu Netto-Null. Deshalb ist diese gemeinsame Anstrengung mit Inmarsat für uns spannend und auch wirkungsvoll. Wir bei Globant sind Vorreiter in Sachen Nachhaltigkeit mit Hilfe von Technologie und daher bietet die Synergie mit der Satellitenkommunikationstechnologie ein beispielloses Stück Dekarbonisierung mit Vordenkerqualität.”

Über Inmarsat
Inmarsat liefert weltweit führende, innovative, fortschrittliche und außerordentlich zuverlässige globale mobile Kommunikation – in der Luft, zu Wasser und an Land – die eine neue Generation von kommerziellen, staatlichen und missionskritischen Diensten ermöglicht, darunter die Digitalisierung der Schifffahrt und der Luftfahrt.

Verweise
[1] ONS
[2] https://www.statista.com/statistics/183943/us-carbon-dioxide-emissions-from-1999/
[3] Rund 66.000 lbs CO₂ [werden] von einem Auto mit Verbrennungsmotor emittiert (bei 93.000 gefahrenen Meilen)
[4] In die Untersuchung einbezogen: Verkehr (15 % der globalen Emissionen), Landwirtschaft, Forstwirtschaft und Landnutzung (22 %), Strom und Wärme (23%)
[5] „Die Emissionslücke im Jahr 2030 … wird auf 12-15 Gt CO₂ geschätzt, um die globale Erwärmung auf unter 2°C zu begrenzen, und auf 29-32 Gt CO₂e, um 1,5°C zu erreichen.”
[6] Die Differenz zwischen 1,5 Milliarden Tonnen an bestehenden Einsparungen und den prognostizierten 5,5 Milliarden Tonnen Einsparungen durch die vollständige Einführung von Satellitentechnologien
[7] https://www.inmarsat.com/en/news/latest-news/corporate/2022/people-unaware-concerned-space-landmark-report.html
[8] „Im Jahr 2021 beliefen sich die weltweiten CO₂-Emissionen … auf 37,9 Gt CO₂”
[9] https://www.statista.com/statistics/268753/co2-emissions-per-capita-worldwide-since-1990/

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Quelle: OHB SE 4. Juli 2022.

Kourou/Augsburg, 4. Juli 2022. Die Europäische Weltraumorganisation (ESA), die französische Raumfahrtagentur CNES, die zur OHB SE gehörende MT Aerospace AG sowie eine Gruppe europäischer Partner aus Industrie und Wissenschaft haben sich zusammengeschlossen, um die mit Orbitalstarts verbundenen CO₂-Emissionen zu reduzieren. Sie beabsichtigen, eine Infrastruktur zur Förderung eines Wasserstoff-Ökosystems aufzubauen, das den europäischen Weltraumbahnhof in Französisch-Guayana versorgt. Das Projekt HYGUANE (HYdrogène GUyanais A Neutralité Environnementale) zielt darauf ab, eine Pilotanlage im Raumfahrtzentrum zu errichten, die 130 Tonnen erneuerbaren Wasserstoff pro Jahr produzieren kann, um die Treibhausgas-Emissionen am Startplatz drastisch zu reduzieren.

Von grau zu grün
Im Mittelpunkt des Plans steht die Umstellung von „grauem“ Wasserstoff – der in einem zwar weitverbreiteten, aber recht CO₂-emissionsintensiven industriellen Verfahren, der sogenannten Methanol-Dampfreformierung, hergestellt wird – auf grünen Wasserstoff, der durch Wasserelektrolyse mit erneuerbaren Energien erzeugt wird. Mit der Verwendung des erneuerbaren Wasserstoffs für die Betankung von Raketen lassen sich die mit dem Ariane-Programm verbundenen CO₂-Emissionen um mehrere tausend Tonnen pro Jahr reduzieren.

HYGUANE wird außerdem zum Entstehen eines Wasserstoff-Ökosystems in Französisch-Guayana beitragen, das die Einführung eines mit Wasserstoff betriebenen Personen- und Güterschwertransports sowie von Wasserstoff-Brennstoffzellen zur Energiespeicherung möglich macht.

Die Partner haben kürzlich eine Interessenbekundung für das Projekt unterzeichnet und damit den Weg für die Verwirklichung eines Plans geebnet, an dem bereits seit mehreren Jahren gearbeitet wird. Ein innovatives Co-Finanzierungskonzept bündelt Mittel der ESA, der Industriepartner und des nationalen Konjunkturprogrammes Frankreichs.

Künftiges Wasserstoff-Kompetenzzentrum unter MT-Aerospace-Verantwortung
Geplant ist außerdem die Einrichtung eines Wasserstoff-Kompetenzzentrums in Französisch-Guayana unter Verantwortung der MT Aerospace, um spezifisches Know-how für die Wartung und den Betrieb dieser neuen Systeme zu entwickeln und Start-ups zu unterstützen.

„Wir sind seit 25 Jahren ein verlässlicher Partner am Weltraumbahnhof CSG in Französisch Guyana, wo wir für Bodenanlagen und Startvorbereitungen zuständig sind. Dieses Know-how möchten wir genau wie unsere über Jahrzehnte aufgebaute Kompetenz in der Wasserstoff-Mobilität einbringen, um eine nachhaltigere Zukunft mitzugestalten – sozial, ökologisch und ökonomisch“, sagt Ulrich Scheib, Präsident MT Aerospace Guyane mit 70 Mitarbeitern und Vorstand MT Aerospace AG. Weitere Kooperationspartner sind AirLiquide, SARA, Be.Blue, die Université de Guyane sowie die Université de Liège.

ESA und CNES treiben Dekarbonisierung von Raketenstarts voran
„Die Investition in die Produktion von erneuerbarem Wasserstoff am Weltraumbahnhof wird die Kosten senken, die Anfälligkeit für steigende Preise für fossile Brennstoffe verringern und das Stromnetz von Französisch-Guayana entlasten. Mit HYGUANE werden wir den Emissionszielen der COP21 und des europäischen Green Deals weit voraus sein“, so Teddy Peponnet, Leiter des ESA-Projekts „Europäische Startplatz-Infrastruktur und erneuerbare Energien“

Daniel Neuenschwander, ESA-Direktor für Raumtransport, zeigt sich erfreut über den Fortschritt im HYGUANE-Projekt: „Dies ist ein guter Schritt zur ökologischeren Gestaltung des europäischen Weltraumbahnhofs. Die Zahl der Starts nimmt rasch zu, so dass jetzt der richtige Zeitpunkt für Investitionen ist. Ein grünes Wasserstoffsystem wird die ökologische Nachhaltigkeit unterstützen, die Kosten stabilisieren und den Betrieb des Startplatzes vor Unterbrechungen der Energieversorgung schützen.“

„Wir werden auch dazu beitragen, ein Energie- und Mobilitätssystem aufzubauen, das den Bürgerinnen und Bürgern von Französisch-Guyana zu Gute kommt. CNES ist stolz darauf, ein wichtiger Akteur auf diesem Weg zu sein“, ergänzt Laurence Monnoyer-Smith, CNES-Direktorin für Entwicklung und Leistungsfähigkeit im Bereich Nachhaltigkeit.

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