Klimawandel und Naturkatastrophen –wie viel davon ist human-made?

Schüler-Universität MINT

Geographie

Institut für

Martin Sauerwein

Ringvorlesung des Fachbereichs IV (Mathematik, Naturwissenschaften, Wirtschaft, Informatik)

im WS 2011/12

Das Katastrophenjahr 2010 – Januar bis September

• 12. Januar : ein schweres Erdbeben mit etwa 220.000 Todesopfern erschüttert Haiti

• 20. Februar: heftige Regengüsse auf Madeira führen zu Überschwemmungen und Erdrutschen mit über 40 Toten

• 26. – 28. Februar: Orkan Xynthia rast über die Iberische Halbinsel und Frankreich hinweg, über 60 Tote

• 27. Februar: sehr schweres Erdbeben in der Stadt Concepción in Chile

• 5. April: durch heftige Regenfälle ausgelöste Erdrutsche und Überschwemmungen fordern in Rio de Janeiro 300 Menschenlebenfordern in Rio de Janeiro 300 Menschenleben

• 14. April: bei einem Erdbeben der Stärke 7,1 sterben in der nordwestlichen Provinz Qinghai in China mindestens 1.300 Menschen, 10.000 werden verletzt

• 15. April: Ausbruch des Vulkans Eyjafjallajökull auf Island

• Mitte/Ende Mai: in Osteuropa Überflutungen durch Hochwasser, besonders stark betroffen ist Polen

• Juli/August: wochenlange Waldbrände in Russland

• August/September: Flutkatastrophe in Pakistan kostet mehr als 1.600 Menschenleben, mehrere Millionen werden obdachlos

Forschungsfragen

• Es scheint, als ob sogenannte Naturkatastrophen nicht nur zunehmen, sondern auch an Stärke gewinnen und immer mehr Schäden verursachen. Ist dem tatsächlich so?

• Welche Zusammenhänge gibt es zwischen Klimawandel und Naturkatastrophen? Naturkatastrophen?

• Welche Rolle spielt dabei der Mensch?

Beispiel 1: Das Erdbeben in Haiti am 12.01.2010

- Stärke 7,0

- gemessen an den Opferzahlen das schwerste Erdbeben in derGeschichte Nord- und Südamerikas

- 223.000 Tote, 300.000 Verletzte, 1.2 Mio. Obdachlose

- insgesamt 3 Mio. Menschen betroffen

- 8 Milliarden USD Schäden

Beispiel 2: Die Flutkatastrophe in Pakistan im Sommer 2010

- seit Juli monsunaleRegenfälle

- stärkste Niederschläge seit 80 Jahren

- 1 Mio. Häuser zerstört

- 8 Mio. Menschen benötigenSoforthilfe

Beispiel 3: Der Vulkanausbruch auf Island am 14.04.2010

- Eyjafjallajökull

- Asche bis in 10km Höhe

- 10 Tage kein Flugverkehr in Europa (Madrid - Moskau)

- 95.000 Flüge gestrichen, 1.3 Milliard. EUR Schäden fürdie internationale Luftfahrtvereinigung

- geringe Folgen, lokal begrenzt

- keine ökologische Katastrophe, sondern einegeoökonomische

Beispiel 4: Der Tsunami im Indischen Ozean am 26.12.2004

Beispiel 5: Hangrutschung im Süden Mexikos 1999

Das letzte Beispiel: Das Seebeben vor Fukushima am 11.03.2011

- Erdbeben der Stärke 9.0

- 10 m hoher Tsunami (lokal bis 38m Höhe)

Was sind Naturkatastrophen?

Naturereignis („natural event“): „das tatsächliche Auftreten eines natürlichen Prozesses“ (DIKAU & POHL 2007: 1034)

Naturgefahr („natural hazard“): wenn ein Naturereignis einen gewissen Schwellenwert hinsichtlich Auftretenshäufigkeit oder Ausmaß überschreitet, wird es als potenzielle Gefahr für Leben und Besitz wahrgenommen (DIKAU & POHL 2007: 1034, DIKAU & WEICHSELGARTNER 2005: 180)

Naturrisiko („natural risk“): Naturrisiko entsteht, wenn Menschen sich bewusst den Gefahren durch Naturereignisse aussetzen, um bestimmte Ziele zu erreichen oder Vorteile daraus zu schlagen (DIKAU & POHL 2007: 1033)

Ursachen und Phänomene/Beispiele von Naturgefahren

Meteorologische Naturgefahren Tropische Wirbelstürme (Hurrikan, tropischer Zyklon, Taifun), Tornado, Wintersturm, Hagelsturm, Eis-sturm, Eisregen, Schneesturm, Sandsturm, Extremniederschlag, Blitzschlag, Hitzewelle, Kältewelle, Nebel

Hydrologisch-glaziologische Naturgefahren Überschwemmung, Sturmfluten, Sturzfluten, Dürre, Schneelawine, Gletscherabbrüche, Ausbruch von Gletschern, Permafrostschmelze, Frosthub

Geologisch-geomorphologische Naturgefahren Unterschieden werden endogene Ursachen (z.B. Tektonik, Magmatismus) und exogene Ursachen (Hangrutschung oder Bodenerosion durch Niederschlag). (Hangrutschung oder Bodenerosion durch Niederschlag). Erdbeben, Vulkaneruption, Tsunami, Gravitative Massenbewegungen, Bergsenkung, Bodenerosion, Küstenerosion, Flusserosion

Biologische Naturgefahren Epidemien, Tier- und Pflanzenkrankheiten, Seuchen, Waldbrände, Heuschrecken- Insektenplage

Extraterrestrische Naturgefahren Meteoriteneinschlag

Technologische Gefahren Verschmutzung durch Industrieanlagen, radioaktive Verseuchung, Giftabfälle, Dammbruch, Industrieunfälle, Flugzeugabsturz, Pipelinebruch, Explosionen, Feuer, Ölverschmutzung, Sabotage, chemische Angriffe, terroristische Angriffe.

Meteorologische Naturgefahren

primärer Gefahrentyp Ursache / Charakteristika

Tropische Wirbelstürme

(Hurrikan, tropischer

Zyklon, Taifun)

Wolkenwirbel, die sich bei Wassertemperaturen über 27° C zwischen 8°

und 30° nördlicher und südlicher Breite bilden; hohe Windgeschwindigkeit,

Regen, Küstenüberflutung, Küstenerosion, Hangrutschungen

Tornado horizontal rotierende aufwärts gerichtete Luftströmungen (Wasser- oder

Windhosen) mit begrenztem Durchmesser von 100 bis 300 Meter,

massiver Luftdruckabfall

Wintersturm trockene Herbst- und Winterstürme der mittleren Breiten durch Zyklonen

in Mitteleuropa ohne Niederschlagsbeteiligungin Mitteleuropa ohne Niederschlagsbeteiligung

Hagelsturm Prozess, bei dem der Niederschlag in Form von festen Hagelkörnern fällt;

hohe Windgeschwindigkeit, Gewitter

Eissturm, Eisregen treten bei tiefen Lufttemperaturen auf, wenn der Niederschlag als Regen

oder Schneeregen fällt und an Oberflächen zu Eis gefriert

Schneesturm kombiniertes Auftreten von Schneeniederschlägen und hohen

Windgeschwindigkeiten, Glätte

Sandsturm starker Wind mit hohen Bestandteilen an Sand

Extremniederschlag überdurchschnittlich hohe, den Boden erreichende Regenmenge

Blitzschlag elektrische Entladung zwischen Wolke und Erdoberfläche

Hitzewelle, Kältewelle extreme positive oder negative Lufttemperaturen

Meteorologische Naturgefahren

Zugbahn des Hurrikans „Mitch“ im Jahre 1998 (Gebhardt/Glaser/Radtke/Reuber 2012, S. 1123)

Meteorologische Naturgefahren

Anzahl von tropischen Stürmen, Hurrikanen und starken Hurrikanen im Atlantik von 1960 – 2005 (NOAA 2005)

Todesopfer (Europa): 35 .000 – 55.000

Volkswirtschaftl. Schäden (Europa): 13 Mrd. EURO

Meteorologische Naturgefahren: Hitze-/Trockensommer 2003

Quelle: Esper 2012

13 Mrd. EURO

Quelle: MüRück, DWD, 2005

2002

1859

18461783 1807

1781

2003

1947 1992/941983

1826 1834

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

Temperaturanomalien/°CC

Deutschland-Sommertemperaturen 1761-2003 19,6°C

(3,8 s)

Meteorologische Naturgefahren: Hitze-/Trockensommer 2003

Quelle: Schönwiese, Trömel und Staeger, 2004

-2,5

-2,0

-1,5

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1760 1780 1800 1820 1840 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000

Zeit in Jahren

Temperaturanomalien/°CC

16,2°C (Mittel

1961-

1990)

Meteorologische Naturgefahren: Hitze-/Trockensommer 2003

Zeitreihe der mittleren Tagestemperatur 1901 – 2003 (DWD 2004)

Meteorologische Naturgefahren: Hitze-/Trockensommer 2003

Quelle: Schär 2005

Hydrologische Naturgefahren

Metereologische und hydraulische Ursachen von Hochwässern (Maniak 2004)

Hydrologische Naturgefahren: Überschwemmungen

primärer Gefahrentyp Ursache / Charakteristika sekundärer Gefahrentyp

Flussüberschwemmung • lang andauernder oder kurzer starker

Niederschlag

• Schneeschmelze

• Eisstau

• Wasserstau und –durchbruch nach

Flussabdämmung durch

Hangrutschungen oder Bergstürze

• Deichbruch

• Ufererosion

• Sedimentdeposition in den

Talauen

• Kontamination mit Giftstoffen

• Deichbruch

• Dammbruch

Sturzflut • Lokaler Starkniederschlag

• Extrem schneller

Wasserspiegelanstieg

• Gerinneerosion

• Sedimentation in den Talauen

• Hangrutschungen,

Schuttlawinen und Murgänge

Sturmflut • hohe Windgeschwindigkeit mit

Windstau und hohem Wasserstand

• Tsunamis

• Küstenerosion

• Bildung von Küstenbuchten

Hydrologische Naturgefahren: glaziologisch-kryosphärische Naturgefahren

primärer Gefahrentyp Ursache / Charakteristika sekundärer Gefahrentyp

Schneelawine • plötzlicher Abgang von

Schneemassen an einem Hang

• Transport großer Felsblöcke und

Steine

Gletscherabbrüche • plötzlicher Abbruch eines Teils

des Gletschers als Eislawine

• Hochwasserwelle in einem See

oder Fluss

Ausbruch von

Gletscherseen

• plötzlicher Ausbruch eines

Gletschersees, der sich hinter

Moränen des Gletschers

gebildet hat

• Hochwasserwelle großer

Magnitude

• Überflutung von Talauen

gebildet hat

Permafrostschmelze • Auftauen des Dauerfrostbodens • Destabilisierung von Locker- und

Festgestein mit nachfolgenden

gravitierenden Massenbewegungen

(z.B. Felssturz oder Murgang)

• Untergrundabsenkung

• Destabilisierung von Schutzbauten

im Hochgebirge

Geologisch-geomorphologische Naturgefahren

primärer

Gefahrentyp

Ursache / Charakteristika sekundärer Gefahrentyp

Erdbeben • Deformation und Bruch der starren

Lithosphärenplatten durch

plattentektonische Prozesse

• Tsunamis

• Bodenverflüssigung

• gravitative Massenbewegungen (Hangrutschungen,

Felslawinen)

• Schneelawinen

Vulkaneruption • ruhiger oder explosionsartiger Austritt

von Magma an die Erdoberfläche

• Tsunamis

• gravitative Massenbewegungen (Lahare,

Rutschungen)

• Ascheflug und -regen

Tsunami • ozeanische Welle, verursacht durch

Senkung und Hebung des Meerebo-

dens (Erdbeben), Kollaps von Vulkan-

flanken, Vulkaneruptionen und unter-

meerische Rutschungen

• Küstenerosion

• Materialumlagerung im Küstenbereich

• Materialumlagerungen und Ufererosion in

küstennahen Flüssen

Bodenerosion • schleichender flächenhafter oder

plötzlicher linearer Bodenabtrag auf

landwirtschaftlichen Nutzflächen

durch Wasser oder Wind

• Verlust der Bodenproduktivität und

Nahrungsproduktionsgrundlage

• Gewässerbelastung

gravitative

Massen-

bewegungen

• bruchlose und bruchhafte hangab-

wärts gerichtete Verlagerungen von

Fels- und/oder Lockergesteinen unter

Wirkung der Schwerkraft

• Flutwelle in Gewässern nach Einfahren der Massen

• Abdämmung von Flüssen mit der Gefahr des

Dammbruches

Geologisch-geomorphologische Naturgefahren

primärer

Gefahrentyp

Ursache / Charakteristika sekundärer Gefahrentyp

Bergsenkungen • Senkungen des Geländes durch

Untertagebergbau oder Lösung von Gestein

• Überschwemmungen durch Fluss- und

Deichsenkung

Küstenerosion und

–akkumulation

• Ab- und Antransport von Sediment durch

Wellentätigkeit

• Meeresströmungen

• Zerstörung des natürlichen Küstenschutzes

durch menschliche Eingriffe durch

Entfernung der Mangrovenwälder

• Erhöhung der Energie nachfolgender Wellen

mit verstärkter Erosion

Entfernung der Mangrovenwälder

Flusserosion und -

akkumulation

• An- und Abtransport von Sedimenten durch

fluviale Prozesse

• Zunahme der Küstenerosion durch

Abnahme der Flusssedimenttransporte an

die Küste (Staudammbau im Landesinneren)

Quelle:

Vött & May 2009

Geologisch-geomorphologische Naturgefahren

Reichweiten von unterschiedlichen vulkanischen Prozessen und Naturgefahren (Smith 2004)

Geologisch-geomorphologische Naturgefahren

Globale seismische Gefahrenkarte (GASP 2004)

Quelle: PLATE et al. 2001

Naturkatastrophen 1980 – 2010 weltweit

Quelle: Münchener Rückversicherungs-Gesellschaft

http://www.munichre.com/app_pages/tpuch/naturalhazards/@res/pdf/NatCatSERVICE/focus_analyses/

1980_2010_Paket_Welt_Fokus_Analysen_touch_de.pdf

„Große“ Naturkatastrophen 1950 – 2010 weltweit

Quelle: Münchener Rückversicherungs-Gesellschaft

http://www.munichre.com/app_pages/www/@res/pdf/NatCatService/great_natural_catastrophes/NatCat

SERVICE_Great_1950_2010_number_touch_de.pdf

Bedeutende Naturkatastrophen 1980 - 2011. Die zehn tödlichsten Ereignisse weltweit

Quelle: Münchener Rückversicherungs-Gesellschaft

http://www.munichre.com/app_pages/www/@res/pdf/natcatservice/significant_natural_catastrophes/2011/

NatCatSERVICE_significant_dth_june2011_touch_de.pdf

Bedeutende Naturkatastrophen 1980 - 2011. Die zehn teuersten Ereignisse weltweit für die Versicherungswirtschaft

Quelle: Münchener Rückversicherungs-Gesellschaft

http://www.munichre.com/app_pages/www/@res/pdf/natcatservice/significant_natural_catastrophes/2011/

NatCatSERVICE_significant_ins_june2011_touch_de.pdf

Bedeutende Naturkatastrophen 1980 - 2011. Die zehn teuersten Ereignisse weltweit für die Gesamtwirtschaft

Quelle: Münchener Rückversicherungs-Gesellschaft

http://www.munichre.com/app_pages/www/@res/pdf/natcatservice/significant_natural_catastrophes/2011/

NatCatSERVICE_significant_eco_june2011_touch_de.pdf

Konzeption eines gut entwickelten Frühwarnsystems

Quelle: Gebhardt/Glaser/Radtke/

Reuber 2012, S. 1152

Die größten Städte in Hazard-Regionen (geordnet nach der Einwohnerzahl von 1996)

Stadt / Großraum Einwohner Einwohner Exponiert gegenüber 1996 (in Mill.) 2015 (in Mill.) folgenden Hazards:

Tokio-Yokohama 27,2 28,9 Erdbeben, Zyklon Mexiko Stadt 16,9 19,2 Erdbeben, Überschw., Hangrutschung São Paolo 16,8 20,3 Hangrutschung, Überschwemmung New York 16,4 17,6 Wintersturm, Zyklon Mumbai 15,7 26,2 Erdbeben, Überschwemmung Shanghai 13,7 18,0 Überschwemmung, Taifun Los Angeles 12,6 14,2 Erdbeben, Hangr. Waldbrand, Überschwem. Kolkata 12,1 17,3 Zyklon, Überschwemmung Buenos Aires 11,9 13,9 Überschwemmung

Quelle: WISNER et al. 2004: 73; übersetzt

Buenos Aires 11,9 13,9 Überschwemmung Peking 11,4 15,6 Erdbeben Lagos 10,9 24,6 Überschwemmung Osaka 10,6 10,6 Erdbeben, Zyklon, Überschwemmung Rio de Janeiro 10,3 11,9 Hangrutschung, Überschwemmung Delhi 10,3 16,9 Überschwemmung, Hitze- und Kältewellen Karatschi 10,1 19,4 Erdbeben, Überschwemmung Kairo-Gizeh 9,9 14,4 Überschwemmung, Erdbeben Manila 9,6 14,7 Überschwemmung, Zyklon Dhaka 9,0 19,5 Überschwemmung, Zyklon Jakarta 8,8 13,9 Erdbeben, Vulkanausbruch Teheran 6,9 10,3 Erdbeben

Vorsorge!?

Klimawandel

Quelle: Cunningham & Saigo 1999

Definition „Klima“

Häufigkeit

Klima = 30-jährige Statistik

Klima-

änderung

Quelle: Esper 2012

Messgröße

Streuung

Mittel-wert

Wetterereignisse

Quelle: Schönwiese 2006

Klimawandel

(aus: IPCC 2001)

Klimawandel

(aus: IPCC 2001)

Klimawandel

Quelle: Esper 2012

Klimawandel und Klimasystem

Atmosphärenzusammensetzung und Lufttemperatur(nach Petit et al. 1999)

Klimawandel und Klimasystem

Schematische Darstellung eines globalen Regelnetzes im Erdsystem(nach Ridgewell & Watson 2002)

Klimawandel und Klimasystem

Eingriffe des Menschen in das Erdsystem(nach Steffen et al. 2004)

Klimawandel

Quelle: IPCC 2001

Quelle:

IPCC 2007

Klimawandel

Quelle: IPCC 2007

Klimawandel

Quelle: Esper 2012

Klimawandel

Quelle: IPCC 2007

Klimawandel

Quelle: IPCC 2007

Klimawandel

Quelle: IPCC 2007

Klimawandel

Klimawandel: Niederschläge

Weltweite Veränderung der Niederschlagsmengen im letzten Jahrhundert (GORE 2006: 114 )

Niederschlagstrends 1900-1999

Klimawandel: Niederschläge

Quelle: Schönwiese 2004

Niederschlagstrends 1976-1999

Klimawandel: Niederschläge

Isolinien

schwarz: Zunahme

Quelle: Schönwiese 2003

blau: Abnahme

Klimawandel: Niederschläge

Relative Anomalien 1902-2000 (bzgl. 1961-1990)

Quelle: Schönwiese

2003

der Nieder-schlagssummen

Klimawandel bei uns

Klimawandel bei uns

Klimawandel bei uns

Klimawandel bei uns

Klimawandel bei uns

Forschungsfragen

• Es scheint, als ob sogenannte Naturkatastrophen nicht nur zunehmen, sondern auch an Stärke gewinnen und immer mehr Schäden verursachen. Ist dem tatsächlich so?

• Welche Zusammenhänge gibt es zwischen Klimawandel und Naturkatastrophen? Naturkatastrophen?

• Welche Rolle spielt dabei der Mensch?

Vielen Dank fürs Zuhören!!

03/1986