Prognosen zu
den CO2-Emissionen
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Aus den Veröffentlichungen
der BP
sind die CO2-Emissionen im Zeitraum von 1990 bis
2021 einschließlich für die Welt insgesamt, für die
Vereinigten Staaten und für Deutschland bekannt. Aus diesen
Daten kann man die weitere Entwicklung für die folgenden
Jahre bis zum Jahr 2030 voraussagen, indem man die
Entwicklungsfunktion F(x)
bestimmt mithilfe der Anpassung einer quadratischen
Potenzreihenentwicklung an die Daten gemäß
F(x) =
F0 ( 1 + a1 (x - 1990) + a2 (x - 1990)2 ).
Mit x wird die
Zeit in der Einheit von Jahren bezeichnet, der Koeffizient a1 gibt die
Steigung,
der Koeffizient a2
gibt die Krümmung
der Entwicklungsfunktion an. Die Vorzeichen dieser
Koeffizienten, insbesondere das des Koeffizienten a2 , lässt
erkennen, ob die CO2-Emissionen im Laufe der Zeit
zunehmen oder abfallen. Denn für sehr entfernte Zeiten wird
das Verhalten der Entwicklungsfunktion hauptsächlich durch
den quadratischen Term a2
(x - 1990)2
bestimmt. |
Die Daten, normiert
auf den Emissionswert F0 im Jahr
1990, sind in der Abbildung rechts als Punkte
gezeigt. Diese Normierung macht es möglich, die
prozentualen Veränderungen der CO2-Emissionen
direkt
der
Abbildung zu entnehmen. Die Normierung hat die
folgenden Werte:
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F0
(1012 kg/a)
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Welt
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(BP)
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blau
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21.295 |
USA
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(BP)
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grün |
4.953
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Deutschland
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(BP)
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rot
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1.003
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Die Kurven in der rechten Abbildung zeigen die
Potenzreihen als Fit an die Daten, die Werte für
Steigung und Krümmung sind im Hauptkapitel
angegeben. Man sieht in dieser Abbildung die 3
grundsätzlich verschiedenen Verhalten der CO2-Emissionen:
Die stetige Zunahme der Emissionen (Welt),
die Abnahme nach dem Erreichen des Maximums (USA),
die Abflachung nach dem Erreichen des Minimums
(BRD). |
![](9-5-4-02.gif)
Die Entwicklung
der auf 1990 normierten CO2-Emissionen in der
Welt, den USA und in Deutschland. Die Punkte sind
gemessene Daten, die Kurven entsprechen der
quadratischen Anpassung an diese Daten. |
Während die Anpassung an die Daten von
Welt und USA zu akzeptablen Ergebnissen führen, lassen sich
die Daten für Deutschland nur schlecht mithilfe einer
quadratischen Potenzreihe wiedergeben1). Der
Grund scheint folgender zu sein: Der starke Abfall in den CO2-Emissionen
nach
dem
Jahr 1990 ist ein einmaliges Ereignis, verursacht durch die
De-Industrialisierung der neuen Bundesländer. Derartig
einmalige Ereignisse lassen sich nicht mithilfe einer Potenzreihe
beschreiben, besser wäre die Beschreibung mithilfe einer
Exponentialfunktion, der folgende Annahme zugrunde liegt:
Die Abnahme der Industrialisierung ist proportional zur noch
vorhandenen Industrialisierung,
dF1(x)/dx = - a2F1(x).
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Diese
Differentialgleichung berücksichtigt allein den
Rückgang der Emissionen aufgrund der
De-Industrialisierung im Osten und hat die Lösung
F1( x) = a1 exp{- a2 ( x -
1990)}.
Die zeitliche
Entwicklung der Emissionen aus allen anderen
Quellen folgt weiterhin einer
Potenzreihenentwicklung, die schon nach dem
linearen Glied abgebrochen wird:
F2(x) = a0 + a3 (x
- 1990),
so dass die Gesamtemissionen , in der Normierung
F(0) =
F0,
beschrieben werden durch
F( x) = F0 (a1
[exp{- a2 ( x
- 1990)} - 1] +
1 + a3 ( x
- 1990) ).
In der Abbildung rechts ist
dieser Fit zusammen mit den Datenpunkten
gezeigt. Gezeigt sind auch die Grenzwerte
"Kyoto"/"Paris"/"KSG-21", welche die
deutschen Emissionen nach den Jahren
2010/2020/2030 nicht überschreiten durften
bzw. dürfen.
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![](9-5-4-03.gif)
Die Anpassung der
normierten deutschen CO2-Emissionen mithilfe
einer Kombination aus linearer und
Exponentialfunktion.
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Demnach wurde die Vorgabe des Kyoto-Protokolls für das Jahr
2012 erreicht. Die um die De-Industrialisierung bereinigten
CO2-Emissionen betrugen 1990 nur 0.9 · 1012
kg a-1 und haben seitdem jährlich um etwa 8
· 109 kg a-1 abgenommen. Jeder
kann sich selbst ausrechnen, ob sich unter diesen
Bedingungen die im neuen Klimaschutzgesetz-21
angegebene Emissionsreduktion auf 0.35 · 1012 kg
a-1 bis 2030 erreichen lässt. Auch das näher
liegende Ziel
(Paris), die deutschen CO2-Emissionen bis 2020
auf 40% der von 1990 zu reduzieren, wurde zwar wegen der
Corona-Krise erreicht, sie sind aber 2021 wieder
angestiegen.
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1) Von der
Anpassung mithilfe einer Potenzreihe kann man nur erwarten,
dass sie länger andauernde und kontinuierliche
Entwicklungen reproduziert. Auch der Prognosezeitraum nach
dem letzten Datenpunkt sollte nicht größer sein als etwa die
Hälfte des Anpassungszeitraums. |