Der Tagesschau können wir entnehmen, dass vor Belgien ein gewaltiger Ausbau von Windkraftanalgen geplant ist.
“Die belgischen Behörden wollen die Leistung bis 2030 verdreifachen. Dann soll jeder Haushalt des Landes Windstrom aus der Nordsee bekommen können. Eine künstliche Insel – 45 Kilometer vor der belgischen Küste – soll Windparks auf See mit dem Hochspannungsnetz an Land verbinden – und mit den Leitungen der Nachbarn. Schließlich wächst in ganz Europa der Hunger nach sauberer Energie. Bis Mitte des Jahrhunderts will der Kontinent mehr als 300 GW aus Nordseewind erzeugen.
Wie das funktionieren soll, das bespricht Belgiens Premier de Croo heute in Ostende mit den Staats- und Regierungschefs aus sieben weiteren Nordseeländern und Luxemburg: “Für uns geht es bei diesem Gipfel nicht darum, ehrgeizige Ziele zu formulieren. Davon haben wir genug. Für uns liegt die Bedeutung dieses Gipfels darin, die Ausführung zu beschleunigen.” Nach Ansicht des Gastgebers müssen die Regierungen Baupläne und Genehmigungsverfahren besser abstimmen. Bisher macht das nach de Croos Darstellung jede für sich – mit der Folge, dass in manchen Jahren gar nichts vorangehe, während es in anderen so viele Ausschreibungen gebe, dass die Industrie nicht hinterherkomme.”
Zu diesen Plänen passt ein Artikel bei ESKP (Earth System Knowledge Platform), der Wissensplattform Erde und Umwelt des Helmholtz-Instituts. Wer den Bericht liest, der muss die Wissenschaftler, die in verfasst haben, bewundern. Immer wieder haben sie begründete Sorgen, dass der Ausbau der Windkraft in der Nordsee auch unerwünschte Nebenfolgen hat, nur so richtig sagen, wollen sie es nicht. Zu groß scheint die Gefahr zu sein, als Verhinderer zu gelten.
“Hier soll der Fokus auf den physikalischen Aspekten liegen: Windkraftanlagen und ganze Windparks beeinflussen atmosphärische und ozeanische Prozesse. Turbulenzen und Wirbelschleppen entstehen in der umgebenden Luft und im Meerwasser. Fragen sind hier zum Beispiel: Welche Effekte haben die Wirbelschleppen auf die Umwelt und welche Rolle spielen mögliche Wechselwirkungen zwischen einzelnen Windkraftanlagen, die in einem Cluster zusammenstehen? Wie beeinflussen sich Windparks untereinander und wie wirken sie sich möglicherweise auf das lokale Klima aus? Und nicht zuletzt: Wie interagieren die atmosphärischen und die ozeanischen Vorgänge miteinander. Durch den intensiven Ausbau wird es nötig, aber auch möglich, diese Effekte direkt vor Ort zu untersuchen. Die Dynamik ist äußerst komplex und wird durch verschiedene Faktoren in der Atmosphäre, aber auch durch Eigenschaften der Wasseroberfläche beeinflusst.
Der Windertrag kann durch Wirbelschleppen im Lee der Windkraftanlagen und Windparks verringert werden („Luv“ = dem Wind zugewandte Seite, „Lee“ = windabgewandte Seite). Um das ökonomische Potential von geplanten Windparks abzuschätzen, ist die Windindustrie daher sehr an der Analyse von Wirbelschleppen interessiert.
Am Institut für Küstenforschung des Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HZG) wird an einer breiten Palettean Fragestellungen im Themenfeld Offshore-Windenergienutzung geforscht (Abb. 1). Fragen zu Turbulenzen und Wirbelschleppen werden in einem interdisziplinären Ansatz untersucht. Die Turbulenzforscher um Jeff Carpenter erforschen zum Beispiel durch direkte Messungen mit Ozeangleitern (Glider) und mit theoretischen Modellen kleinräumige Strömungs-, Vermischungs- und Transportprozesse im Ozean. Anhand von Messdaten und mit numerischen Modellen untersucht die Abteilung um Joanna Staneva und Johannes Schulz-Stellenfleth großräumig die Windfelder hinter großen Windparks. Und gemeinsam mit den Radarhydrographen (Arbeitsgruppe um Jochen Horstmann) versuchen sie zukünftig den Wechselwirkungen von Wirbelschleppen und Seegang auf die Spur zu kommen.”
Der Bericht geht auf die Luftverwirbelung ein, auf Wirbelschleppen, das Verrühren des Wassers und die Sedimentdynamik. Er ist insgesamt sehr lesenswert. Das Fazit ist wie beschrieben sehr vorsichtig. Im Grunde sagt der Bericht, dass es jetzt bereits bekannte Auswirkungen gibt, es könnte noch deutlich mehr geben. Ob für solche Bereiche allerdings Forschungsgelder zur Verfügung stehen, das steht in den Sternen.
“Eine spannende Frage und Aufgabe zukünftiger Forschungsprojekte ist die Erforschung der Kopplung, also der gegenseitigen Abhängigkeiten von Prozessen in der Luft und im Wasser. Wie beeinflussen sich die Strömung, der Seegang und das Windfeld genau? Wie verändert sich der Seegang in den Turbulenzschleppen im Windschatten von Windkraftanlagen und ganzen Windparks? Kopplungsprozesse sind auch ohne den Einfluss von Windparks schon äußerst komplex und werden durch die zusätzlichen Interaktionen der Anlagen mit der Grenzschicht zu einer besonders spannenden Herausforderung für Wissenschaftler unterschiedlicher Disziplinen. Die Forschung auf dem Gebiet der Prozesskopplung ist von breitem Interesse und in vielerlei Hinsicht anwendbar, zum Beispiel für Untersuchungen zum Klimawandel.”
Im Geiste darf man bei jeder Anlage in der offenen See noch mal 1 Tonne Schwermetall pro Jahr als Belastung dazurechnen. Helmholtz Hereon hatte auch hier einen sehr interessanten Artikel dazu. Es liest sich etwas wie der oben genannte Bericht. Es gibt starke Hinweise, die man aber besser nicht offen ausspricht, es könnte ja sonst ein falsches Bild entstehen.
“Die Experten untersuchen derzeit vor allem den Korrosionsschutz der Windenergieanlagen, bei dem galvanische Anoden, die sogenannten „Opferanoden“, zum Einsatz kommen. Opferanoden sind große Metallklötze, die ringsum an der Außenhaut der Fundamente befestigt sind. Sie bestehen aus Aluminium, dem eine ganze Reihe von anderen Elementen beigemischt ist. Die Opferanoden verhindern, dass der Stahl im salzigen Meerwasser korrodiert. Statt des Stahls greift das Meerwasser die minderwertige Aluminium-Metallmischung an.
Während der Stahl geschützt wird, lösen sich die Opferanoden mit der Zeit auf. Dieser Auflösungsprozess läuft kontinuierlich ab und führt zur anhaltenden Freisetzung von Anodenmaterial und den darin enthaltenen Elementen. Die Mengen, die in den Windparks verbaut sind, sind enorm. So benötigt ein einziges Windrad je nach Art des Fundaments auf seiner Oberfläche Opferanoden mit einem Gesamtgewicht von bis zu 10 Tonnen, um einen ausreichenden Korrosionsschutz zu gewährleisten.
Insgesamt setzen die vielen Opferanoden in einem Windpark so über die Zeit neben Aluminium verschiedene andere Metalle frei, darunter bekannte giftige Elemente wie Blei und Kadmium, aber auch exotische Elemente wie Gallium und Indium, über deren Verhalten in der Umwelt recht wenig bekannt ist.”
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Das Buch “Das Ende des Kapitalismus” von Ulrike Herrmann hat grosse Wellen geschlagen. Die deutsche Journalistin fordert darin die Einführung einer Kriegswirtschaft, um gegen den Klimawandel gewappnet zu sein. Der Bestseller habe durchaus seine guten Seiten, findet Alex Reichmuth in seiner Rezension im Nebelspalter:
Eine deutsche Journalistin rät zur Kriegswirtschaft
Eine Kriegswirtschaft, wie sie Grossbritannien während des Zweiten Weltkriegs hatte. Das empfiehlt Ulrike Herrmann, Autorin des Beststellers «Das Ende Kapitalismus», als weltweites Modell zur Abwendung einer Klimakatastrophe. Das Buch hat grosse Wellen geworfen.
Diese «Überlebenswirtschaft», wie sie Herrmann nennt, ist von Verboten, Verzicht und Rationierung geprägt. Flugreisen sind nicht mehr erlaubt, Autos gibt es kaum noch. Wohnraum wird zugeteilt. Fleisch kommt nur noch selten auf den Teller.
Es gibt in der Welt nach dem Ende des Kapitalismus, wie sie sich Ulrike Herrmann vorstellt, zwar noch private Unternehmen. Doch was und wie viel sie produzieren, wird ihnen vom Staat vorgeschrieben. Jeder Mensch hat ein fixes CO₂-Budget. Konsumiert werden darf nur noch so viel, wie ökologisch verträglich hergestellt werden kann. Wirtschaftliches Wachstum ist nicht mehr möglich.
Weiterlesen im Nebelspalter
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Leserpost von Dr Stefan Lehnhoff:
Betreff: Thailand
Ich wohne in Thailand. Der April ist hier immer der heißeste Monat. Das Wetter ist völlig normal. Seit Wochen werden auf deutschsprachigen Wetter-Apps für meine Gegend (Großraum Hua Hin) 37-40 Grad vorhergesagt- es sind dann immer nur völlig normale 32-36. So machte Songkran (das Thai- Neujahrsfest, dass endlich nach 3 Jahren Fake-Pandemie wieder gefeiert werden durfte, wo sich alle gegenseitig nass spritzen) richtig Spaß. Bin gerade in München gelandet. Das Wetter ist scheisse, bin froh bald wieder in Thailand zu sein. Nicht nur wegen des Wetters.
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Leserpost von Raimund Müller:
Betreff: Windenergiepotential.
Eigentlich ist das Thema von Prof Ganteför ja nicht neu. Das haben schon einige zuvor auch errechnet. Z.B. “Estimating maximum global land surface wind power extractability and associated climatic consequences” von L.M.Miller et al. vom Max Plack Institut für Biogeochemie in Jena 2011.
oder
Physical limits of wind energy within the atmosphere and its use as renewable energy: From the theoretical basis to practical implications Axel Kleidon∗ Max-Planck-Institute for Biogeochemistry, Jena, Germany (Manuscript received September 29, 2020; in revised form February 5, 2021; accepted February 15, 2021
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Leserpost von Hans Baer:
Fuer mich ergibt sich die prinzipielle Frage, wie die Effizienzen der Umwandlung von elektrischer Energie in Waerme ausgehen, wenn man Waeremepumpen mit direkten Heizkoerpern vergleicht. Bei der Waermepumpe wird ja mechanische Energie fuer den Kompressor geraucht, und Umwandlung von elektrischer in mechanische Energie ist sehr anspruchsvoll. Mein Gefuehl ist, dass direkte Umwandlung über Heizkoerper ((base boards) verschiedenster Art, über Resistaenzdraehte allgemein effizienter sein sollte. Leider könnte ich betr. diese prinzipielle Frage keine Daten oder Diskussionen finden. Es scheint mir, dass die Förderung von Wärmepumpen wesentlich von der Lobby der Hersteller forciert wird.
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Sudden Reduction of Antarctic Sea Ice Despite Cooling After Nuclear War
Abstract
A large-scale nuclear war could inject massive amounts of soot into the stratosphere, triggering rapid global climate change. In climate model simulations of nuclear war, global cooling contributes to an expansion of sea ice in the Northern Hemisphere. However, in the Southern Hemisphere (SH), an initial expansion of sea ice shifts suddenly to a 30% loss of sea ice volume over the course of a single melting season in the largest nuclear war simulation. In smaller nuclear war simulations an expansion in sea ice is instead observed which lasts for approximately 15 years. In contrast, in the largest nuclear war simulation, Antarctic sea ice remains below the long term control mean for 15 years, indicating a threshold that must be crossed to cause the response. Declining sea ice in the SH following a global cooling event has been previously attributed to shifts in the zonal winds around Antarctica, which can reduce the strength of the Weddell Gyre. In climate model simulations of nuclear war, the primary mechanisms responsible for Antarctic sea ice loss are: (a) enhanced atmospheric poleward heat transport through teleconnections with a strong nuclear war-driven El Niño, (b) increased upwelling of warm subsurface waters in the Weddell Sea due to changes in wind stress curl, and (c) decreased equatorward Ekman transport due to weakened Southern Ocean westerlies. The prospect of sudden Antarctic sea ice loss after an episode of global cooling may have implications for solar geoengineering and further motivates this study of the underlying mechanisms of change.
Key Points
- A sudden reduction in Antarctic sea ice occurs despite global cooling after nuclear war in climate model simulations
- The sea ice changes in response to dynamic changes in atmospheric and oceanic circulation
- Even in a nuclear winter, Antarctic sea ice is vulnerable to wind shifts that cause upwelling of water onto the continental shelf
Plain Language Summary
Firestorms from a global nuclear war would generate large amounts of smoke that could enter the Earth’s atmosphere and block sunlight. Climate model simulations that inject smoke into the upper atmosphere confirm that this smoke causes rapid global cooling leading to increased sea ice in the Northern Hemisphere. However, sea ice in the Southern Hemisphere actually shrinks in the 2–6 years after a very large nuclear war, mainly caused by a change in the winds around Antarctica. Smoke heats the upper atmosphere and the westerly winds around Antarctica shift closer to the coast. The wind shift causes Ekman transport of the top layer of the ocean away from the coast, which brings up relatively warm water from below, melting sea ice during summer and inhibiting sea ice growth during the winter. A similar response has been found in simulations of supervolcano eruptions. As greenhouse gasses continue to warm up the Earth’s oceans, a global cooling event that triggers a similar wind shift may lead to greater reductions in Antarctic sea ice.
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University of California, Los Angeles:
Increased atmospheric dust is masking greenhouse gases’ warming effect, finds study
A new study shows that global atmospheric dust—microscopic airborne particles from desert dust storms—has a slight overall cooling effect on the planet that has hidden the full amount of warming caused by greenhouse gases.
The UCLA research, published today in Nature Reviews Earth and Environment, found that the amount of desert dust has grown roughly 55% since the mid-1800s, which increased the dust’s cooling effect.
The study is the first to demonstrate the overall cooling effect of atmospheric desert dust. Some effects of atmospheric dust warm the planet, but because other effects of dust actually counteract warming—for example by scattering sunlight back into space and dissipating high clouds that warm the planet—the study calculated that dust’s overall effect is a cooling one.
Should dust levels decline—or even simply stop growing—warming could ramp up, said UCLA atmospheric physicist Jasper Kok, the study’s lead author.
“We show desert dust has increased, and most likely slightly counteracted greenhouse warming, which is missing from current climate models,” said Kok, who studies how particulate matter affects the climate. “The increased dust hasn’t caused a whole lot of cooling—the climate models are still close—but our findings imply that greenhouses gases alone could cause even more climate warming than models currently predict,” he said.
Kok compared the revelation to discovering, while driving a car at high speed, that the vehicle’s emergency brake had been partly engaged. Just as fully releasing the brake could cause the car to move even faster, a stop to the increase in dust levels could slightly speed up global warming.
While atmospheric desert dust levels have increased overall since pre-industrial times, the trend has not been steady—there have been upticks and declines along the way. Because there are so many natural and human-influenced variables that can cause dust levels to increase or decrease, scientists cannot accurately project how the amounts of atmospheric dust will change in the coming decades.
Some of the microscopic airborne particles created by burning fossil fuels also temporarily contribute to cooling, Kok said. But while scientists have spent decades determining the consequences of these human-made aerosols, the precise warming or cooling effect of desert dust remained unclear until now. The challenge researchers faced was to determine the cumulative effect of the known warming and cooling effects of dust.
In addition to atmospheric interactions with sunlight and cloud cover, when dust drops back to earth, it can darken snow and ice by settling on them, making them absorb more heat. Dust also cools the planet by depositing nutrients like iron and phosphorus. When those nutrients land in the ocean, for example, they support the growth of phytoplankton that take up carbon dioxide from the atmosphere, thereby causing a net cooling effect, Kok said.
Human actions have warmed the planet by 1.2 degrees Celsius, or 2.2 degrees Fahrenheit, since about 1850. Without the increase in dust, climate change would likely have warmed the planet by about 0.1 degree Fahrenheit more already, Kok said. With the planet nearing the 2.7 degrees Fahrenheit of warming that scientists consider especially dangerous, every tenth of a degree matters, Kok said.
“We want climate projections to be as accurate as possible, and this dust increase could have masked up to 8% of the greenhouse warming,” Kok said. “By adding the increase in desert dust, which accounts for over half of the atmosphere’s mass of particulate matter, we can increase the accuracy of climate model predictions. This is of tremendous importance because better predictions can inform better decisions of how to mitigate or adapt to climate change.”
The researchers used satellite and ground measurements to quantify the current amount of microscopic mineral particles in the air. They determined that there were 26 million tons of such particles globally—equivalent to the weight of about 5 million African elephants floating in the sky.
They next looked at the geologic record, gathering data from ice cores, marine sediment records and samples from peat bogs, which all show the layers of atmospheric dust that had fallen from the sky. Samples from around the world showed a steady increase in desert dust.
Dust can increase as a result of drier soils, higher wind speed and human land-use changes—diverting water for irrigation and turning marginal desert regions into grazing and agricultural land, for example. While increases in dust levels due to those types of land-use changes have taken place primarily on the borders of the world’s largest deserts, like the Sahara and Sahel in Africa and Asia’s Gobi desert, Kok said, similar changes have taken place in California’s Owens Lake and are occurring now in the Salton Sea, also in California.
But the factors that account for increased dust levels are not clear-cut or linear, Kok said, and whether the amounts of desert particulates will increase, decrease or remain relatively flat is unknown.
Kok emphasized that while the increase in atmospheric dust has somewhat masked the full potential of greenhouse gases to warm the climate, the findings don’t show that climate models are wrong.
“The climate models are very useful in predicting future climate change, and this finding could further improve their usefulness,” Kok said.
Paper: Jasper F. Kok et al, Mineral dust aerosol impacts on global climate and climate change, Nature Reviews Earth & Environment (2023). DOI: 10.1038/s43017-022-00379-5