Wolkenrückkopplung und variable Klimasensitivität

Das Erreichen der Klimaschutzziele, die im Klimaprotokoll von Kyoto getroffen wurden, verlangt eine Reduktion anthropogener Treibhausgasemissionen. Die Basis für die in diesem Zusammenhang getroffenen politischen Entscheidungen bilden Maßzahlen, die eine Quantifizierung der Klimawirksamkeit verschiedener Emissionen ermöglichen. Der Maßzahl des Strahlungsantriebes kommt dabei derzeit eine besonders große Rolle zu. Dieser soll eine einfache Berechnung der Bodentemperaturänderung ermöglichen, die aus einer Emission resultiert. Als Proportionalitätskonstante zwischen diesen beiden Größen wurde der Klimasensitivitätsparameter λ eingeführt. Mehrere Studien haben jedoch bereits gezeigt, dass λ keineswegs konstant ist, sondern sehr von der Art und dem Ort der Emission abhängig. Es zeigt sich zum Beispiel, dass die Emissionen aus dem Luftverkehr klimawirksamer sind, als es die alleinige Betrachtung des Strahlungsantriebes vermuten lässt. Als Ursache dafür wurde bereits das Maß an nichtlinearer Rückkopplungen ausgemacht, das durch diese Emissionen verursacht wird. Diese Rückkopplungen können mithilfe des sekundären Strahlungsantriebs quantifziert werden. Dadurch ist es möglich, sie in die Berechnung von λ einzubeziehen. Danach weisen die λ-Werte erheblich geringere Unterschiede auf, ein Teil der variablen Klimasensitivität konnte damit also erklärt werden. Diese Arbeit untersucht, ob sich auch Wolkenrückkopplungen in ähnlicher Weise nichtlinear aufgrund von verschiedenen Störungen ändern, also ein Grund für die verbleibende Variabilität der Klimasensitivität ist. Es ist allerdings nicht möglich Wolken aus dem Klimamodell zu eliminieren, wie das bei den oben genannten Rückkopplungen möglich war, da Wolken einen fundamentalen Bestandteil des Modells bilden. Deshalb bedient man sich der Hilfsgröße des Wolkenstrahlungsantriebs (CRF). Dieser wurde in dieser Arbeit für verschiedene Störungen analysiert. Außerdem wurdeb die Wolkenparameter Wolkenbedeckungsgrad, optische Dicke und effektive Emissivität auf deren Einfluss hinsichtlich des CRF untersucht. Dabei stellt sich heraus, dass Wolken in sehr komplexer Art und Weise auf Störungen des Klimasystems reagieren. Als treibende Kraft für die Änderung der Wolkenstrukturen und -eigenschaften konnte die Bodentemperaturänderung ausgemacht werden. Daher kann man im Allgemeinen die Wolkenrückkopplung nicht als sekundären Wolkenstrahlungsantrieb betrachten. Bei einzelnen Phänomenen hingegen, ist das durchaus in Betracht zu ziehen. Im Rahmen dieser Arbeit war es allerdings nicht möglich, dies näher zu quantifizieren. Im Gegensatz zu oben genannten Rückkopplungen ist es schwierig, die auftretenden Änderungen jeweils ausschließlich einer einzigen Ursache zuzuschreiben. Es hat sich außerdem herausgestellt, dass das CRF nicht nur durch Änderungen der Wolkenparameter beeinflusst wird, sondern auch von Veränderungen der Bodenalbedo. Somit hat sich die Hoffnung leider nur bedingt erfüllt, dass man mithilfe des Wolkenstrahlungsantriebs die Variabilität der Klimasensitivität verringern kann

Rules vs. targets: Climate treaties under uncertainty

We demonstrate the advantages of a climate treaty based solely on rules for international permit markets when there is uncertainty about abatement costs and environmental damages. Such a ‘Rules Treaty’ comprises a scaling factor and a refunding rule. Each signatory can freely choose the number of permits it allocates to domestic firms. For every permit so issued, an international agency is allowed to issue additional permits in accordance with the scaling factor. The agency auctions all additional permits and refunds all the revenues to the signatories according to the refunding rule. Our main finding is that for a sufficiently large scaling factor, the Rules Treaty approximates the globally optimal outcome in every state of the world. In this sense, newly arriving information is optimally processed. This is in stark contrast to treaties based on emission targets, even if countries fully comply with such targets. If countries are sufficiently homogeneous there exists, moreover, a refunding rule under which every country that abates more under the treaty than in the status quo ante can be compensated, so that all countries will participate voluntarily. If, however, countries are rather heterogeneous, some may decline to participate

Double Free-Riding in Innovation and Abatement: A Rules Treaty Solution

In addressing climate change, both abatement itself and the innovation of superior abatement technologies are exposed to free-riding. To examine this double free-riding problem, we develop a multi-country model with an international market for emission permits and licenses for abatement technologies. We show that the two problems are mutually reinforcing. To address the double free-riding problem we propose a rules treaty for innovation and abatement that consists of two rules, an allocation rule and a refunding rule. The allocation rule determines the share of issued emission permits that each country can directly allocate to its domestic firms, while the remainder is handed over to an international agency. The refunding rule determines how the agency's revenues from selling these permits to firms are redistributed. A fraction is given to those countries that successfully develop superior abatement technologies provided they license the technology free of charge to all countries. The remaining revenues are redistributed to all countries. These rules can approximate globally optimal abatement and innovation levels

A two-step decision model on energy retrofitting buildings

In standard modelling of energy and climate policies, the speed and extent of energy efficiency improvements (EEIs) are usually assumed to be unaffected, even by policies designed to foster innovation. We model endogenous EEI in a model of the Swiss housing stock. Retrofitting results from a two-step decision model for building owners. First, they decide to conduct an energy audit, then they decide for or against retrofitting based on NPV. We use the model to simulate a rising retrofit subsidy, a rising CO2 tax, an information campaign and combinations of these measures. Our results show that the CO2 tax obtains its reduction of emissions at the smallest investment cost because it also encourages fuel switching. However, deep decarbonisation requires a greater step-up of the retrofit rate, which is obtained by using the revenues of the CO2 tax to subsidize retrofitting and by adding an information campaign

Design options for the new international market mechanism under article 6.4 of the Paris agreement

In this project commissioned by the German Environment Agency, important aspects of the mechanism under Article 6.4 of the Paris Agreement were examined in more detail. This mechanism is to succeed the CDM under the Kyoto Protocol from 2021 onwards, but it will contain decisive improvements, especially with regard to a robust accounting of emission reductions and better integration into the national climate policy of the host country. The report is addressed to the international experts, in particular to the delegates to the climate conference and observers, and is therefore written in English. A German summary is included. The following topics are covered: How does the mechanism achieve an overall reduction of global emissions? Are there opportunities to use benchmarks to establish baselines? Can contributions to increasing ambition be made by using Art. 6.4? What contribution can the voluntary market make to increasing ambition in the future? Introduction of incentives for the participation of private companies under Art. 6.4 of the PA. The role of the Art. 6.4 mechanism on the way to a net zero emission world. The project provides a contribution to the general discussion in the EU as well as to the Article 6 - Negotiations under the UNFCCC. It is a contribution that presents backgrounds and interrelationships for individual questions concerning the design of the new market mechanisms under Article 6 and can thus contribute to a more informed decision-making process.Since there are, however, several different ways of designing a mechanism that can avoid double counting and provide incentives for increasing ambition, this project is only one of several current contributions to the international discussion