Aufbau eines globalen Bottom-up-Schiffsemissionskatasters unter Berücksichtigung zukünftiger polarer Schiffsrouten

Abstract

Zur exakten Erfassung von Schiffsemissionen entwickelt die vorliegende Studie ein globales Bottom-up-Emissionskataster der internationalen Schifffahrt, das einen besseren räumlichen Bezug als globale Top-down-Berechnungen und im Gegensatz zu existierenden regionalen Bottom-up-Ansätzen erstmals eine globale Abdeckung aufweist. Als Eingangsdatensatz dienen individuelle Schiffsbewegungen und -eigenschaften einer Lloyds-Schiffsstatistik von 2006. Der in dieser Studie erarbeitete verbesserte Dijkstra-Algorithmus findet für jede Kombination aus Start- und Zielhäfen einer Schiffsbewegung die kürzeste Route im 1°x1°-Modellgitter unter Berücksichtigung von Land, Meereis und Schifffahrtskanälen und mit Großkreis-Annäherung über offenem Ozean. Zurückweichendes Meereis ermöglicht in zwei Zukunftsszenarien des Jahres 2050 im Gegensatz zu einem gegenwärtigen Basisszenario von 2006 die Öffnung polarer Schiffsrouten. Zur Entwicklung des globalen Bottom-up-Emissionskatasters wird auf allen Gitterboxen jeder Schiffsroute aus der berechneten Distanz und gemittelten Motorangaben der Treibstoffverbrauch und die Emissionen von NOx, CO2, SOx, CO, Hydrocarbonen und Partikeln ermittelt. Die resultierende gegenwärtige Schiffsverteilung stimmt mit Beobachtungsdaten gut überein und der gegenwärtige globale Treibstoffverbrauch von 268 Mt für das Jahr 2006 liegt im Bereich bisheriger globaler Top-down-Berechnungen und regionaler Bottom-up-Ansätze. Die zukünftige Schiffsverteilung zeigt aufgrund der gegenwärtigen Schifffahrts-Logistik in der vorliegenden Lloyds-Schiffsstatik eine geringere Schiffsaktivität auf den Nordpolarrouten als bisherige Abschätzungen. Dennoch zeigt die regionale Schiffsaktivität bzw. der Treibstoffverbrauch auf der Nordost-Passage bis 2050 einen Anstieg um die Faktoren 450-600 bzw. 900-1.500 in den beiden Zukunftsszenarien. Die Nordwest-Passage weist sogar noch höhere Wachstumsfaktoren von 1.600-2.100 bzw. 1.300-2.300 auf. Der errechnete globale Treibstoffverbrauch von 352-626 Mt für das Jahr 2050 ist konsistent mit bisherigen Studien. Dabei zeigt sich auch, dass adäquate Reduktionsmaßnahmen einen zukünftigen Anstieg der Emissionen im Zuge des prognostizierten Weltwirtschaftswachstums verhindern können.