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Visualisierung von Klima-Szenarien – CO2 Emissionen im internationalen Schiffsverkehr

Visualisierung von Klima-Szenarien – CO2 Emissionen im internationalen Schiffsverkehr

Infografik zu CO2-Emissionen des internationalen Schiffsverkehrs im Verhältnis zu gesamt Transportleistung und Schiffsflotte.

1 | Einleitung

Den Klimawandel Diskutieren

Um das komplexe Thema Klimawandel sachgemäß zu diskutieren, ist es erforderlich, es im Kontext zu anderen Faktoren zu betrachten.
Eine Gesamtbetrachtung hilft uns zu erkennen, wie wollen wir in der Zukunft unsere Umwelt haben? Soll unsere Zukunft von Technologien durchtränkt sein oder doch lieber mehr Natürlich und Urban?

Entscheidungen die wir heute treffen, haben auswirkungen auf unsere Klimazukunft. Dies Betrifft alle Bereiche unseres momentanen Konsumverhaltens.

Die besten Entscheidungen die es uns ermöglichen voranzuschreiten, sind deshalb jene, die auf Grundlagen von Konkretisierungen und Vergleichbarkeit gefällt wurden und nicht anhand von „Bauchgefühlen“.

Denn wie schon Daniel Kahnemann in seinem Buch „Schnelles Denken, langsames Denken“ berichtet, ist der Mensch nicht in der Lage, allein stehende Zahlen in Relation zu setzen und Entscheidungen deshalb sehr häufig völlig neben der tatsächlichen Situation gefällt werden.

Kursaufgabe:

„Im Kurs sollen Visualisierungen entwickelt werden, die es ermöglichen, Klimaszenarien zu erkunden, zu verstehen und zu verwenden.“ – Prof. Boris Müller

Einführung

Unter der Anweisung von Prof. Boris Müller wurde im Kurs in den ersten Wochen im Detail beleuchtet, wie komplex das Thema, das entwicklen von Klima Szenarien für die Klimaforschung ist. Sowohl Fachwissen als auch das arbeiten mit visuellen Sprachen wurden beleuchtet. Die komplexen einzelnen Indikatoren und Reaktionen die im Gesamtbild den Klimawandel erzeugen. (Dabei ist nochmal zu unterscheiden von Menschengemachten und Naturgemachten Klimaeinflüssen.) Als Vorzeigeprojekt zum besseren Verstehen des Kurses zeigte Boris Müller das frisch gestartete SENSES-Projekt.

Kurz zusammen gefasst: Das SENSES-Projekt beschäftigt sich damit, mithilfe von erhobenen Daten, aus mehreren Datenbanken von Klimaforschungsinstituten wie z.B. dem IIASA oder dem PIK, Climate Change Scenarios zu visualisieren und öffentlich zu machen. Eine Kristallkugel um in die Zukunft zu schauen gibt es zwar nicht, aber dafür einen starken Computer der mögliche “Was wäre wenn…?” Berechnungen aufzeigt. Der Output sind viele Tabellen und nackte Zahlen. Zum leichteren konsumieren werden diese Zahlen vom SENSES-Projekt in Form gebracht und zeigen welche Zukunft (Zukünfte) wir erwarten könnten, jenachdem welchen Weg wir einschlagen.

“Das SENSES-Projekt untersucht mögliche sozioökonomische Zukunftsperspektiven angesichts des Klimawandels, und wie dieses Wissen einer breiteren Öffentlichkeit zugänglich gemacht werden kann.”

Climate Change Scenarios/ SENSES-Project

Mithilfe von kleinen Workshops und Vorlesungen haben wir eigene Ideen und Themen entwickelt um die Klima Szenarien zugänglicher zu machen.

Als Hilfestellung gab es in den ersten Wochen kleine Lerneinheiten, einen Schnellkurs in D3.js mit Katja Dittrich und eine Einführung in Informationsvisualisierung mit Prof. Boris Müller.

Nachtrag: → Data Storys Folge 122 mit Prof Boris Müller

2 | Vorbereitung

Visualisierungstechniken

Gute Informationsvisualisierung unterstützt uns bei komplexen Informationen schnelle und vergleichbare Entscheidungen zu treffen. Sie veranschaulicht Muster oder Systeme und erzeugt eine vermittelnde Ebene zum Betrachter.

In dem Buch “Design for Information” von Isabel Meirelles werden Visuellen Elemente mit verschiedenen Eigenschaften untereinander verglichen, um die bestmögliche Kombination von Information (Inhalt) und visueller Darstellung (Form) auf zu zeigen. (siehe Foto) Darstelungsformen: - Formen - Farben - Muster - Größe - Helligkeit - Textur - Position

In der Tabelle ist zu erkennen, welche Darstellungsformen sich gut kombinieren lassen und bei welchen mögliche Herausforderungen im Leseprozess auftreten können. Die Tabelle hilft bei der Entscheidung welche Visualisierungsformen sich gut kombinieren lassen, estetisch passen und ihre Information vermitteln kann.

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Foto mit Prof. Boris Müller.

Eine weitere wichtige Inspirationsquelle war die Webseite → datavizproject.com Sie präsentiert mit ihrer Sammlung unterschiedliche Methoden und Formen auf von Daten Visualisierungen. Das Spektrum reicht von Charts, Diagrammen, Plotte, Karten und zu Tabellen Visualisuerungen.

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3 | Recherche

Nach der Einstiegsphase über Klimaeinfluss Faktoren und der Vorstellung der großen Datenbank vom PIK formten sich erste Projekt Ansätze.

  • Wie viel Tonnen CO2 (und GHG Emissionen) verursachen wir Menschen aktuell?
  • In welchen Sektoren liegt der höchste GHG Anteil?
  • Wie viel GHG dürfen wir noch emitieren bis unser Planet unbewohnbar wird?

Ein Zeitungsartikle inspirierte dann in welche Richtung sich das eigene Projekt weiter entwickelte:

Parallel zu unserem Klima Kurs wurde in der Politik stark über einen drohenden Handelskrieg zwischen USA und China diskutiert. Dies wurde in vielen Zeitungen und anderen Medien stark hervorgehoben. Die FAZ veröffentlichte in diesem Zeitraum zum Anlass einen Artikel über Chinas Prestigeprojekt: die Seidenstraßen-Initiative, das Asien, Europa und Afrika verbinden soll. (Die neue Seidenstraße - FAZ 2018) Dabei soll ein Netwerk enstehen mit Häfen, Bahnstrecken, Pipelines und vielen kilometern Autobahnen.

Durch den Artikel aus der FAZ wurde das Leitsthema zum Projekt weiter inspiriert:

  • Wie viele Tonnen CO2 entstehen wirklich beim Transport von Gütern von A nach B?
  • Wie viele Tonnen oder Gramm CO2 (GHG Emissionen) muss auf jedes einzellne Produkt extra für den Transport dazu addiert werden?

Die erste grobe Recherche zeigte schnell die mega Größe dieses Projekts. Auch wurde sichtbar das der Löwenanteil über Schiffe im globalen Handel transportiert wird. Darum wurde beim vertiefen, weiter auf Daten zum Schiffsverkehr geschaut. Zu erkennen war, dass fast jedes Produkt das heute hergestellt wird über den Seeweg zu uns kommt. Die Produktpalette reicht von Konsumgütern wie Lebensmittel über zu Baumaterial, Treibstoffen, Technik, Lebensmittel, Konsumgüter, Chemiegrundstoffe und vieles weiteres.

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Der Fokus zum weiteren recherchieren richtete sich nach der Rücksprache mit Prof. Boris Müller, darauf tiefer nach Informationen zum aktuellen Schiffsverkehr und deren CO2 Emissionen zu suchen. Das Ziel war es herauszufinden, wie viele Schiffe aktive gerade auf den Meeren herumfahren. Das andere Ziel war zu recherchieren wie viele Güter aktuell über den Seeweg transportiert werden und aktuelle Zahlen dazu zu finden.

(Rand Info: Die Duisburg-Ruhrorter Häfen sind auch Teil der neuen Seidenstraße. Sie befinden sich in Duisburg an der Mündung der Ruhr in den Rhein. Sie gelten als größter Binnenhafen Europas. Hier wird von Wasser auf Land umverladen und sind damit ein wertvoller strategischer Handelspunkt für Deutschland und Westeuropa.)

4 | Entwurf 1

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Das selbstgesteckte Ziel, das berechnen der CO2 Emissionen vom Schiffsverkehr, zeigte sich als ein sehr komplexes Themenfeld ab. Dafür war es notwendig die aktuelle Aufschlüsselung herauszufinden. In der ersten Skizze sollte erkennbar sein:

  1. Die gesammt CO2 Emissionen aus dem Schiffsverkehr, im Vergleich zu anderen Industrie und Emissions Sektoren.
  2. Aus dem Gesammten Anteil runtergebruchen auf die einzelnen Schiffstypen
  3. Von den Schiffstypen runter kalkuliert auf die durchschnittlich Güter Menge, die Transportiert werden kann.
  4. Zum Schluss zeigen wie viel CO2 Anteil pro Produkt kalkuliert werden kann.
  5. Aufzeigen wie sich die CO2 Emissionen verändern, abhängig von der Auswahl des SSP Klima Scenarios.

5 | Entwurf 2

Die ersten Daten in Form bringen und testen wie es wirkt.

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Zweites zwischenergebnis nach der ersten Recherche. Zu sehen sind die CO2 Daten kombiniert mit DWT Menge und der Anzahl der Schiffesflotten. Auch noch dabei ein Balkendiagramm mit CO2 Prozent Anteil welcher Industriesektor am meisten CO2 verursacht.

6 | Entwurf 3

Schiffstypen - Skizzen

Die Schiffe auf der Infografik sollten klar zu unterscheiden sein und zu welchem Schiffstyp sie gehören.

Zu beginn wurde recherchiert was die besonderen Erkennungsmerkmale der Schiffstypen sind. Ein Merkmal war zB. bei den LNG-Tankern die großen Metal Kuppeln auf dem Deck. Diese waren bei den meisten Schiffen in einem leuchtenden orange gut zu erkennen.

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Aus der Recherche gruppierte ich 7 Schiffstypen für die Infografik. Die Illustrationen sollen dem Betrachter vermitteln wie das jeweilige Schiffstyp aussieht. Damit sollte die Grafik Sinnlich aufgewertet werden und die verständnis Frage klären, wie siehen die Schiffe aus.

5. | Eine Zukunft mit (Schwer-) Öl?

Mit den SSP Szenarios aus der IIASA–Datenbank wird ein Blick in die zukünftige Entwicklung unsere sozioökonomische Zukunft gewagt. Das Diagramm zeigt den weltweiten Verbrauch von Öl, die momentane Hauptenergiequelle der Schiffsindustrie. Würde Öl, Schweröl und Marinediesel als Hauptenergiequelle bleiben würde sich der Verbrauch mit dem Einfluss der 5 SSP Szenarien möglicherweise wie folgt entwickeln.

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EJ/yr = Exajoule pro Jahr SSP = Shared Socioeconomic Pathways

SSP 1 = In dieser Zukunft liegt der Fokus auf Nachhaltigkeit. Die Öl-Industrie ist konfrontiert mit einer Befölkerung die auf Nachhaltigkeit und Erneuerbare Energien Wert legt. SSP 2 = Diese Zukunft ist mit unserer heutigen fast Identisch. Von allem ein bisschen. SSP 3 = Die politische Entscheidungen sind stark nationalistisch orientiert. SSP 4 = Die Gesellschaft ist gespalten in Arm und Reich. Einige wenige bestimmen über die Weltpolitik und Wirtschaft. SSP 5 = Hier liegt der Fokus auf der Industrie. Die Nachhaltigkeit und das Klima werden komplett vernachlässigt. Die Wirtschaft wächst und den meisten Menschen geht es gut.

(In den Baseline Szenarios wäre zu sehen was passieren würden, wenn keine weiteren Klimapolitischen Regelungen wie zB. das Pariser 2 Grad Ziel hinzu kommen würden.)

8 | Das Ergebnis - finale Infografik

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DANKE

Auch wenn ich alleine an diesem Projekt gearbeitet habe möchte ich hier kurz danken sagen für Inspiration und das Feedback zu meinem Projekt:

  • Prof. Boris Müller
  • Rufus Blauert
  • Valentin Dragomirescu
  • meinen Eltern

10 | Source & Data

Die wichtigsten Quellen / Sources of this Project

––––––––––––––––
1. www.Statista.com
2. Umweltbundesamt.de/Seeschifffahrt
3. imo.org/Greenhouse-Gas-Studies-2014
4. faz.net/containerschiffe-einmal-volltanken-fuer-5-3-millionen-euro
5. nabu.de/containerschifffahrt
––––––––––––––––
6. Report Summery: Third IMO GHG Study 2014 (link)
7. Report: Jahresbericht 2016, Fakten und Zahlen zur maritimen Abhängigkeit der Bundesrepublik Deutschland (link)
8. Report: ICCT–GHG Emissions from Global Shipping, 2013–2015 (Link)
9. Report: ICCT, Black carbon emissions and fuel use in global shipping, 2015 (Link)
10. Report: Nabu–Luftschadstoffemissionen von Containerschiffen - 2014
––––––––––––––––
11. Public Daten zum aktuellen Schiffsverkehr:
alphaliner.axsmarine.com/PublicTop100/index.php
––––––––––––––––
12. SSP Datenbank: tntcat.iiasa.ac.at
––––––––––––––––

| Daten zum Schiffsverkehr

Anzahl der Schiffe in der Welthandelsflotte im Jahr 2017 nach Schiffstypen.

Schiffstypen Schiffsflotte Prozent
Stückgutschiffe 16.957 32,5
Massengutschiffe 11.139 21,35
Rohöltanker 7.244 13,88
Chemiekalientanker 5.418 10,38
Containerschiffe 5.147 9,86
Ro-Ro/Passagierschiffe 4.428 8,5
Flüssiggastanker 1.850 3,55
TOTAL: 52183 100%

Berechnung der durchschnitts CO2-Emissionen und DWT Werte.

Ship Types Total: Ships (2014) Total: CO2 emissions (2012 - IMO Report) Total: DWT (2014) Durchschnitt CO2 Durchschnitt DWT
Stückgutschiffe / General Cargo Ships 16.794,00 86.000.000 108.000.000,00 5.120,88 6.430,87
Massengutschiffe / Bulk Carrier 10.381,00 166.000.000 705.800.000,00 15.990,75 67.989,60
Rohöltanker / Crude Oil Tanker 6.816,00 124.000.000 432.400.000,00 18.192,49 63.438,97
Chemietanker / Chemical Tanker 4.835,00 56.000.000 89.100.000,00 11.582,21 18.428,13
Containerschiffe / Container Ships 5.106,00 205.000.000 216.300.000,00 40.148,84 42.361,93
Ro-Ro & Passagierschiffe / Ro-Ro Cargo & Cruise Ships 4.000,00 92.000.000 6.400.000,00 23.000,00 1.600,00
Flüssiggastanker / LNG Carrier 1.639,00 46.000.000 46.400.000,00 28.065,89 28.309,95

| Abkürzungen und Fachwörter

BRT = Bruttoregistertonnen, Bruttowert des Schiffs in seiner Gesamtheit - siehe NRT
BRZ = Brutto-Raumzahl
CDE = Carbon dioxide equivalent “CO2e”, “CO2eq”, “CO2equivalent”
DWT = Deadweight Tonnage, Gesamt-Tragfähigkeit eines Handelsschiffes (tdw)
EJ/yr = Exajoule per year
EMSA = European Maritime Safety Agency
EUA = Die Europäische Umweltagentur
FEU = Forty-foot Equivalent (doppelte von TEU)
GHG = Greenhouse Gas
GWP = Global Warming Potential
HFO = Heavy Fuel Oil (überwiegend Schweröl)
ICS = International Chamber of Shipping
IIASA = (International Institute for Applied Systems Analysis)
IMO = International Maritime Organisation
ISO = International Organization for Standardization
LNG = Flüssiggas
Mt. = Millionen Tonnen, Mega Tonnen
NRT = Nettoregistertonne, Transportkosten, Nettowert an Raum für Passagiere und/oder Ladung
SCR = Selective Catalytic Reduction (Filtersystem für Abgase)
SEEMP = Ship Energy Efficiency Management Plan
SeeUmwVerhV = Verordnung über das umweltgerechte Verhalten in der Seeschifffahrt
SSP = Shared Socioeconomic Pathways
TDW = Tons Deadweight, Gesamt-Tragfähigkeit eines Handelsschiffs
TERM = Transport and Environment Reporting Mechanism
TEU = Twenty-foot Equivalent Unit, 20-Fuß-Containers (Maßeinheit im Containerverkehr)
THG-Emissionen = Treibhausgase aus dem Sektor der Landwirtschaft
TKM = Tonnenkilometer
ULCV = Ultra Large Container Vessel
UNFCCC = United Nations Framework Convention of Climate Change

Ein Projekt von

Fachgruppe

Interfacedesign

Art des Projekts

Studienarbeit im Hauptstudium

Betreuung

foto: Prof. Boris Müller

Zugehöriger Workspace

Visualisierung von Klima-Szenarien

Entstehungszeitraum

Sommersemester 2018

Keywords