Geringe Konzentration – große Wirkung
Obwohl die Konzentrationen in der Atmosphäre verschwindend gering sind, tragen die zusätzlich vom Menschen hinzugefügten Treibhausgase wesentlich zur Klimaerwärmung bei. Grund dafür ist die Eigenschaft der Gase, Wärme aufzunehmen und zur Erde zurückzustrahlen. Dabei ist die sogenannte Klimawirksamkeit der Treibhausgase sehr unterschiedlich.
Die Atmosphäre besteht zu 99 Prozent aus Stickstoff und Sauerstoff. Die Gase des verbleibenden Prozents werden als Spurengase bezeichnet, von denen einige eine erwärmende Wirkung haben und deshalb Treibhausgase genannt werden. „Ohne sie wäre es ziemlich kalt auf unserem Planeten, denn der natürliche Treibhauseffekt macht insgesamt mehr als 30 Grad aus. Statt plus 15 Grad hätten wir dann im Mittel minus 18 Grad“, erklärt Björn Goldhausen, Meteorologe von WetterOnline. Durch den Ausstoß verschiedener Gase wird der natürliche Treibhauseffekt zusätzlich verstärkt. Dieser Anteil wird als menschengemachter oder auch anthropogener Treibhauseffekt bezeichnet. Eine ausführliche Erklärung dazu gibt es in diesem Video.
Um die einzelnen Treibhausgase einordnen zu können, ist es wichtig, sowohl ihre Konzentration in der Atmosphäre als auch ihre Temperatur- beziehungsweise Klimawirksamkeit zu kennen. Da Kohlenstoffdioxid (CO2) einen Großteil der menschengemachten Emissionen ausmacht, wird die Wirksamkeit von CO2 = 1 gesetzt. Die Wirksamkeit der anderen Treibhausgase wird in CO2-Äquivalenten ausgedrückt. So ist Methan beispielsweise 30-mal klimawirksamer als CO2, Wasserdampf dagegen 1000-mal weniger wirksam.
Konzentration in Volumenprozent: Wasserdampf 0,4 / Kohlenstoffdioxid 0,04 / Methan 0,0002 / Lachgas 0,00003
Klimawirkung in CO2-Äquivalenten: Wasserdampf 0,001 / Kohlenstoffdioxid 1 / Methan 30 / Lachgas 273
Außerdem haben Gase eine unterschiedliche Lebensdauer in der Atmosphäre, die bei Methan etwa 10 Jahre und bei Lachgas bis zu 100 Jahre beträgt. Beim CO2 ist es komplizierter, da es in ständigem Austausch mit dem Ozean und dem Land steht. Im Durchschnitt wird es alle drei bis fünf Jahre vollständig ausgetauscht. Da aber immer mehr CO2 ausgestoßen als aufgenommen wird, verbleibt ein nicht unerheblicher Teil teilweise mehrere Hundert Jahre in der Atmosphäre. Um die Gase miteinander vergleichen zu können, ist die Wirkung in der obigen Tabelle auf 100 Jahre bezogen.
Wasserdampf ist das wichtigste Treibhausgas
Trotz seiner geringen Klimawirkung hat Wasserdampf aufgrund seiner relativ hohen Konzentration den größten Anteil am natürlichen Treibhauseffekt. Rund zwei Drittel (das entspricht etwa 20 Grad) sind auf Wasserdampf zurückzuführen. Für den vom Menschen verursachten Treibhauseffekt spielt Wasserdampf jedoch kaum eine Rolle. Allerdings gibt es einen Rückkopplungseffekt, denn jede weitere Erwärmung der Atmosphäre durch andere Treibhausgase führt auch zu einem Anstieg des Wasserdampfgehalts.
Warum spielt CO2 so eine große Rolle?
Obwohl die Konzentration von CO2 in der Atmosphäre etwa 10-mal geringer ist als die von Wasserdampf, wirkt sich das durchsichtige Gas deutlich stärker auf das Klima aus. Sein Anteil am natürlichen Treibhauseffekt beträgt rund 20 Prozent, was etwa 7 Grad entspricht. Im natürlichen Kohlenstoffkreislauf, der für mehr als 95 Prozent der CO2-Emissionen verantwortlich ist, nehmen Ozeane und Vegetation jedoch etwa gleich viel CO2 auf, wie sie abgeben.
Der zusätzliche CO2-Ausstoß durch den Menschen ist also relativ gesehen gering, stellt aber eine zusätzliche Quelle dar, die zu einem kontinuierlichen Anstieg des CO2-Gehalts in der Atmosphäre führt. Seit Mitte des 19. Jahrhunderts ist dieser von 280 parts per million (ppm) um rund 50 Prozent auf 420 ppm angestiegen. Das ist der höchste Wert seit etwa 3 Millionen Jahren. Auch davor gab es schon höhere CO2-Konzentrationen auf der Erde. Natürliche, starke Schwankungen fanden in der Erdgeschichte jedoch meist über mehrere Jahrtausende statt, während der anthropogene Anstieg des CO2-Gehaltes in weniger als 200 Jahren erfolgte und sich in den letzten Jahrzehnten sogar noch beschleunigt hat.
Methan als unterschätztes Treibhausgas
Ein weiteres wichtiges Treibhausgas ist Methan. Seine Wirkung ist kurzfristig viel stärker als die von CO2 – aber die Konzentration und die Verweildauer in der Atmosphäre ist geringer. Es entsteht zum Beispiel beim Reisanbau oder bei der Rinderzucht, wird aber auch durch Erdgaslecks freigesetzt. Rund 60 Prozent der heutigen Methan-Emissionen stammen aus menschlichen Quellen. Methan macht etwa ein Sechstel der anthropogenen Treibhausgas-Emissionen aus. Seit Beginn der Industrialisierung hat sich der Methangehalt in der Atmosphäre mehr als verdoppelt. Welchen Anteil tauende Permafrostböden an den globalen Methan-Emissionen haben, ist noch Gegenstand aktueller Forschung.
Höhere Lachgas-Emissionen durch Trockenheit
Lachgas ist eines der klimawirksamsten Treibhausgase, seine Konzentration ist jedoch sehr gering. Hauptquellen von Lachgas sind stickstoffhaltige Düngemittel in der Landwirtschaft und die Tierhaltung. Eine Folge von Trockenheit ist jedoch ein erhöhter Ausstoß von Lachgas, da die Pflanzen unter Trockenstress nicht in der Lage sind, die Düngemengen vollständig aufzunehmen. Der Lachgasgehalt der Atmosphäre hat in den letzten 40 Jahren um etwa 10 Prozent zugenommen.
Quellen:
Sechster Sachstandsbericht des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC)
https://www.ipcc.ch/
Umweltbundesamt
Quelle: Wetteronline.de, Bildquelle: Pexels/Siegfried Poepperl