Umwelt

21.03.2023

Klimawandel und CO2 - Zusammenhänge, Hintergründe und Prognosen

Es wird wärmer auf unserer Erde. Der Klimawandel ist auch in Europa schon deutlich spürbar. Steigende Durchschnittstemperaturen und Extremwetterereignisse wie Starkregen, Dürre oder Hitze führen uns den Eingriff des Menschen in das Klimasystem deutlich vor Augen. Doch warum genau erwärmt sich eigentlich unsere Atmosphäre und was hat das mit dem allzeit zitierten Kohlendioxid (CO2) zu tun?

Klimawandel und CO2 - Zusammenhänge, Hintergründe und Prognosen© Miha Creative - stock.adobe.com

Gab es Klimaschwankungen schon immer?!

In Bayern hat sich die Durchschnittstemperatur seit 1951 bereits um 1,9 °C erhöht (Klima-Report Bayern 2021). Ein Rekordsommer jagt den nächsten. Seit Beginn der deutschen Wetteraufzeichnungen im Jahr 1881 lagen die 14 wärmsten Jahre Deutschlands allesamt in den letzten 20 Jahren (Statista). Das Jahr 2022 war mit einer Durchschnittstemperatur von 10,5°C zusammen mit dem Jahr 2018 das wärmste seit Beginn der Wetteraufzeichnungen und damit um 2,6°C wärmer als die Referenzperiode von 1961 - 1990.  

Skeptiker argumentieren oftmals, dass es schon immer Klimaschwankungen auf dieser Erde gegeben habe. Diese Aussage ist grundsätzlich wissenschaftlich korrekt. Tropisches Klima an den Polen oder Erdzeitalter mit nahezu kompletter Vereisung der Erdoberfläche sind hierfür Beispiele der Klimageschichte. Beeinflusst werden Klimaänderungen durch unterschiedliche Faktoren wie die Umlaufbahn um die Sonne, den Neigungswinkel der Erde, Schwankungen der Sonnenaktivität oder Naturkatastrophen wie Vulkanausbrüche.

Seit dem Ende der letzten Eiszeit vor etwa 11 700 Jahren ist unser Klima und der CO2-Gehalt der Atmosphäre aber ausgesprochen stabil. In dieser Periode schwankte die Durchschnittstemperatur der Erde um maximal 1°C (ZAMG). Nur dank dieser Klimabedingungen konnte sich die moderne Zivilisation entwickeln. Beständige Temperaturen ermöglichten es unseren Vorfahren, sesshaft zu werden und Landwirtschaft zu betreiben. Diese stabile Phase ist vorbei - und die Ursache ist der Mensch.

Menschengemachter Treibhauseffekt

Ohne natürlichen Treibhauseffekt hätten wir auf der Erde eine durchschnittliche Oberflächentemperatur von -18°C statt der angenehmen +15°C. Unser Planet wäre vereist und ein Leben kaum möglich. Verantwortlich für die moderaten Temperaturen sind atmosphärische Treibhausgase wie Wasserdampf, Methan oder Kohlendioxid. Sie lassen die kurzwelligen Sonnenstrahlen nahezu ungehindert aus dem All bis auf die Erdoberfläche auftreffen. Dort werden sie in langwellige Wärmestrahlen umgewandelt und teilweise wieder zurückgestrahlt. Die langwellige Strahlung kann die Atmosphäre aber größtenteils nicht mehr auf direktem Weg verlassen. Treibhausgase absorbieren die Wärmestrahlung im Infrarotbereich und strahlen sie in alle Richtungen ab. So gelangt sie teilweise ins Weltall, aber auch wieder auf den Erdboden zurück. Je mehr Treibhausgase in der Atmosphäre vorherrschen, desto stärker die Erwärmung (Umweltbundesamt).

Von 1750 bis 2019 stiegen laut der Weltmeteriologie-Organisation WMO die Treibhausgase in der Atmosphäre jedoch stark an. Kohlendioxid ist dabei zu zwei Dritteln für den anthropogenen Treibhauseffekt verantwortlich. Es verzeichnet gegenüber dem vorindustriellen Wert ein Plus von 48 Prozent. Doch woher stammen diese Gase die unser Klima anheizen?

Kohlendioxid als Treiber des Klimawandels

Natürliche Faktoren erklären den momentanen rasanten Anstieg der Temperatur nicht. Seit Beginn der Industrialisierung Mitte des 19. Jahrhunderts verbraucht der Mensch Unmengen an Energie, welche die fossilen Energieträger Rohöl, Kohle und Erdgas liefern. Ihr massiver Abbau im 19. Jahrhundert schafft die Voraussetzung für die Massenproduktion von Gütern. Maschinen übernehmen mühsame Handarbeit und produzieren Produkte in hoher Geschwindigkeit. Der Grundstein für unsere heutige Konsumgesellschaft ist gelegt.

Fossile Energieträger bestehen zu einem Drittel aus Kohlenstoff. Urzeitliche Pflanzen speicherten vor 50 Millionen Jahren durch Photosynthese Kohlendioxid aus der Atmosphäre. Zu dieser Zeit hatte die Atmosphäre im Vergleich zu heute eine doppelt so hohe Kohlendioxid-Konzentration (Studie Zhu et al.). Im Laufe der Jahrmillionen lagerte sich ein Teil dieser Kohlenstoffe durch abgestorbenes Plankton, Tiere und Pflanzen in die Erde ein und wurde dem Kohlenstoffkreislauf entzogen. Denn alle Lebewesen bestehen aus Kohlenstoff und Kohlenstoffverbindungen. Verwesung ohne Sauerstoff unter Wasser (anaerober Abbau), Umlagerungen und chemische Prozesse ließen Erdöl-, Erdgas und Kohlelagerstätten im Boden entstehen. Dieser lange Einlagerungsprozess führte unter anderem zum Absinken des CO2-Gehalts der Atmosphäre und zu einem Absinken der Temperatur. Weitere Vorgänge wie die Einlagerung von Sedimenten in die Ozeane durch Erosion entzogen der Atmosphäre CO2. Das Klima, wie wir es heute kennen, konnte entstehen.

Besorgniserregende Prognosen

Genau diese Kohlenstoffe verfeuern wir seit rund 200 Jahren massiv durch die Nutzung fossiler Energieträger in Industrieanlagen, Autos, Flugzeugen und zur Wärmegewinnung. Gespeichertes Kohlendioxid gelangt wieder in die Luft. Die Folge ist eine momentane Kohlendioxidkonzentration von 415 ppm (parts per million), so hoch wie noch nie in der Geschichte des modernen Menschen. Der vorindustrielle Wert lag bei 280 ppm. Gelingt es uns nicht, diese Emissionen zu drosseln, gehen Prognosen von einer CO2-Konzentration von 1000 ppm bis zum Ende des Jahrhunderts aus. Dies entspricht dem Wert des Eozäns. Ein Erdzeitalter ohne Eisbedeckung, tropischem Klima am Polarkreis und einem Meeresspiegel von 40 – 100 Meter höher als heute (Studie Zhu et al.). Die Folgen wären fatal.


Kohlendioxid im Kreislauf

Mit 97 Prozent emittieren natürliche Prozesse an Land und in den Ozeanen wesentlich mehr Kohlendioxid in die Atmosphäre als der Mensch mit drei Prozent. Allerdings wird das gesamte natürliche CO2 von Kohlenstoffsenken aufgenommen und gespeichert. Diese Senken, wie beispielsweise Moore, Wälder und Ozeane sind Teil des natürlichen Kohlenstoffkreislaufs. Er hat sich über Jahrmillionen entwickelt und war vor dem Eingriff des Menschen im Gleichgewicht (Klimafakten.de). Kohlenstoffsenken nehmen sogar die Hälfte der vom Menschen verursachten Kohlenstoffe auf, es verbleiben aber 1,5 Prozent der jährlich entstehenden gesamten Kohlenstoffdioxid-Emissionen in der Luft. Auch wenn dies sehr wenig klingt, sorgen genau diese Emissionen für unsere derzeitige Klimaerwärmung und die daraus resultierenden Wetterkapriolen. Schon im Februar 2023 herrschte beispielsweise wieder Dürre in Frankreich und Italien mit niedrigen Pegeln im Gardasee und Venedigs Kanälen (Utopia).

Andere Quellen für Treibhausgase

Die fossilen Brennstoffe sind nicht allein für die Klimakrise verantwortlich. Böden und Vegetation speichern enorme Mengen Kohlenstoffe. Ändert sich die Landnutzung, zum Beispiel durch Abholzung von Regenwäldern oder die Trockenlegung von Mooren, emittiert Kohlendioxid. Die Kohlenstoff-Senke wird zur Kohlenstoff-Quelle.

Methan ist das zweitwichtigste Treibhausgas. Es ist 25 Mal wirksamer als CO2, verbleibt mit 12,4 Jahren aber wesentlich kürzer in der Atmosphäre als CO2 (mehrere hunderttausend Jahre). Methan entsteht, wenn sich organisches Material unter Luftausschluss abbaut. Viehhaltung, Nassreisanbau und Mülldeponien sind die größten Verursacher.

Erwähnenswert ist auch die Zementherstellung. Mit acht Prozent hat diese einen erheblichen Anteil an den globalen Treibhausgasemissionen (WWF). Zement besteht aus gebranntem Kalkstein. Das Beheizen der Brennöfen verursacht nur ein Drittel des freigesetzten Kohlendioxids, zwei Drittel entsteht durch den Kalkstein selbst. Er besteht zu großen Teilen aus gespeichertem Kohlenstoff. Beispielsweise aus Muscheln oder Sedimentablagerungen ehemaliger Meere. Beim Brennen von Zement gelangt der Kohlenstoff wieder in die Atmosphäre – ähnlich wie bei fossilen Rohstoffen.

Fazit: Wir alle müssen Verantwortung übernehmen 

Wir müssen dringend handeln. Der größte Hebel liegt zwar in der Hand der Politik. Doch auch jede*r Einzelne muss Verantwortung übernehmen:

  • Nutzen Sie öffentliche Verkehrsmittel
  • Lässt sich eine Autofahrt nicht vermeiden, halten Sie das lange geforderte Tempolimit einfach selbst ein. Eine neue Studie des Umweltbundesamts errechnet hier wesentlich höhere Einsparpotenziale als bisher.
  • Bevorzugen Sie pflanzliche Lebensmittel
  • Verzichten Sie auf Flugreisen
  • Sparen Sie Energie – auch kleine Maßnahmen sparen in Summe viel CO2

 

Weiterführende Links

VSB-Tipp: Holz – nachwachsender Rohstoff im Blick

VSB-Tipp: Sparen im Haushalt – Energieverbrauch reduzieren

Weltklimarat IPCC: Klimabericht 2021 Naturwissenschaftliche Grundlagen