Anstieg der CO2-Konzentration
Laut Messungen an Eisbohrkernen bestand in den letzten Jahrtausenden
ein leichter Abwärtstrend der atmosphärischen CO2-Konzentration, der sich
bereits etwa 1850 umkehrte. Im März 2015 wurden laut der amerikanischen
Wetterbehörde National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) global
erstmals mehr als 400 parts per million (ppm, Teilchen pro Million) CO2
gemessen; im Sommer 2019 waren es saisonbereinigt etwa 412 ppm. Der Anstieg
beschleunigt sich: Er betrug in den 1960er Jahren knapp 0,9 ppm pro Jahr, in
den 2000ern 2,0 ppm pro Jahr und aktuell fast 3 ppm pro Jahr.
Die gegenwärtige Konzentration liegt fast 50 % über dem
vorindustriellen Wert von 280 ppm und um 33 % über dem höchsten in den
vergangenen 800.000 Jahren jemals erreichten. Auch während der letzten 14
Mio. Jahre (seit dem „Mittleren Miozän“) existierten keine deutlich höheren
CO2-Werte als heute. Der jüngste drastische Anstieg ist gänzlich menschlichen
Aktivitäten zuzuschreiben.
Die Verbrennung fossiler Energieträger wie Kohle und Erdöl
ist der Hauptgrund für den anthropogenen Anstieg der CO2-Konzentration;
Entwaldung ist die zweitwichtigste Ursache: Die früher zusammenhängenden
Tropenwälder z. B. sind heute in 50 Mio. Fragmente zerstückelt; dies verstärkt
den durch Abholzung und Holzverbrennung entstehenden Ausstoß i. H. v. 1 Gt CO2
um weitere ca. 30 % pro Jahr. Tropenwälder speichern ca. die Hälfte des in der
gesamten globalen Vegetation gespeicherten Kohlenstoffs; dieses Volumen
wuchs von ca. 740 Gt im Jahr 1910 auf 780 Gt im Jahr 1990.
Im Jahr 2012 wurden 9,7 Gigatonnen (Gt) Kohlenstoff, bzw.
35,6 Gt CO2 aus der Verbrennung fossiler Energieträger und durch die
Zementherstellung freigesetzt; im Jahr 1990 waren es noch 6,15 Gt Kohlenstoff
bzw. 22,57 Gt CO2, ein Anstieg um 58 % in 23 Jahren. Änderungen der
Landnutzung im Jahr 2012 führten zu einer Freisetzung von 0,9 Gt CO2, im Jahr
1990 entstanden hier 1,45 Gt. Bei dem großflächigen asiatischen
Smogereignis von 1997 wurden alleine schätzungsweise zwischen 13 % und 40 %
der durchschnittlich weltweit durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe
freigesetzten Kohlenstoffmenge emittiert. In der Zeit zwischen 1751
und 1900 wurden durch die Verbrennung fossiler Energieträger ca. 12 Gt
Kohlenstoff in Form von Kohlenstoffdioxid freigesetzt. Das bedeutet, dass das
allein im Jahr 2012 global emittierte Kohlenstoffdioxid 80 % der in den 150
Jahren zwischen 1750 und 1900 global freigesetzten Stoffmenge entspricht.
Die von Vulkanen freigesetzte CO2-Menge entspricht weniger
als 1 % der von Menschen produzierten Menge.
Durch die vollständige Verbrennung der Ressourcen der
gegenwärtig bekannten fossilen Energieträger würde der CO2-Gehalt der Atmosphäre
bis ca. 1600 ppm ansteigen. Dies würde – in Abhängigkeit vom derzeit nur
näherungsweise bekannten Wert der Klimasensitivität – zu einer globalen
Erwärmung zwischen 4 °C und 10 °C führen, was unvorhersehbare Konsequenzen nach
sich zöge.
Um den atmosphärischen Konzentrationsanstieg von gegenwärtig
ca. 2 bis 3 ppm pro Jahr zu stoppen, müssten die CO2-Emissionen kurzfristig um
55 % reduziert werden. In diesem Fall bestünde vorübergehend ein Gleichgewicht
zwischen den menschlichen Emissionen und den natürlichen, das CO2 aufnehmenden
Reservoirs. Da diese jedoch zunehmend gesättigt sind, müssten die Emissionen
bis zum Jahr 2060 weiter auf dann 20 % der gegenwärtigen Rate gesenkt werden,
um einen weiteren Anstieg zu verhindern.
Emittenten
Die sechs größten Emittenten von Kohlenstoffdioxid sind im Folgenden tabellarisch aufgeführt:
| Länder mit den höchsten CO2-Emissionen (2018) | |||
|---|---|---|---|
| Land | pro Jahr (Millionen Tonnen) | Weltanteil | pro Kopf und Jahr (Tonnen) |
 Volksrepublik China | 9528 | 28,1 % | 6,8 |
 Vereinigte Staaten | 5145 | 15,2 % | 15,7 |
 Indien | 2479 | 7,3 % | 1,8 |
 Russland | 1551 | 4,6 % | 10,6 |
 Japan | 1148 | 3,4 % | 9,1 |
 Deutschland | 726 | 2,1 % | 8,7 |
Als Grenze zu einer über die Maßen gefährlichen globalen
Erwärmung wurden 2 °C festgelegt, es ist das sogenannte Zwei-Grad-Ziel. Zur
Erreichung dieses Ziels müssten die globalen Emissionen im Jahr 2050 um 48 %
bis 72 % geringer sein als die Emissionen des Jahres 2000.
Atmosphärische Treibhausgas-Konzentrationen
Bedingt durch seine hohe atmosphärische Konzentration ist Kohlendioxid nach Wasserdampf das wichtigste Klimagas. Die globale Konzentration von Kohlendioxid ist seit Beginn der Industrialisierung um gut 44 % gestiegen. Demgegenüber war die Kohlendioxid-Konzentration in den vorangegangenen 10.000 Jahren annähernd konstant. Konzentrationen weiterer Treibhausgase tragen ebenfalls zum Klimawandel bei.
22.07.2019
Kohlendioxid
Durch das Verbrennen fossiler Energieträger (wie zum Beispiel Kohle und Erdöl) und durch großflächige Entwaldung wird Kohlendioxid (CO2) in der Atmosphäre angereichert. Diese Anreicherung wurde durch die Wissenschaft unzweifelhaft nachgewiesen.
Die weltweite Kohlendioxid-Konzentration lag im Jahr 2018 bei 407,38 ppm Kohlendioxid (NOAA 2018 Global). Ein ppm entspricht einem Molekül Kohlendioxid pro einer Million Moleküle trockener Luft. Hinzu kommen Konzentrationen weiterer Treibhausgase, die ebenfalls zum weltweiten Klimawandel beitragen.
Die Auswertung von Messungen der atmosphärischen Kohlendioxid-Konzentration an den Messstationen des Umweltbundesamtes Schauinsland (Südschwarzwald) und auf der Zugspitze für das Jahr 2015 hat gezeigt, dass in diesem Jahr die Konzentration an beiden Stationen im Jahresdurchschnitt erstmals über 400 ppm lag. Zum Vergleich: Die Kohlendioxid-Konzentration aus vorindustrieller Zeit lag bei etwa 280 ppm. Auf Deutschlands höchstem Gipfel sind die Messwerte besonders repräsentativ, weil er häufig in der unteren freien Troposphäre liegt. Im Jahr 2018 stieg der Jahresmittelwert auf der Zugspitze auf 408,8 ppm (siehe Abb. „Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosphäre (Monatsmittel)“).
Lange Messreihen ergeben ein zuverlässiges Maß für den globalen Anstieg der Kohlendioxid-Konzentration. Dank ihrer Genauigkeit ermöglichen sie es, den Effekt der Verbrennung fossiler Brennstoffe von natürlichen Konzentrations-Schwankungen zu unterscheiden. Auf dieser Grundlage kann die langfristige Veränderung des Kohlendioxid-Vorrats in der Atmosphäre mit Klimamodellen genauer analysiert werden. Während in den 1950er-Jahren der jährliche Anstieg auf Mauna Loa im Mittel noch bei 0,55 ppm Kohlendioxid lag, stieg der Welttrend in den vergangenen 15 Jahren im Mittel auf 2,17 ppm/Jahr, in Mauna Loa auf 2,23 ppm/Jahr. Gegenüber den 1950er-Jahren wurde damit der globale Kohlendioxid-Anstieg annähernd vervierfacht.
Die weltweite Kohlendioxid-Konzentration lag im Jahr 2018 bei 407,38 ppm Kohlendioxid (NOAA 2018 Global). Ein ppm entspricht einem Molekül Kohlendioxid pro einer Million Moleküle trockener Luft. Hinzu kommen Konzentrationen weiterer Treibhausgase, die ebenfalls zum weltweiten Klimawandel beitragen.
Die Auswertung von Messungen der atmosphärischen Kohlendioxid-Konzentration an den Messstationen des Umweltbundesamtes Schauinsland (Südschwarzwald) und auf der Zugspitze für das Jahr 2015 hat gezeigt, dass in diesem Jahr die Konzentration an beiden Stationen im Jahresdurchschnitt erstmals über 400 ppm lag. Zum Vergleich: Die Kohlendioxid-Konzentration aus vorindustrieller Zeit lag bei etwa 280 ppm. Auf Deutschlands höchstem Gipfel sind die Messwerte besonders repräsentativ, weil er häufig in der unteren freien Troposphäre liegt. Im Jahr 2018 stieg der Jahresmittelwert auf der Zugspitze auf 408,8 ppm (siehe Abb. „Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosphäre (Monatsmittel)“).
Lange Messreihen ergeben ein zuverlässiges Maß für den globalen Anstieg der Kohlendioxid-Konzentration. Dank ihrer Genauigkeit ermöglichen sie es, den Effekt der Verbrennung fossiler Brennstoffe von natürlichen Konzentrations-Schwankungen zu unterscheiden. Auf dieser Grundlage kann die langfristige Veränderung des Kohlendioxid-Vorrats in der Atmosphäre mit Klimamodellen genauer analysiert werden. Während in den 1950er-Jahren der jährliche Anstieg auf Mauna Loa im Mittel noch bei 0,55 ppm Kohlendioxid lag, stieg der Welttrend in den vergangenen 15 Jahren im Mittel auf 2,17 ppm/Jahr, in Mauna Loa auf 2,23 ppm/Jahr. Gegenüber den 1950er-Jahren wurde damit der globale Kohlendioxid-Anstieg annähernd vervierfacht.
Methan
Bis 2017 stieg die weltweite Methan-Konzentration bis etwas über 1.859 ppb (Jahresmittelwert in parts per billion: ein Molekül Methan pro einer Milliarde Moleküle trockener Luft).
An der Messstation Zugspitze wurde für 2017 ein Jahresmittelwert von 1.920,7 ppb gemessen (siehe Abb. „Methan-Konzentration in der Atmosphäre (Monats- und Jahresmittelwerte)“).
An der Messstation Zugspitze wurde für 2017 ein Jahresmittelwert von 1.920,7 ppb gemessen (siehe Abb. „Methan-Konzentration in der Atmosphäre (Monats- und Jahresmittelwerte)“).
Lachgas
Weltweit lag die Lachgas-Konzentration im Jahr 2017 bei über 329,9 ppb (Jahresmittelwert in parts per billion: ein Molekül Lachgas pro einer Milliarde Moleküle trockener Luft).
An der Messstation Zugspitze wurde für 2017 ein Jahresmittelwert von 330,8 ppb gemessen (siehe Abb. „Lachgas-Konzentration in der Atmosphäre (Monatsmittelwerte)“).
An der Messstation Zugspitze wurde für 2017 ein Jahresmittelwert von 330,8 ppb gemessen (siehe Abb. „Lachgas-Konzentration in der Atmosphäre (Monatsmittelwerte)“).
Beitrag langlebiger Treibhausgase zum Treibhauseffekt
Die langlebigen Treibhausgase leisteten 2018 insgesamt mit 3,101 Watt pro Quadratmeter (W/m²) einen Beitrag zur globalen Erwärmung (NOAA 2018). Verglichen mit dem Stand von 1990 ergibt dies eine Zunahme von fast 43.3 %. In der Summe bilden Kohlendioxid (CO2), Methan, Lachgas und die halogenierten Treibhausgase diesen Treibhauseffekt . Dabei leistet atmosphärisches CO2 mit 65,9% den vom Menschen in erheblichem Umfang mit verursachten Hauptbeitrag zur Erwärmung des Erdklimas. In Folge dieser Klimaerwärmung nimmt dann der sehr mobile und wechselnd wirkende Wasserdampf in der Atmosphäre zu, der hinsichtlich der Erwärmung im Vergleich zu CO2 deutlich potenter ist. Atmosphärisches CO2 aber bleibt der vom Menschen verursachte Hauptantrieb.
Wie stark die verschiedenen langlebigen Klimagase im Einzelnen zur Erwärmung beitragen, ist in der Abbildung „Beitrag zum Treibhauseffekt durch Kohlendioxid und langlebige Treibhausgase 2018“ zu sehen. Der größte Anteil dabei entfällt auf Kohlendioxid mit etwa 66 %, gefolgt von Methan mit 17 %, Lachgas mit 6 %, und den halogenierten Treibhausgasen insgesamt mit 11 %.
Wie stark die verschiedenen langlebigen Klimagase im Einzelnen zur Erwärmung beitragen, ist in der Abbildung „Beitrag zum Treibhauseffekt durch Kohlendioxid und langlebige Treibhausgase 2018“ zu sehen. Der größte Anteil dabei entfällt auf Kohlendioxid mit etwa 66 %, gefolgt von Methan mit 17 %, Lachgas mit 6 %, und den halogenierten Treibhausgasen insgesamt mit 11 %.
Obergrenze für die Treibhausgas-Konzentration
Um die angestrebte Zwei-Grad-Obergrenze der atmosphärischen Temperaturerhöhung mit einer Wahrscheinlichkeit von mindestens 66 % zu unterschreiten, müsste die gesamte Treibhausgas -Konzentration (Kohlendioxid, Methan, Lachgas und F-Gase) in der Atmosphäre bis zum Jahrhundertende bei rund 450 ppm Kohlendioxid-Äquivalenten stabilisiert werden. Dabei ist eine kurzfristige Überschreitung dieses Konzentrationsniveaus möglich.
2018 lag die gesamte Treibhausgas-Konzentration bei 496 ppm Kohlenstoff-Äquivalenten (siehe Abb. „Treibhausgas-Konzentration in der Atmosphäre“). Um die angestrebte Stabilisierung zu erreichen, müssen die globalen Treibhausgas-Emissionen gesenkt werden. In den meisten Szenarien des Welt-Klimarates (IPCC ) entspricht dies einer Menge von weltweiten Treibhausgas-Emissionen zwischen 30 und 50 Milliarden Tonnen (Mrd. t) Kohlendioxid-Äquivalenten im Jahr 2030. Im weiteren Verlauf bis 2050 müssten die Emissionen weltweit zwischen 40 % und 70 % unter das Niveau von 2010 gesenkt werden und bis Ende des Jahrhunderts auf nahezu null sinken. Dazu sind verbindliche Zielsetzungen im Rahmen einer globalen Klimaschutzvereinbarung erforderlich.
Im Dezember 2015 vereinbarte die Staatengemeinschaft auf der 21. Vertragsstaatenkonferenz unter der Klimarahmenkonvention (COP21) das Klimaschutz -Übereinkommen von Paris. Darin ist zum ersten Mal in einem völkerrechtlichen Abkommen verankert, dass die durchschnittliche globale Erwärmung auf deutlich unter zwei Grad begrenzt werden soll. Darüber hinaus sollen sich die Vertragsstaaten bemühen, den globalen Temperaturanstieg möglichst unter 1,5 Grad zu halten. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen die Treibhausgas-Emissionen sobald wie möglich abgesenkt werden. In der zweiten Hälfte des Jahrhunderts soll eine globale Balance der Quellen und Senken von Treibhausgas-Emissionen (Netto-Null-Emissionen) erreicht werden. Das bedeutet de facto die Dekarbonisierung der Weltwirtschaft und damit einen Ausstieg aus der Nutzung fossiler Energieträger. Enorme Anstrengungen sind notwendig, um dieses Ziel zu erreichen, und zwar nicht nur in Deutschland, sondern in allen Staaten, insbesondere den Industrienationen.
2018 lag die gesamte Treibhausgas-Konzentration bei 496 ppm Kohlenstoff-Äquivalenten (siehe Abb. „Treibhausgas-Konzentration in der Atmosphäre“). Um die angestrebte Stabilisierung zu erreichen, müssen die globalen Treibhausgas-Emissionen gesenkt werden. In den meisten Szenarien des Welt-Klimarates (IPCC ) entspricht dies einer Menge von weltweiten Treibhausgas-Emissionen zwischen 30 und 50 Milliarden Tonnen (Mrd. t) Kohlendioxid-Äquivalenten im Jahr 2030. Im weiteren Verlauf bis 2050 müssten die Emissionen weltweit zwischen 40 % und 70 % unter das Niveau von 2010 gesenkt werden und bis Ende des Jahrhunderts auf nahezu null sinken. Dazu sind verbindliche Zielsetzungen im Rahmen einer globalen Klimaschutzvereinbarung erforderlich.
Im Dezember 2015 vereinbarte die Staatengemeinschaft auf der 21. Vertragsstaatenkonferenz unter der Klimarahmenkonvention (COP21) das Klimaschutz -Übereinkommen von Paris. Darin ist zum ersten Mal in einem völkerrechtlichen Abkommen verankert, dass die durchschnittliche globale Erwärmung auf deutlich unter zwei Grad begrenzt werden soll. Darüber hinaus sollen sich die Vertragsstaaten bemühen, den globalen Temperaturanstieg möglichst unter 1,5 Grad zu halten. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen die Treibhausgas-Emissionen sobald wie möglich abgesenkt werden. In der zweiten Hälfte des Jahrhunderts soll eine globale Balance der Quellen und Senken von Treibhausgas-Emissionen (Netto-Null-Emissionen) erreicht werden. Das bedeutet de facto die Dekarbonisierung der Weltwirtschaft und damit einen Ausstieg aus der Nutzung fossiler Energieträger. Enorme Anstrengungen sind notwendig, um dieses Ziel zu erreichen, und zwar nicht nur in Deutschland, sondern in allen Staaten, insbesondere den Industrienationen.
14.05.2019
US-Wissenschaftler haben die höchste CO2-Konzentration in
der Erdatmosphäre seit Beginn der Aufzeichnungen registriert. Das Mauna Loa
Observatorium in Hawaii verzeichnete am Samstag 415,26 CO2-Teilchen pro Million
Teilchen Luft (ppm).
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