Ein schmelzender Eisberg am 19. Juli 2007 vor der Insel Ammassalik in Ostgronland. Nach dem dramatischen Gipfel auf der indonesischen Ferieninsel Bali vor einem Jahr haben die Verhandlungen ueber einen neuen globalen Klimapakt längst die Mühen der Ebene erreicht. Im polnischen Posen (Poznan) versuchen Experten aus aller Welt ab Montag (1.12.) erste Pfloecke einzurammen, um den hoch komplizierten Vertrag bis Ende 2009 fertig zu bekommen.

Vom Menschen gemacht

Der anthropogene Treibhauseffekt


10.3.2014
Ohne den natürlichen Treibhauseffekt wäre ein Leben auf der Erde nicht möglich – allerdings hat der menschliche Einfluss dieses System nachhaltig gestört. Die Veränderung der Konzentrationen der Treibhausgase in der Atmosphäre durch den Menschen führt zum Klimawandel. Hauptursache dafür ist die Verbrennung von fossilen Energieträgern wie Kohle, Erdöl und Erdgas.

Braunkohlebagger im Tagebau Garzweiler.Braunkohlebagger im Tagebau Garzweiler. (© picture-alliance/dpa)

Einführung



Ohne den natürlichen atmosphärischen Treibhauseffekt wäre Leben auf unserem Planeten nicht möglich: Er bewirkt eine zusätzliche Erwärmung der Erdoberfläche um 33 Grad Celsius, wodurch die durchschnittliche globale Temperatur bei 15 Grad Celsius liegt. Ohne natürlichen Treibhauseffekt läge sie bei unwirtlichen minus 18 Grad Celsius. Eigentlich also eine gute Sache. Das Klima auf der Erde unterliegt natürlichen Schwankungen. Änderungen in der Umlaufbahn der Erde, Vulkanismus oder Veränderung der Sonnenstrahlung führen zu natürlichen Abweichungen von der globalen durchschnittlichen Temperatur.

Der Mensch verstärkt den natürlichen Treibhauseffekt. Der Einfluss des Menschen auf das Klima wird deshalb als anthropogener Treibhauseffekt bezeichnet. Bereits im frühen 19. Jahrhundert wurde der anthropogene Treibhauseffekt erkannt - wird aber erst seit der Mitte des 20. Jahrhunderts systematisch erforscht. Die Grundlagen und Kenntnisse über die Ursachen sind heute soweit bekannt und abgesichert, dass die Politik national und international nach politischen Lösungen und Handlungsstrategien sucht, verabschiedet und umsetzt.

Veränderung der Strahlungsbilanz



Ändern sich die Konzentrationen der Treibhausgase in der Atmosphäre, so wird die Bilanz von eingehender und ausgehender Strahlung verändert und das Gleichgewicht gestört. Das Ungleichgewicht in der Strahlungsbilanz führt zu Anpassungsprozessen, d.h. Veränderungen des Klimas, bis ein neues Gleichgewicht erreicht ist. Ein Maß für die Veränderung der Strahlungsbilanz ist der sogenannte Strahlungsantrieb gemessen in Watt/m2. Ein positiver Strahlungsantrieb bedeutet somit, dass mehr Energie pro m2 Erdoberfläche zur Verfügung steht und somit zu einer Erwärmung der Erdoberfläche und der unteren Atmosphäre führt.

Die Strahlungsantriebe der Faktoren, die das Klima seit Beginn der Industrialisierung beeinflussen, sind insgesamt positiv und summieren sich derzeit auf netto 2,3 Watt/m2. Netto, weil es auch Faktoren mit negativem Strahlungsantrieb gibt, die aber eine im Vergleich geringere Wirkung haben (z.B. Abkühlung durch Sulfataerosole). Durch Rückkopplungseffekte (z.B. Wasserdampf) und indirekte Effekte wie die Ozonbildung können die Auswirkungen des Strahlungsantriebs noch verstärkt werden. Insgesamt wird die Veränderung des Klimas durch ein Zusammenwirken von Strahlungsantrieb, klimatische Rückkopplungseffekte und die Rate der Speicherung der Energie durch das Klimasystem bestimmt. Der Einfluss von verschiedenen Emissionen auf die Klimaveränderung kann somit nicht eins zu eins aus dem verursachten Strahlungsantrieb abgeleitet werden.

Die wichtigsten anthropogenen Treibhausgase

Kohlendioxid (CO2) ist das wichtigste und wohl bekannteste Treibhausgas, dessen Konzentration in der Atmosphäre durch menschliche Aktivitäten erhöht wird. Weitere wichtige Treibhausgase sind Methan (CH4), Distickstoffoxid (N2O) und Halogenkohlenwasserstoffe, darunter z.B. Fluorchlorkohlenwasserstoff (FCKW). Die einzelnen Treibhausgase unterscheiden sich in der Stärke des Treibhauseffektes sowie in der Dauer, in der sie in der Atmosphäre wirken. Beispielsweise hat Methan einen ca. 20 Mal stärkeren Treibhauseffekt als Kohlendioxid, aber eine wesentlich geringere Verweildauer in der Atmosphäre. Es wird davon ausgegangen, dass ein signifikanter Teil des ausgestoßenen CO2 mehrere Jahrhunderte in der Atmosphäre als Treibhausgas wirkt, während Methan nur eine Verweildauer von ca. zwölf Jahren hat. Bestimmte Halogenkohlenwasserstoffe können sogar über mehrere Jahrtausende eine Treibhauswirkung haben. Um die Emissionen unterschiedlicher Treibhausgase vergleichen zu können, wird ihre Wirkung über einen bestimmten Zeitraum auf Basis des Strahlungsantriebs von CO2 beschrieben und als CO2-Äquivalent ausgedrückt. In politischen Prozessen wurde als zeitliche Bezugsgröße 100 Jahre gewählt.

Würden die anthropogenen Treibhausgasemissionen auf Null abgesenkt, so würde die Wirkung entsprechend der jeweiligen Verweildauern länger anhalten. Kohlendioxid gilt als wichtigstes Treibhausgas, da wir große Mengen davon ausstoßen und die ausgestoßenen Mengen für sehr lange Zeit einen Einfluss auf unser Klima haben werden. Über die Hälfte der anthropogen verursachten Störung des Strahlungshaushalts im Vergleich zur vorindustriellen Zeit geht auf das Konto von Kohlendioxid.

Für Kohlendioxid wird die Konzentrationsänderung bereits seit 1958 gemessen. Aus einer Kombination dieser Messreihe mit indirekten Verfahren für die Zeit vor 1958 ergibt sich, dass sich die Konzentration von CO2 um ca. 40 Prozent seit Beginn der Industrialisierung erhöht hat. Aber auch die Messungen anderer treibhausrelevanter langlebiger Spurengase zeigen eine entsprechende Entwicklung: So stiegen auch die Konzentrationen von Methan um 150 Prozent und Distickstoffoxid um 20 Prozent seit Beginn der Industrialisierung. Eine derart hohe Konzentration dieser Treibhausgase gab es in den letzten 800.000 Jahren nicht mehr. Die Folgen der erhöhten Treibhausgaskonzentrationen in der Atmosphäre sind schon heute zu spüren. Klimaforscher sind sich weitestgehend einig, dass die emittierten anthropogenen Treibhausgase einen signifikanten Einfluss auf die beobachtete Erwärmung der Atmosphäre und der Ozeane haben. Auch die Änderungen des globalen Wasserkreislaufs, die Reduktion der Schnee- und Eisflächen, der Anstieg des Meeresspiegels und die veränderte Häufigkeit von Extremereignissen sind signifikant durch die erhöhte Treibhausgaskonzentrationen beeinflusst.

Zuordnung der Treibhausgase zu menschlichen Aktivitäten

Kohlendioxid wird insbesondere durch die Verbrennung fossiler Energieträger wie Erdöl, Kohle oder Erdgas freigesetzt. Die fossilen Energieträger werden insbesondere zur Energieversorgung eingesetzt. Als Basis für Benzin und Diesel spielt Erdöl eine besonders große Rolle im Verkehrssektor. Weitere Quellen für die CO2-Emissionen sind Waldrodungen und Bodenerosion sowie Holzverbrennung. Ein Teil des bislang durch menschliche Aktivitäten ausgestoßenen Kohlendioxids wurde von den Ozeanen aufgenommen. Dadurch wurde zwar der Treibhauseffekt verringert, jedoch führt dies zu einer Versauerung des Meeres, mit massiven Folgen für die marinen Ökosysteme.

Methan wird vor allem beim Reisanbau und in der Viehhaltung freigesetzt. Außerdem entweicht Methan bei der Gewinnung von Erdöl oder Erdgas. Zusätzlich wird das Gas bei der Verbrennung von Biomasse aus Mülldeponien freigesetzt und aus Abwässern.

Distickstoffoxid entsteht bei der Verbrennung von Biomasse und fossilen Energieträgern und wird beim Einsatz von Düngemitteln freigesetzt. Industrielle Quelle ist die Herstellung von Adipinsäure (Kunststoffe, Weichmacher, Lösungsmittel).

Abb. 1. a) Anteil unterschiedlicher Treibhausgasemissionen an den Gesamtemissionen im Jahr 2004 als CO2-Äquivalent. b) Anteil unterschiedlicher Sektoren an den gesamten anthropogenen Treibhausgasemissionen im Jahr 2004 als CO2-Äquivalent (Quelle: IPCC Klimaänderungen 2007, Synthesebericht)Abb. 1. a) Anteil unterschiedlicher Treibhausgasemissionen an den Gesamtemissionen im Jahr 2004 als CO2-Äquivalent. b) Anteil unterschiedlicher Sektoren an den gesamten anthropogenen Treibhausgasemissionen im Jahr 2004 als CO2-Äquivalent (Quelle: IPCC Klimaänderungen 2007, Synthesebericht)
Halogenkohlenwasserstoffe kommen nicht natürlich vor, sondern es handelt sich dabei um künstlich produzierte Chemikalien. Sie werden aus Leitungssystemen von Kühlaggregaten, Isoliermaterial, Reinigungsmitteln und Sprühdosen freigesetzt. Der Konzentrationsanstieg von FCKW geht zurück, da der Einsatz inzwischen weitestgehend verboten ist. Die Emissionen der anderen fluorierten Verbindungen (auch Ersatzstoffe für FCKW) steigen weltweit noch stark an. Fasst man die Aktivitäten zusammen, lässt sich als Hauptursache für die veränderten Treibhausgaskonzentrationen die Nutzung und Verbrennung der fossilen Energieträger Braun- und Steinkohle, Erdöl sowie Erdgas ausmachen (Abbildung 1a).

Betrachtet man die in Abbildung 1b dargestellten Emissionen, wird deutlich, wie stark die unterschiedlichen Sektoren zu den Treibhausgasemissionen beitragen. Die Energieversorgung, also die Erzeugung von Strom und Wärme, macht mit ca. 26 Prozent den größten Anteil aus, gefolgt von der Industrie. Auch der Verkehr hat mit 13 Prozent einen signifikanten Anteil an den Treibhausgasemissionen. Zudem ist der Verkehrssektor einer der Sektoren, in dem die Emissionen derzeit deutlich steigen. Der Anteil der Forstwirtschaft an den anthropogenen Treibhausgasemissionen ist ebenfalls hoch. Dies liegt vor allem an der Entwaldung, die in vielen Regionen der Welt wie z.B. in den Regenwaldgebieten des Amazonas, in großem Maßstab betrieben wird. Mit unserem täglichen Handeln tragen wir zu den Emissionen in den verschiedenen Sektoren bei. Wie stark wir unsere Heizung aufdrehen, wie lange wir das Licht brennen lassen, wie wir uns ernähren, wie wir uns fortbewegen und welche Produkte wir kaufen hat Einfluss auf die Emissionen in diesen Sektoren.

Fazit



Die Klimaforschung ist sich einig: Es besteht ein Konsens, dass der anthropogene Treibhauseffekt existiert und dass die vom Menschen emittierten Treibhausgase einen Einfluss auf das Klima haben und zu einer Erwärmung und anderen Folgen des Klimawandels führen. Es ist nachgewiesen, dass die Konzentration der Treibhausgase seit der Industrialisierung stark gestiegen ist. Die Auswirkungen der anthropogenen Treibhausgasemissionen sind heute schon sichtbar und werden in Zukunft noch gravierender sein. Welche Gase für den verstärkten Treibhauseffekt verantwortlich sind ist weitestgehend bekannt. Bekannt sind auch die Ursachen und Verursacher.

Um die Treibhausgasemissionen zu reduzieren, muss vor allem die Verbrennung von fossilen Energieträgern, welche insbesondere zur Energieerzeugung und im Verkehr genutzt werden, verringert werden. Auch unsere Landnutzungspraktiken und unsere Nahrungsmittelversorgung muss sich ändern, um die Emissionen einzudämmen. In allen Sektoren besteht ein großer Handlungsbedarf, um die negativen Folgen der heutigen menschlichen Aktivitäten auf das Klima der Zukunft zu reduzieren. Obwohl heute schon deutliche Anzeichen für Klimafolgen wie etwa der Erderwärmung und ihrer Auswirkungen vorhanden sind, sind die wirklich drastischen Folgen doch eher für die zweite Hälfte des 21. Jahrhunderts zu erwarten.



 

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