Wie Forscher nach Kohlenstoff fahnden

Faktor Mensch

Für das Weltklima spielt CO2 eine entscheidende Rolle: Gemeinsam mit anderen Spurengasen und Wasserdampf bildet es eine Schicht in der Troposphäre, die das einfallende Sonnenlicht durchlässt und die langwellige Wärmestrahlung auf der Erde zurückhält. Ohne diesen natürlichen Treibhauseffekt betrüge die durchschnittliche Temperatur auf der Erde lediglich Minus 18°C anstatt aktuell 15°C. Der anthropogene, also vom Menschen verursachte Treibhauseffekt bewirkt dagegen, dass sich die Erde mehr und mehr aufheizt. Neben CO2 tragen vor allem Methan (CH4) und Distickstoffoxid (N2O) dazu bei.

Die Konzentration von Kohlendioxid (CO2) in der Atmosphäre hat sich seit Beginn der Industrialisierung um mehr als ein Drittel erhöht, von 280 ppm (parts per million) auf knapp über 400 ppm (Abb. B). Die weltweit beobachteten Temperaturen von Land- und Ozean-Oberflächen sind zwischen 1880 und 2012 um 0,85°C gestiegen. In den vom Weltklimarat IPCC untersuchten Szenarien, die von strengem Klimaschutz bis hin zu ungebremsten Treibhausgas-Emissionen reichen, könnte die mittlere globale Erdoberflächentemperatur bis zum Ende dieses Jahrhunderts gegenüber dem vorindustriellen Zeitalter um 0,9 bis 5,4°C ansteigen.

<p>Abb. B: Weltweiter CO<sub>2</sub>-Ausstoß</p>
<p>Bis etwa 1950 waren Änderungen der Landnutzung  die Hauptursache für den CO<sub>2</sub>-Anstieg in der Atmosphäre, seither ist es die Verbrennung von Kohle, Öl und Gas. Fossile Energieträger decken heute mehr als 85% des weltweiten Energiebedarfs. Dieser nimmt weiterhin rasant zu. „Andere“ beinhaltet Emissionen aus der Zementproduktion und solche, die durch das Abfackeln nicht genutzter Gase entstehen.</p> Bild vergrößern

Abb. B: Weltweiter CO2-Ausstoß

Bis etwa 1950 waren Änderungen der Landnutzung  die Hauptursache für den CO2-Anstieg in der Atmosphäre, seither ist es die Verbrennung von Kohle, Öl und Gas. Fossile Energieträger decken heute mehr als 85% des weltweiten Energiebedarfs. Dieser nimmt weiterhin rasant zu. „Andere“ beinhaltet Emissionen aus der Zementproduktion und solche, die durch das Abfackeln nicht genutzter Gase entstehen.

Die Folgen der Klimaerwärmung sind bereits heute spürbar: Das Eis von Gletschern und Polkappen schmilzt, Permafrostböden tauen auf. Im Zeitraum von 1901 bis 2010 ist der mittlere globale Meeresspiegel um ca. 19 cm gestiegen. Seit 1950 zeichnen sich Veränderungen extremer Wetter- und Klimaereignisse ab: Kalte Temperaturextreme gehen zurück, heiße nehmen zu. Auch ungewöhnlich hohe Meeresspiegelstände oder extreme Niederschläge häufen sich. Forscher des Mainzer Max-Planck-Instituts für Chemie und ihre Kooperationspartner haben errechnet, dass von 2050 an viele Gegenden in Nordafrika und im Nahen Osten durch extreme Hitze unbewohnbar werden könnten. Teile von Bangladesch oder der pazifische Inselstaat Kiribati werden dagegen in absehbarer Zeit überspült. Die Zahl der Klimaflüchtlinge wird daher in Zukunft dramatisch ansteigen.

Feilschen ums Weltklima

Ende 2015 unterzeichneten 195 Staaten das Pariser Klimaabkommen. Um die schlimmsten Folgen des Klimawandels abzuwenden, soll die Erderwärmung auf deutlich unter 2°C, möglichst sogar auf 1,5°C begrenzt werden. Dazu haben sich die Länder verpflichtet, den Netto-Ausstoß ihrer Treibhausgase in der zweiten Hälfte des Jahrhunderts auf null zu senken. Das bedeutet, dass nur so viele Treibhausgase in die Atmosphäre gelangen dürfen, wie ihr gleichzeitig wieder entzogen werden – etwa durch Baumpflanzungen. Fossile Energieträger wären dann kaum noch nutzbar.

Die Pariser Vereinbarung gilt als Meilenstein im Kampf gegen die Klimaerwärmung – denn nur drei Staaten sind nicht dabei: Syrien, Nicaragua – und nach Amtsantritt des neuen Präsidenten Donald Trump auch nicht mehr die USA.Größter Haken des Pariser Abkommens ist, dass es nicht rechtlich bindend ist, sondern auf freiwillige Umsetzung in den einzelnen Staaten setzt. Nur so konnte erreicht werden, dass möglichst viele Länder weltweit den Klimavertrag anerkennen. Jedes Land soll daher selbst über seinen Beitrag entscheiden. Doch die bisherigen nationalen Klimaschutzpläne reichen bei Weitem nicht aus, um die Erderwärmung auf 1,5 Grad zu begrenzen.

Da CO2 viele Jahrtausende in der Atmosphäre überdauert und das Klima aufheizt, muss auch der vergangene Ausstoß seit Beginn der Industrialisierung berücksichtigt werden. Um etwa das 2-Grad-Ziel noch mit einer mittleren Wahrscheinlichkeit zu erreichen, dürfen zwischen 2017 und 2100 nur noch maximal etwa 760 Milliarden Tonnen (Gigatonnen, Gt) CO2 in die Atmosphäre ausgestoßen werden (Stand 1.1.2017.). Momentan emittiert die Welt noch immer jedes Jahr rund 40 Gt CO2 – 1268 Tonnen pro Sekunde! Das 1,5-Grad-Ziel scheint bereits utopisch: Nach einer Studie unter Beteiligung des Hamburger Max-Planck-Instituts für Meteorologie erwärmt sich die Erde bis zum Ende des Jahrhunderts selbst dann um ganze 1,1°C, wenn im Jahr 2017 alle Emissionen schlagartig gestoppt würden. Bei der derzeitigen Emissionsrate sind es etwa 15 bis 30 Jahre, bis das Risiko, das 1,5-Grad-Ziel zu überschreiten, eine Eintrittswahrscheinlichkeit von fünfzig Prozent erreicht.

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