Treibhauseffekt: Was erwärmt unsere Erde?

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Aktualisiert am Sun Aug 29 2021

Schauen wir uns den Treibhauseffekt einmal im Detail an.

Es gibt eine ganze Reihe von Treibhausgasen

Wie viel von jedem Treibhausgas befindet sich in unserer Atmosphäre?

Emissionsanteil der Treibhausgase

Die Treibhausgase unterscheiden sich in ihrer Fähigkeit, Strahlung zu absorbieren sowie in der Verweildauer in der Atmosphäre (die „Lebensdauer").

Welches Treibhausgas verbleibt am längsten in der Atmosphäre?


Fluorierte Treibhausgase werden bei einer Vielzahl industrieller Prozesse freigesetzt, z. B. bei der Herstellung von Kältemitteln, Aerosol-Treibmitteln und brandhemmenden Stoffen. Sie können für mehrere Tausend Jahre in der Atmosphäre verbleiben.

Beim Vergleich der Treibhausgase müssen wir auf folgende Punkte eingehen: Wie viel Wärme absorbieren sie? Wie lang ist die Lebensdauer? Wie viel emittiert die Menschheit?

Wie vergleicht man Treibhausgase?

Die meistgenutzte Methode zum Vergleich von Treibhausgasen ist die Messung ihres Treibhauspotenzials (GWP).

Das GWP misst die relative Erwärmungswirkung einer Tonne des Treibhausgases im Vergleich zu einer Tonne CO₂.

GWP-Werte im Zeitverlauf für Methan, Distickstoffmonoxid und Kohlendioxid

Diese Grafik zeigt die GWP-Werte verschiedener Treibhausgase zu einem gegebenen Zeitpunkt nach der Emission. Weil Treibhausgase sich in ihrer Lebensdauer unterscheiden, finden wir stark unterschiedliche GWPs, je nachdem welche Zeitspanne wir betrachten (z. B. 20 oder 100 Jahre).

Typischerweise interessiert uns die Gesamtauswirkung über eine gegebene Anzahl von Jahren und nicht nur der momentane Effekt. Damit berücksichtigen wir die verschiedenen Lebensdauern:

  • GWP20: Erwärmungspotenzial eines Treibhausgases im Vergleich zu CO₂ nach 20 Jahren
  • GWP100: Erwärmungspotenzial eines Treibhausgases im Vergleich zu CO₂ nach 100 Jahren. Diese Einheit ist am weitesten verbreitet.

For example, the GWP100 of methane is 28, meaning that one tonne of methane would have 28 times the warming impact of one tonne of CO₂ over a 100-year period. This ‘warming impact’ is measured as radiative forcing, the impact that it has on altering the balance of incoming and outgoing radiation between the Earth and atmosphere.

GWP₁₀₀-Werte für Methan und Kohlendioxid

Mit Hilfe der GWP-Werte kann man verschiedene Treibhausgase vergleichen. Diese Werte geben an, wie viel CO₂ zu derselben Erwärmung führen würde wie ein anderes Treibhausgas. Daher verwendet man die Einheit CO₂-Äquivalent (CO₂-Äq.).

Das CO₂-Äquivalent wird berechnet, indem man die Emissionen eines bestimmten Treibhausgases mit dessen GWP₁₀₀-Wert multipliziert. Schauen wir uns dies für das obige Beispiel an: zwei Kilogramm Methan mit einem GWP-Wert von 28 ergeben 56 kg CO₂-Äq. Jetzt, wo wir in der Lage sind, verschiedene Treibhausgase zu vergleichen, schauen wir uns die Gase mal im Detail an.

Kohlenstoffdioxid (CO₂)

CO₂ ist das wichtigste Treibhausgas, das direkt durch menschliches Handeln freigesetzt wird. Es wird in hohen Mengen aus menschlichen Quellen hergestellt und bleibt lange in der Atmosphäre.

GWP-Wert (gemessen in CO₂-Äq.), Anteil an den Gesamtemissionen, Lebensdauer und Ursprung von CO₂

Methan (CH₄)

Die Lebensdauer von Methan in der Atmosphäre ist viel kürzer als die von CO₂, aber es ist effizienter bei der Zurückhaltung von Strahlen.

GWP-Wert (gemessen in CO₂-Äq.), Anteil an den Gesamtemissionen, Lebensdauer und Ursprung von Methan

Distickstoffmonoxid (N₂O)

Distickstoffmonoxid hat einen viel höheres GWP als CO₂. Es wird jedoch aus weniger Quellen und in geringerer Menge emittiert. Stickoxide tragen daher aktuell weniger zur globalen Erwärmung bei.

GWP-Wert (gemessen in CO₂-Äq.), Anteil an den Gesamtemissionen, Lebensdauer und Ursprung von Methan

Fluorierte Treibhausgase

Fluorierte Gase können für Tausende von Jahren in der Atmosphäre bleiben und haben ein hohes GWP, aber die Emissionen sind niedriger als die anderer Treibhausgase. Ein Beispiel für ein fluoriertes Gas ist HCF-23 (CHF3).

GWP-Wert (gemessen in CO₂-Äq.), Anteil an den Gesamtemissionen, Lebensdauer und Ursprung fluorierter Gase

Ist das GWP₁₀₀ eine gute Kenngröße zum Vergleich verschiedener Treibhausgase?

GWP100 und CO₂e sind gängige Maßnahmen, die einfach und leicht zu handhaben sind. Gute Wissenschaftler sollten jedoch immer genau überlegen, was ihre Messungen wirklich bedeuten. GWP100 und CO₂e überschätzen die Bedeutung von Treibhausgasen mit einer kurzen Lebensdauer.

Wir haben gesehen, dass Methan ein höheres GWP₁₀₀ als CO₂ hat. In der Realität beobachtet man jedoch, dass – obwohl Methan stark zur globalen Erwärmung beiträgt – dieser Einfluss nach einigen Jahrzehnten rasch abnimmt. CO₂ auf der anderen Seite sammelt sich in der Atmosphäre und verursacht dabei eine kontinuierliche Erwärmung.

Wie steigende, konstante oder sinkende Emissionen von CO₂ und Methan die Erwärmung beeinflussen

Könnten wir die Methanemissionen auf Null senken, würde die Erwärmung rasch enden. Wären wir in der Lage, selbiges für CO₂ zu erreichen, würde sich die Erde trotzdem für eine lange Zeit weiter erwärmen!

Gibt es eine bessere Möglichkeit, Treibhausgase zu vergleichen?

Jede Maßzahl, die die Langzeitwirkungen korrekt abbildet, könnte irreführend für kurze Zeitspannen sein. Selbiges gilt natürlich auch umgekehrt. Ein zeitveränderlicher Indikator könnte Abhilfe verschaffen. Dies würde jedoch zu einer höheren Komplexität sowie zusätzlichen Unsicherheiten führen.

Fazit

Menschen, die Treibhausgase in die Atmosphäre freisetzen, verursachen einen rapiden Klimawandel. Wir haben verschiedene Treibhausgase und deren jeweiligen Beitrag zur Erderwärmung untersucht.

In den nächsten Kapiteln schauen wir uns an, woher diese Emissionen kommen.

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