Ursachen

Schauen wir uns den Treibhauseffekt einmal im Detail an.

Wie viel von jedem Treibhausgas befindet sich in unserer Atmosphäre?

Die Treibhausgase unterscheiden sich sowohl in Bezug auf ihre Fähigkeit, Strahlung zu absorbieren, als auch auf ihre Verweildauer in der Atmosphäre (die „Lebensdauer“)<a href='https://www.epa.gov/ghgemissions/understanding-global-warming-potentials' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Fluorierte Treibhausgase werden bei einer Vielzahl industrieller Prozesse freigesetzt, z. B. bei der Herstellung von Kältemitteln, Aerosol-Treibmitteln und brandhemmenden Stoffen<a href='https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/ipcc_wg3_ar5_chapter5.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://www.epa.gov/ghgreporting/fluorinated-greenhouse-gas-emissions' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>. Sie können für mehrere Tausend Jahre in der Atmosphäre verbleiben<a href='https://www.epa.gov/ghgemissions/overview-greenhouse-gases' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

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?

Die meistgenutzte Methode zum Vergleich von Treibhausgasen ist die Messung ihres Treibhauspotenzials (GWP)<a href='https://www.epa.gov/ghgemissions/understanding-global-warming-potentials' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Das GWP misst die relative Erwärmungswirkung einer Tonne des Treibhausgases im Vergleich zu einer Tonne CO₂ über den gleichen Zeitraum.

Diese Grafik zeigt die GWP-Werte verschiedener Treibhausgase zu einem gegebenen Zeitpunkt nach der Emission<a href='https://www.mdpi.com/1996-1073/13/4/800' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>. Weil Treibhausgase sich in ihrer Lebensdauer unterscheiden, finden wir stark unterschiedliche GWPs, je nachdem welche Zeitspanne wir betrachten (z. B. 20 oder 100 Jahre)<a href='https://www.mdpi.com/1996-1073/13/4/800' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://www.epa.gov/ghgemissions/understanding-global-warming-potentials' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Typischerweise interessiert uns die Gesamtauswirkung über eine gegebene Anzahl von Jahren und nicht nur der momentane Effekt. Damit berücksichtigen wir die verschiedenen Lebensdauern<a href='https://ourworldindata.org/co2-and-other-greenhouse-gas-emissions' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>:

Das GWP₁₀₀ von Methan ist zum Beispiel 28, das heißt, eine Tonne Methan hätte über einen Zeitraum von 100 Jahren einen 28-fach größeren Erwärmungseffekt als eine Tonne CO₂<a href='https://ourworldindata.org/greenhouse-gas-emissions' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>. Dieser Erwärmungseffekt wird in Form von Strahlungsantrieb gemessen: dem Ausmaß, zu dem das Gleichgewicht von eintreffender und abgegebener Strahlung zwischen der Erde und der Atmosphäre verändert wird<a href='https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/WG1AR5_Chapter08_FINAL.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

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.)<a href='https://ourworldindata.org/greenhouse-gas-emissions#how-are-greenhouse-gases-measured' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://ecometrica.com/assets/GHGs-CO2-CO2e-and-Carbon-What-Do-These-Mean-v2.1.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Das CO₂-Äquivalent wird berechnet, indem man die Emissionen eines bestimmten Treibhausgases mit dessen GWP₁₀₀-Wert multipliziert<a href='https://ecometrica.com/assets/GHGs-CO2-CO2e-and-Carbon-What-Do-These-Mean-v2.1.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>. 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.

CO₂ ist das wichtigste Treibhausgas, das direkt durch menschliches Handeln freigesetzt wird<a href='https://www.oxfordmartin.ox.ac.uk/downloads/briefings/Short_Lived_Promise.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>. Es wird in hohen Mengen von menschlichen Quellen produziert und bleibt lange in der Atmosphäre<a href='https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/WG1AR5_Chapter08_FINAL.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://archive.ipcc.ch/ipccreports/tar/wg1/016.htm' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://www.pbl.nl/sites/default/files/downloads/pbl-2020-trends-in-global-co2-and_total-greenhouse-gas-emissions-2020-report_4331.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://climate.nasa.gov/causes/' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://www.epa.gov/ghgemissions/understanding-global-warming-potentials' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Die Lebensdauer von Methan in der Atmosphäre ist viel kürzer als die von CO₂, aber es ist effizienter bei der Zurückhaltung von Strahlen<a href='https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/WG1AR5_Chapter08_FINAL.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://www.pbl.nl/sites/default/files/downloads/pbl-2020-trends-in-global-co2-and_total-greenhouse-gas-emissions-2020-report_4331.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://climate.nasa.gov/causes/' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://www.oxfordmartin.ox.ac.uk/downloads/briefings/Short_Lived_Promise.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

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<a href='https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/WG1AR5_Chapter08_FINAL.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://www.pbl.nl/sites/default/files/downloads/pbl-2020-trends-in-global-co2-and_total-greenhouse-gas-emissions-2020-report_4331.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://climate.nasa.gov/causes/' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://www.oxfordmartin.ox.ac.uk/downloads/briefings/Short_Lived_Promise.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Fluorierte Gase können für Tausende von Jahren in der Atmosphäre bleiben und haben ein hohes GWP, aber ihre Emissionen sind niedriger als die anderer Treibhausgase<a href='https://www.pbl.nl/sites/default/files/downloads/pbl-2020-trends-in-global-co2-and_total-greenhouse-gas-emissions-2020-report_4331.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/ipcc_wg3_ar5_chapter5.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://www.epa.gov/ghgreporting/fluorinated-greenhouse-gas-emissions' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>. Ein Beispiel für ein fluoriertes Gas ist HFC-23 (CHF₃)<a href='https://www.researchgate.net/publication/315051762_HFC-23_CHF3_emission_trend_response_to_HCFC-22_CHClF2_production_and_recent_HFC-23_emission_abatement_measures' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Ist das GWP₁₀₀ eine gute Kenngröße zum Vergleich verschiedener Treibhausgase?

GWP₁₀₀ und CO-Äq. sind gängige Maßeinheiten, die einfach und leicht zu handhaben sind. Gute Wissenschaftler:innen sollten jedoch immer genau überlegen, was ihre Messungen wirklich bedeuten. GWP₁₀₀ und CO₂-Äq. überschätzen die Bedeutung von Treibhausgasen mit einer kurzen Lebensdauer<a href='https://www.oxfordmartin.ox.ac.uk/downloads/briefings/Short_Lived_Promise.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

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<a href='https://www.oxfordmartin.ox.ac.uk/downloads/academic/Climate_Metrics_%20Under_%20Ambitious%20_Mitigation.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>. CO₂ auf der anderen Seite sammelt sich in der Atmosphäre und verursacht dabei eine kontinuierliche Erwärmung<a href='https://www.oxfordmartin.ox.ac.uk/downloads/academic/Climate_Metrics_%20Under_%20Ambitious%20_Mitigation.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

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<a href='https://www.oxfordmartin.ox.ac.uk/downloads/academic/Climate_Metrics_%20Under_%20Ambitious%20_Mitigation.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>!

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<a href='https://www.oxfordmartin.ox.ac.uk/downloads/briefings/Short_Lived_Promise.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>. Ein zeitveränderlicher Indikator könnte Abhilfe verschaffen. Dies würde jedoch zu einer höheren Komplexität sowie zusätzlichen Unsicherheiten führen<a href='https://www.oxfordmartin.ox.ac.uk/downloads/briefings/Short_Lived_Promise.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

Menschen, die Treibhausgase in die Atmosphäre freisetzen, verursachen einen rapiden Klimawandel<a href='https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/AR5_SYR_FINAL_SPM.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://climate.nasa.gov/causes/' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/11/4/048002' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://www.pnas.org/content/early/2010/06/04/1003187107' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>. Wir haben verschiedene Treibhausgase und deren jeweiligen Beitrag zur Erderwärmung untersucht.