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Richtig ist: CO2 ist schwerer als Luft. Luft ist ja ein Gasgemisch. Sie besteht nur zu einem winzigen Bruchteil aus Kohlendioxid, zu 99 Prozent dagegen aus Stickstoff und Sauerstoff, die beide wesentlich leichter sind als CO2. Wenn man Luft als Gasgemisch betrachtet und es mit reinem CO2 vergleicht, dann ist tatsächlich das CO2 ungefähr 50 Prozent schwerer oder physikalisch korrekt: dichter. Sinkt es damit also zu Boden?Nein. Das würde nur dann passieren, wenn die Luft eine stehende Masse wäre, in der die schweren CO2-Moleküle gemütlich nach unten sinken würden. Dann allerdings hätten wir auch ein großes Problem. Denn wenn die Luft eine stehende Masse wäre, würden wir in Abgasen ersticken. Und wenn das ganze CO2 aus der Atmosphäre zu Boden sinken würde, erst recht. Aber so ist es ja nicht. Sondern die Luft bewegt sich auf und ab. Es gibt Wind und Turbulenzen. Warme Luft erwärmt sich am Boden und steigt auf. Das passiert jeden Tag. Die vielen CO2-Teilchen in der Luft haben überhaupt keine Zeit, sich langsam abzusetzen und am Erdboden anzureichern, weil die Luftmassen durch Wind und Wetter ständig aufgewirbelt werden und sich so über die Atmosphäre verteilen. Das ist auch schon oft gemessen werden und das Ergebnis ist: Der Anteil der CO2-Moleküle in der Luft ist bis in eine Höhe von fast 100 Kilometern nahezu konstant. Es gibt keine „Anreicherung“ am Boden, auch wenn es sich noch so einleuchtend anhört. Aber wenn es sich am Boden anreichern würde, würde dann das Argument stimmen?Nein, auch dann nicht. Denn das Argument sagt ja, dass CO2 aufsteigen muss, um den Treibhauseffekt zu entfalten. Auch das ist falsch. Da führt vielleicht der Begriff Treibhauseffekt in die Irre. Es klingt ein bisschen so, als würde das CO2 irgendwo über uns eine Art Dach bilden – wie das Glasdach in einem Treibhaus. Aber der Treibhauseffekt beginnt teilweise ja schon unmittelbar über der Erdoberfläche, indem einfach Gase wie CO2, Methan und Wasserdampf die Wärmestrahlung von der Erde absorbieren und einen Teil diese Wärme wieder zurück zur Erdoberfläche abstrahlen. Um diesen Effekt zu entfalten, müsste das CO2 gar nicht in die Höhe aufsteigen. Trotzdem gelangt es in die obere Atmosphäre und dort entfaltet es eine zusätzliche Wirkung.
Das Kyoto-Protokoll nennt sechs Treibhausgase: Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4), und Lachgas (N2O) sowie die fluorierten Treibhausgase (F-Gase): wasserstoffhaltige Fluorkohlenwasserstoffe (HFKW), perfluorierte Kohlenwasserstoffe (FKW), und Schwefelhexafluorid (SF6). Ab 2015 wird Stickstofftrifluorid (NF3) zusätzlich einbezogen. Diese können durch Anwendung der sogenannten GWP-Werte (aktuell die des Vierten Sachstandsberichtes der IPCC im 100-Jahrehorizont) miteinander normiert werden. In Deutschland entfallen 87,1% Prozent der Freisetzung von Treibhausgasen auf Kohlendioxid, 6,5 Prozent auf Methan, 4,6 Prozent auf Lachgas und rund 1,7 Prozent auf die F-Gase (im Jahr 2020).
 Quelle: Umweltbundesamt Daten als Excel-Datei
Kohlendioxid ist ein geruch- und farbloses Gas, das aus sehr stabilen Molekülen besteht. Anthropogenes Kohlendioxid entsteht unter anderem bei der Verbrennung fossiler Energieträger (Kohle, Erdöl, Erdgas) und macht den Großteil des vom Menschen zusätzlich verursachten Treibhauseffektes aus. Quellen sind vor allem die Strom- und Wärmeerzeugung, Haushalte und Kleinverbraucher, der Verkehr und die industrielle Produktion. Zusätzlich in die Erdatmosphäre anthropogen emittiertes Kohlendioxid wird durch die natürlichen physikalischen und biogeochemischen Prozesse im Erdsystem nur sehr langsam abgebaut. Nach 1000 Jahren sind davon noch etwa 15 bis 40 Prozent in der Atmosphäre übrig. Der gesamte Abbau dauert jedoch mehrere hunderttausend Jahre. MethanMethan ist ein geruch- und farbloses, hochentzündliches Gas. Die durchschnittliche Lebenszeit in der Atmosphäre beträgt um die 12,4 Jahre, wesentlich kürzer als die von CO2. Trotzdem macht es einen substanziellen Teil des menschgemachten Treibhauseffektes aus, denn das Gas ist 25-mal so wirksam wie Kohlendioxid. Methan entsteht immer dort, wo organisches Material unter Luftausschluss abgebaut wird. In Deutschland vor allem in der Land- und Forstwirtschaft, insbesondere bei der Massentierhaltung. Eine weitere Quelle sind Klärwerke und Mülldeponien. Lachgas (Distickstoffoxid)Lachgas ist ein farbloses, süßlich riechendes Gas. Die durchschnittliche Lebenszeit in der Atmosphäre beträgt etwa 121 Jahre. Es gelangt vor allem über stickstoffhaltigen Dünger und die Massentierhaltung in die Atmosphäre, denn es entsteht immer dann, wenn Mikroorganismen stickstoffhaltige Verbindungen im Boden abbauen. In der Industrie entsteht es vor allem bei chemischen Prozessen (u.a. der Düngemittelproduktion und der Kunststoffindustrie). Das Gas kommt in der Atmosphäre zwar nur in Spuren vor, ist aber 298-mal so wirksam wie CO2 und macht daher einen auf die Menge bezogen überproportionalen Teil des anthropogenen Treibhauseffektes aus.
Viele fluorierte Kohlenwasserstoffverbindungen (F-Gase) sind selbst im Vergleich zu Methan und Lachgas extrem treibhauswirksam. Auch ihre Verweildauer in der Atmosphäre ist enorm lang. Im Gegensatz zu den übrigen Treibhausgasen kommen Fluorkohlenwasserstoffe in der Natur nicht vor. F-Gase werden produziert um als Treibgas, Kühl- und Löschmittel oder Bestandteil von Schallschutzscheiben (insbesondere SF6) eingesetzt zu werden. Emissionen können im Wesentlichen durch Vermeidung, sachgerechte Entsorgung und durch Wiederverwendung gemindert werden.
Quelle: Umweltbundesamt
Artikel Abschnitt: Darum geht's:
Weniger Auto fahren, weniger heizen, weniger Fleisch essen – um dem Klimawandel entgegenzuwirken, gibt es zahlreiche Vorschläge. Die Maßnahmen werden daran gemessen, wie sehr sie den Ausstoß von Kohlenstoffdioxid (CO2) verringern. Wie du selbst CO2 einsparen kannst, erklären wir hier ausführlich. Denn je mehr davon in der Atmosphäre ist, desto heißer wird es auf unserem Planeten. Seit der industriellen Revolution bringen die Schlote immer mehr Abgase in die Luft ein, seitdem steigt die Konzentration von CO2 stetig an – mit Folgen für das Klima. Heute ist es schon rund ein Grad wärmer als noch Ende des 19. Jahrhunderts. Dieser Trend könnte sich weiter fortsetzen, fürchten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Die Klimamodelle besagen, dass der Anstieg bis Ende des Jahrhunderts zu einer um etwa drei Grad höheren Durchschnittstemperatur führen könnte. Wenn du wissen möchtest, wie viel CO2 etwa dein Auto ausstößt, findest du hier unseren CO2-Rechner. Artikel Abschnitt: Darum müssen wir drüber sprechen:
Die Ursache für die anthropogene Erwärmung ist der so genannte Treibhauseffekt, der durch die Erdatmosphäre und ihre Bestandteile verursacht wird. Ein Blick in die atmosphärischen Schichten zeigt aber auch: Nur ein Bruchteil davon ist Kohlenstoffdioxid (rund 0,04 Volumenprozent). Den Großteil machen Stickstoff, Sauerstoff und Argon aus (rund 99 Prozent). Wie können sich also so viele Jahre der internationalen Klimaverhandlungen und unzählige Medienberichte auf diesen geringen Anteil beziehen? Das Argument der Klimaskeptiker mag aufgrund des geringen CO2-Anteils (rund 0,04 Volumenprozent) auf den ersten Blick einleuchtend sein. Doch der geringe Wert täuscht über die Klimawirkung von Kohlendioxid hinweg. Wichtiger als die Konzentration ist schließlich die Wirkung, so wie der Mensch kiloweise Zucker essen kann, aber wenige Nanogramm eines Giftes ausreichen können, um zu töten. Artikel Abschnitt: Aber:
Um zu verstehen, warum CO2 und andere Treibhausgase für unseren Planeten eine wichtige Rolle spielen, kann man sich beispielsweise die Erde ganz ohne Atmosphäre vorstellen. Unser Mond zum Beispiel hat keine Atmosphäre. Die Sonnenstrahlung heizt die Oberfläche des Planeten tagsüber auf mehr als 100 Grad Celsius auf, nachts fällt sie auf etwa minus 160 Grad. Ohne die Atmosphäre würde auch auf der Erde ein viel größerer Temperaturunterschied herrschen. Forschende haben berechnet, dass die Durchschnittstemperatur auf der Erde bei minus 18 Grad liegen würde. Tatsächlich liegt sie aber bei 15 Grad Celsius – also rund 33 Grad mehr. Dass die Temperaturen weder tags- noch nachtsüber so extrem sind, hängt mit unserer Atmosphäre zusammen, die auch als Schutzschild fungiert. Zuerst einmal verhindert unsere Atmosphäre, dass die gesamte Sonnenstrahlung auf die Erde trifft. Insgesamt gelangt weniger als die Hälfte der Sonnenstrahlung auf die Erdoberfläche. Wolken etwa reflektieren ein Viertel der Sonnenstrahlung direkt wieder ins All, die Schneemassen einen weiteren Teil. Die übrige Energie gelangt auf die Erdoberfläche, wird dort umgewandelt und in Form von Wärmestrahlung wieder Richtung Weltall geschickt. Wichtig hierbei ist: Was von der Erdoberfläche zurückstrahlt, ist eine andere Strahlung als jene, die aus Richtung der Sonne kommt. Die von der Erde ausgehende Wärmestrahlung kann jedoch zwischen Atmosphäre und Boden reflektiert und in einem gewissen Sinne von Treibhausgasen gefangen werden. Diese Gase (Wasserdampf, CO2, Methan und andere) verhindern also, dass die Wärmestrahlung sofort ins Weltall entweicht. Stattdessen wird sie teils erneut zurück zur Erde geschickt – und hierin liegt die Klimawirkung von CO2 und anderen: entscheidend ist die chemische Struktur der Gase in der Atmosphäre. Treibhausgase setzen sich aus drei oder mehr Atomen zusammen. Kohlenstoffdioxid beispielsweise aus einem Kohlenstoff und zwei Sauerstoffatomen. Diese Gasmoleküle sind – anders als Sauerstoff oder Stickstoff (zwei Atome) – empfänglich für bestimmte Strahlung. Entscheidend dafür ist deren Wellenlänge. Die Strahlungsenergie wird aufgenommen und versetzt die Moleküle in Bewegungen, konkret in Schwingungen. Bei der Bewegung wiederum wird Energie frei, die etwa als Wärmestrahlung in verschiedene Richtung – circa zur Hälfte auch in Richtung Erdoberfläche – abgegeben wird. Nur drei- oder mehratomige Moleküle wirken aufs KlimaStickstoff und Sauerstoff, die Hauptbestandteile der Atmosphäre, interagieren in höheren Atmosphärenschichten zwar ebenfalls mit Strahlung und führen beispielsweise zu den bekannten Polarlichtern. Mit Wärmestrahlung aus Richtung der Erdoberfläche reagieren sie aber nicht. Nur drei- oder mehratomige Moleküle, wie Kohlenstoffdioxid oder Methan, haben das Potenzial, den Planeten zu erwärmen. Für den Treibhauseffekt spielt der Großteil der Atmosphärengase daher keine Rolle. Den größten Effekt auf unsere stabile Temperatur hat der Wasserdampf (Wolken), der zwischen null und vier Volumenprozent ausmacht – an den Polen etwa weniger, in den Tropen mehr. Er trägt daher vor allem zum natürlichen Treibhauseffekt bei. Das Problem: Der Anteil von Wasserdampf in der Atmosphäre hängt von der Temperatur ab. Mehr CO2 führt zu steigenden Temperaturen, das führt zu mehr Wasserdampf und verstärkt den Treibhauseffekt – eine positive Rückkopplung, die große Auswirkungen haben kann. Aus diesem Grund führen höhere Konzentrationen der Treibhausgase, auch wenn sie nur wenige Volumenprozente der Atmosphäre ausmachen, zu sich selbst verstärkenden Effekten – sogenannten Feedback Loops. Daraus berechnen die Forscher eine um bis zu 4,5 Grad höhere Durchschnittstemperatur, wenn sich das CO2 in der Atmosphäre verdoppelt – auch wenn das „nur“ weitere 0,028 Volumenprozent wären. Die Konzentration der Gase allein sagt nichts aus, denn einige wenige Moleküle an CO2 können eine große Wirkung haben, viele Stickstoffmoleküle dagegen für die globale Temperatur bedeutungslos bleiben. Auch Methan schädigt das Klima – stärker und kurzfristigerDie Klimawirkung anderer Treibhausgase als CO2 wird oft als ein Vielfaches der Klimawirksamkeit von CO2 angegeben. Man nennt das ihr Treibhausgaspotenzial. Ein Methan-Molekül beispielsweise ist laut Intergovernmental Panel on Climate Change, auch „Weltklimarat“ (IPCC), ungefähr 28-mal wirksamer als CO2. Es verbleibt etwa 12 Jahre in der Atmosphäre. So hat jedes Treibhausgas seine Eigenheiten und Nachteile. Mehr zu den Auswirkungen von Methan auf das Klima, erklären wir hier. CO2 hingegen kann dort bis zu 500 Jahre oder länger bleiben, bis klimawirksames CO2 über natürliche Prozesse in der Tiefsee landet (ein einzelnes Molekül verweilt tatsächlich nur einige Jahre in der Atmosphäre, anschließend findet ein Austausch mit CO2-Molekülen aus Ozeanen statt. Die jahrhundertelange Verweildauer bezeichnet die Zeitspanne, bis natürliche Prozesse das CO2-Molekül endgültig wieder aus der Atmosphäre holen). Die Einschätzung, wie viele Jahre oder gar Jahrhunderte CO2 die Klimawirkung entfaltet, gehen allerdings auseinander – sie liegen jedoch in der Regel bei über 100 Jahren. Artikel Abschnitt: Und jetzt?
Vor der industriellen Revolution war die Konzentration von CO2 deutlich geringer als heute und lag bei etwa 0,028 Volumenprozent. In den offiziellen Klimaprognosen berechnen Forscher, was bei bestimmten Szenarien, etwa einer Verdopplung der CO2-Konzentration, in der Atmosphäre passiert. Eine Verdoppelung bis zum Ende dieses Jahrhunderts könnte die Durchschnittstemperatur zwischen 1,5 und 4,5 Grad erhöhen. Auch andere klimarelevante Gase müssen in die Berechnungen und damit auch die Klimadebatten mit einbezogen werden. Große Quellen für Methan können das Klima auch maßgeblich verändern. So kann etwa durch das Entweichen aus Permafrostböden, die Tierhaltung, aber auch durch die Tropen und andere Feuchtgebiete Methan freisetzen. Diese Prozesse müssen in Zukunft noch genauer untersucht werden. Temperaturanstieg weniger als zwei Grad CelsiusDie politischen Forderungen, um eine globale Erwärmung möglichst gering zu halten, sind schon seit Jahren klar: Die Emissionen müssen in den nächsten Jahren und Jahrzehnten bedeutend niedriger sein. Laut der UN-Klimakonferenz in Paris haben sich die Länder darauf verständigt, die Emissionen so zu steuern, dass die Temperaturerhöhung weniger als zwei Grad beträgt. Konkret bedeutet das, dass sich die einzelnen Länder ehrgeizige Ziele setzen müssen. In Deutschland sinken die Emissionen kontinuierlich, müssen aber für die kommenden Jahrzehnte weitaus drastischer reduziert werden. Ansatzpunkte dafür sind klimaneutrale Energieerzeugung, weniger Verkehrs- und Industrieabgase, ökologischere Formen der Landwirtschaft und auch ein anderes Konsumverhalten. Immer wieder im Gespräch ist auch eine CO2-Steuer. Über den Autor:
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Wie lange bleibt co2 in der atmosphäre
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