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Magazin für Umwelt- und Tierschutz


 Wer im Glashaus sitzt ... - Quellen und Wirkungen der Spurengase

Inhalt

1 Spurengase und deren Quellen
    1.1 Welche Gase sind am Treibhauseffekt beteiligt?
    1.2 Welche Hinweise gibt es, dass sie vom Menschen verursacht sind?
2 Auswirkungen der Gase
    2.1 Wellenlängenbereiche
    2.2 Einstrahlung
    2.3 Abstrahlung
3 Kleine Entdeckungsgeschichte
    3.1 Entdeckungen
    3.2 Eiszeit-Prognosen in den 1970ger Jahren?
4 Quellen und Entwicklung der Spurengase
    4.1 Spurengase allgemein
        4.1.1 Quelle
        4.1.2 Treibhauspotenziale
        4.1.3 Entwicklung weltweit
        4.1.4 Entwicklung in Deutschland
            4.1.4.1 Übersicht
            4.1.4.2 Entwicklung 2007
            4.1.4.3 Entwicklung 2008
            4.1.4.4 Entwicklung 2009
5 Berechnungsgrundlagen für die Entwicklung der Spurengase
Einige Quellen
Aktualisierungen

1 Spurengase und deren Quellen

1.1 Welche Gase sind am Treibhauseffekt beteiligt?

Zwei- oder mehratomige Moleküle. Wie der Artikel über den Energiehaushalt der Erde zeigte, funktioniert der Treibhauseffekt, weil die infrarote Abstrahlung der Erde Molekülschwingungen und -rotationen auslöst. In dieser Weise lassen sich aber nur Moleküle anregen, die aus drei oder mehr Atomen bestehen. Hier bekommt eine Gruppe von Gasen eine Bedeutung, die nur in geringer Menge in der Atmosphäre vorhanden sind und daher als Spurengase bezeichnet werden. Woran aber erkennt man solche Moleküle? An ihren chemischen Formeln. In diesen Formeln gibt die tief gestellte Ziffer hinter einem chemischen Element die Zahl der Atome an. Fehlt sie, bedeutet das: In dem Molekül ist nur ein Atom dieses Elements vorhanden. Es handelt sich also um eine einfache Additionsaufgabe. Eine kurze Bestandsaufnahme zeigt, welche Moleküle in Frage kommen.

Der größte Teil der Luft besteht aus Stickstoff (N2) und Sauerstoff (O2). Atome dieser Elemente neigen dazu, sich mit ihresgleichen zu Paaren zusammenzuschließen. Als zweiatomige Moleküle scheiden sie also aus. Dagegen besitzen Wasserdampf (H2O), Kohlendioxid (CO2), Ozon (O3) und Distickstoffoxid (N2O) drei, Methan (CH4) sogar fünf Atome. Das sind die Spurengase. Tatsächlich zählen sie zu den klimawirksamen Treibhausgasen. Wasserdampf (H2O) und Kohlendioxid (CO2) sind die Hauptakteure.

Menge muss sich ändern. Damit weis man, dass die Gase klimawirksam sind. Darüber hinaus werden sie vom Zwischenstaatlichen Ausschuß zum Klimawandel (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) erfaßt, wenn sich ihre Menge verändert. Das ist beim Kohlenstoffdioxid (CO2), dem Methan, Ozon und Distickstoffmonoxid der Fall. Die Menge des wirksamsten Klimagases, dem Wasserdampf, ändert sich nicht. Da man auf die Menge dieser Substanz keinen Einfluß hat, muss man sich auch nicht um ihre Reduzierung bemühen.

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1.2 Welche Hinweise gibt es, dass sie vom Menschen verursacht sind?

Bei einigen Gasen, wie dem Flourchlorkohlenwasserstoffen, ist es einfach. Sie haben keine natürlichen Quellen und existieren nur in einer industrialisierten Gesellschaft.

Für die Substanzen, die auch aus natürlichen Quellen stammen können, gibt es zwei Belege:

  • Einmal konzentrieren sie sich heute besonders über dicht besiedelten Landgebieten auf der Nordhalbkugel.
  • Andererseits bestehen die Moleküle der Spurengase aus Atomen bestimmter Elemente (siehe 1.1). In den Kernen dieser Atome bestimmt die Zahl der Protonen das chemische Element wie Kohlenstoff. Während diese feststeht, kann die Zahl der Neutronen variieren. So kann es mehrere Kohlenstoffisotope geben (mehr dazu in einem anderen Artikel). Durch Analyse der Neutronenzahl der Isotope kann man die Quelle des Gases ermitteln.

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2 Auswirkungen der Gase

2.1 Wellenlängenbereiche

Abbildung 1 zeigt die Intensität der Einstrahlung der Sonne und der Abstrahlung der Erde. Im Diagramm ist auf der senkrechten Achse die „Menge“ Energie dargestellt, die in den jeweiligen Wellenlängen (waagerechte Achse) auf der Erde eintrifft bzw sie verläßt.

Die Wellenlänge dieser elektromagnetischen Strahlung ist abhängig von der Temperatur des Objektes, das sie aussendet. Die hellen Flächen zeigen die so genannte Schwarzkörperstrahlung. Das ist die elektromagnetische Strahlung, die ein idealer schwarzer Körper mit einer bestimmten Temperatur aussendet. Die helle Fläche links steht für die Strahlung eines schwarzen Körpers von der Temperatur der Sonnenoberfläche (5800 Grad Celsius oder 6071,15 Kelvin) und die Fläche rechts für die Abstrahlung der Erde (15 Grad Celsius oder 288,15 Kelvin). In der Natur sind die Kurven nicht so ideal, doch in dieser Form sind sie sehr anschaulich. Die Kurven zeigen, dass die Einstrahlung von der Sonne und die Abstrahlung der Erde in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen liegen und sich teilweise überschneiden.

Absorptionskurven

Abbildung 1: Ideale und durch die Gase beeinflusste Strahlung. Kurvenverlauf nach Schönwiese, 2003, neu gestaltet. Grafik: Jörg Wieprzeck

Wie die Gase der Atmosphäre die Strahlung schwächen. Die dunklen Flächen zeigen, wieviel der Strahlung auf der Erde tatsächlich ankommt bzw. sie tatsächlich verläßt. Die Einstrahlung wird vom Sauerstoff, Ozon und Wasser beeinflußt, die Abstrahlung von Spurengasen wie Kohlendioxid, Methan oder Lachgas.

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2.2 Einstrahlung

Das Ozon filtert durch Streuung, Reflexion und Absorption den tödlichen, energiereichen Teil heraus und Wasserdampf (Wolken) den langwelligeren (die Wärmestrahlung). Die mittleren Wellenlängen mit den Photonen der UV-Strahlung, des sichtbaren Lichtes und der Infrarotstrahlung werden kaum behindert. Streuen und reflektieren heißt: Die Moleküle schicken die Strahlung teilweise ins Weltall zurück. Sie erreicht also gar nicht erst den Erdboden. Diese Photonen bilden zudem den größten Teil der Sonnenstrahlung.

Absorptionskurven

Abbildung 2: Wirkung der Spurengase auf die Einstrahlung der Sonne. Die untere Kurve zeigt die Stärke der Absorption der Gase, die obere das Ergebnis, die Schwächung der Sonnenstrahlung. In der unteren Kurve fehlt die Absorption durch die flüssigen oder festen Aerosole. Kurvenverläufe nach Schönwiese, 2003, neu gestaltet und kombiniert. Grafik: Jörg Wieprzeck

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2.3 Abstrahlung

Anders bei der langwelligen, infraroten Abstrahlung von der Erde. Hier werden die Photonen vom Kohlendioxid und vom Wasserdampf besonders stark absorbiert. Aber auch andere Spurengase und Aerosole sind beteiligt. Ein großer Teil der absorbierten Energie wird als atmosphärische Gegenstrahlung (AG) in Richtung Erde zurückgeworfen. So bleibt die Wärme in der Lufthülle gefangen und läßt ihre Temperaturen steigen. Diesen Effekt nennen Physiker den Treibhaus- oder Glashauseffekt.

Absorptionskurven

Abbildung 3: Wirkung der Spurengase auf die Abstrahlung der Erde. Die untere Kurve zeigt die Stärke der Absorption der Gase, die obere das Ergebnis, die Schwächung der Sonnenstrahlung. Kurvenverläufe nach Schönwiese, 2003, neu gestaltet und kombiniert. Grafik: Jörg Wieprzeck

Worum geht es beim Treibhauseffekt? Der Treibhauseffekt ist ein natürlicher Vorgang, der die Durchschnittstemperaturen der Erde auf eine Höhe bringt, die flüssiges Wasser und damit Leben erst möglich macht. Kritiker einer Erderwärmung nennen dies auch gern als Argument in der Klimadiskussion. Doch um die Existenz des Effekts geht es nicht in der Debatte. Es geht um seine Stärke. Die Gefahr besteht in der Erhöhung des Anteils der Treibhausgase in der Troposphäre. Steigt er, erhöht sich auch die atmosphärische Gegenstrahlung und damit die Durchschnittstemperatur der Erde.

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3 Kleine Entdeckungsgeschichte

3.1 Entdeckungen

Bereits 1824 beschrieb Jean-Baptiste Fourier die Klimaerwärmung durch Spurengase. Der Physiker John Tyndall untersuchte die Auswirkungen der einzelnen Treibhausgase in den 1860er Jahren weiter. 1896 errechnete der schwedische Nobelpreisträger Svante Arrenius zum ersten Mal, dass der doppelte Gehalt von Kohlendioxid (CO2) in der Lufthülle zu einem Anstieg der Durchschnittstemperaturen von 4 bis 6 Grad Celsius führen würde. In den 1930er Jahren erkannten Wissenschaftler erstmals einen Zusammenhang von Emissionen der Industrie und der Erderwärmung. Doch erst in den 1950er Jahren nahm man ihn ernst. Das internationale geophysikalische Jahr 1957/1958 brachte den Durchbruch. Damals gelang es, den Anstieg des CO2 Gehaltes in der Erdatmosphäre nachzuweisen. Isotopenanalysen bewiesen, dass er auf menschgemachte Ursachen zurückgeht. In den 1960er Jahren begannen Wissenschaftler mit Simulationsrechnungen. Sie ergaben bei einer Verdoppelung des CO2 - Gehaltes zunächst einen Temperaturanstieg von 2 Grad Celsius, dann von 4 Grad Celsius.

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3.2 Eiszeit-Prognosen in den 1970ger Jahren?

Die 1970er Jahre brachten die Diskussion in die Öffentlichkeit. Die National Academy of Science warnten als große Organisation der Wissenschaft vor einer Erwärmung. Der US-amerikanische Klimatologe Stephen Schneider und wenige andere warnten dagegen vor einer Eiszeit. Auch der britische Astronomieprofessor Fred Hoyle erklärte, die nächste Eiszeit sei nicht nur möglich, sondern komme bestimmt. Man solle die Ozeane erwärmen, um dem Trend entgegenzuwirken. Die Annahme basierte auf der Hypothese des neuseeländischen Forschers Alexander Wilson. Danach führe der Treibhauseffekt zu mehr Schneefällen am Südpol. Der dortige kilometerdicke Eisschild werde durch die Niederschläge derart an Dicke zunehmen, dass er ins Rutschen komme. Eisschollen würden von seinen Rändern abbrechen und aufs Meer treiben. Dort würde es die Wassertemperatur um mehrere Grad senken und durch seine weiße Farbe das Reflexionsvermögen erhöhen. Diese Vorgänge hätten für eine allgemeine Abkühlung gesorgt und auf der nördlichen Hemisphäre Eiszeiten ausgelöst. Die extrem kalten Winter 1977 bis 1979 ließen die Menschen an die Prognosen glauben. Auf diese Warnung verweisen heutige Klimaskeptiker. Damals hätten Forscher vor der Kälte gewarnt, heute vor der Hitze. Also würden sie doch nur Panik machen. Doch die Wissenschaftler zogen damals ihre Annahmen mangels Beweisen bald wieder zurück. Außerdem gibt es heute einen Konsens über die Klimaentwicklung, damals nicht. Das stellten drei Wissenschaftler unter Leitung von Thomas Peterson vom National Climatic Data Center fest. Dazu untersuchten sie Anfang 2008 71 Fachartikel aus der Zeit von 1965 bis 1979. Davon sagten 7 sinkende Temperaturen voraus, 20 gleichbleibende und 44 steigende. Die Ergebnisse veröffentlichten sie im Fachmagazin „Bulletin of the American Meteorological Society“. In Deutschland griff der damals beliebte Professor Heinz Haber das kontroverse Thema in einer Fernsehsendung für die Jugend auf und warnte vor einer kommenden Erwärmung. Eine Abkühlung werde es nicht geben.

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4 Quellen und Entwicklung der Spurengase

4.1 Spurengase allgemein

4.1.1 Quelle

Tabelle: Quellen der Treibhausgase weltweit, nach Wirtschaftszweigen:

Quelle Anteil
Strom- und Wärmeerzeugung 24,6
Veränderung der Landnutzung 18,2
Landwirtschaft 13,5
Verkehr (ohne Luftverkehr) 11,9
Industrie 10,4
Kraftstoffverbrauch (ohne Verkehr) 9,0
Emissionen von flüchtigen Stoffen 3,9
Abfall 3,6
Industrielle Prozesse 3,4
Luftverkehr 1,6

Quelle: WRI, 2005

Tabelle: Anteil unterschiedlicher Treibhausgase an den gesamten, von Menschen verursachten Emissionen in CO2 Äquivalenten (2004)

Treibhausgas Anteil in Prozent
Kohlendioxid aus fossilen Kraftstoffen 56,6 %
Kohlendioxid aus Entwaldung, Zersetzung von Biomasse usw. 17,3 %
Kohlendioxid aus anderen Quellen 2,8 %
Methan 14,3 %
Distickstoffoxid 7,9 %
FKW 1,1 %

Quelle: 4. Sachstandsbericht des IPCC (ARA4) von 2007 (Intergovernmental Panel on Climate Change - Fourth Assessment Report - Climate Change 2007: Synthesis Report, Longer Report - Topic 2 - Seite 2

Tabelle: Anteil unterschiedlicher Wirtschaftszweige an den gesamten, von Menschen verursachten Emissionen in CO2 Äquivalenten (2004)

Wirtschaftszweig Anteil in Prozent
Energie 25,9 %
Industrie 19,4 %
Forstwirtschaft 17,4 %
Landwirtschaft 13,5 %
Transport 13,1 %
Private und kommerzielle Gebäude 7,9 %
Abfall und Abwasser 2,8 %

Quelle: 4. Sachstandsbericht des IPCC (ARA4) von 2007

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4.1.2 Treibhauspotenziale

Das globale Treibhauspotenzial (englisch global warming potential, GWP) sagt etwas darüber aus, wie viel wirksamer der Treibhauseffekt ist, der vom jeweiligen Gas ausgeht. Es handelt sich um einen relativen Wert, dessen Bezugsgröße das Potenzial des Kohlendioxids ist (GWP des Kohlendioxids = 1). Grundlage der Gewichtung sind die GWP, die das Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) 1995 für einen Zeithorizont von 100 Jahren (a) festlegte. Sie stehen in der zweiten Spalte „1995 IPCC GWP 100 a“.

Spurengas Formel Treibhaus-Potenzial
(GWP) für unterschiedliche Zeithorizonte berechnet		 Anteil in der Atmosphäre
in Prozent		 Anteil an den globalen Emissionen 2004
in Prozent		 Strahlungs-
antrieb in Watt pro Quadratmeter
(W/m2)		 Verweildauer in der Atmosphäre in Jahren (a)
1995 IPCC GWP
100 a		 20 a 100 a 500 a
Treibhausgase
Wasserdampf, nicht vom IPCC erfasst H2O - - - - 0,001 % - - -
Kohlenstoffdioxid CO2 1 1 1 1 0,0314 % 76,7 %, davon
56,6 % fossil		 1,66 (1,49 bis 1,83) nicht definierbar
Methan CH4 211
72 25 7,6 0,0002 % 14,3 % 0,48 (0,43 bis 0,53) 8,4 a - 12 a
Distickstoff-monoxid (Lachgas) N2O 310 289 298 153 0,00005 % 7,9 % 0,16 (0,14 bis 0,18) 114 a
Substanzen unter dem Montreal Protokoll
CFC-11 CCl3F 3.800 6.730 4.750 1.620       45
CFC-12 CCl2F2 8.100 11.000 10.900 5.200       100
CFC-13 CClF3   10.800 14.400 16.400       640
CFC-113 CCl2FCClF2 4.800 6.540 6.130 2.700       85
CFC-114 CClF2CClF2   8.040 10.000 8.730       300
CFC-115 CClF2CF3   5.310 7.370 9.990       1.700
Halon-1301 CBrF3 5.400 8.480 7.140 2.760       65
Halon-1211 CBrClF2   4.750 1.890 575       16
Halon-2402 CBrF2CBrF2   3.680 1.640 503       20
Carbon tetrachloride CCl4 1.400 2.700 1.400 435       26
Methyl bromide CH3Br   17 5 1       0,7
Methyl chloroform CH3CCl3   506 146 45       5
HCFC-22 CHClF2 1.500 5.160 1.810 549       12
HCFC-123 CHCl2CF3 90 273 77 24       1,3
HCFC-124 CHClFCF3 470 2.070 609 185       5,8
HCFC-141b CH3CCl2F   2.250 725 220       9,3
HCFC-142b CH3CClF2 1.800 5.490 2.310 705       17,9
HCFC-225ca CHCl2CF2CF3   429 122 37       1,9
HCFC-225cb CHClFCF2CClF2   2.030 595 181       5,8
Hydroflourkarbonate
HFC-23 CHF3 11.700 12.000 14.800 12.200       270
HFC-32 CH2F2 650 2.330 675 205       4,9
HFC-125 CHF2CF3 2.800 6.350 3.500 1.100       29
HFC-134a CH2FCF3 1.300 3.830 1.430 435       14
HFC-143a CH3CF3 3.800 5.890 4.470 1.590       52
HFC-152a CH3CHF2 140 437 124 38       1,4
HFC-227ea CF3CHFCF3 2.900 5.310 3.220 1.040       34,2
HFC-236fa CF3CH2CF3 6.300 8.100 9.810 7.660       240
HFC-245fa CHF2CH2CF3   3.380 1.030 314       7,6
HFC-365mfc CH3CF2CH2CF3   2.520 794 241       8,6
HFC-43-10mee CF3CHFCHFCF2CF3 1.300 4.140 1.640 500       15,9
Perflourierte Verbindungen
Schwefelhexaflourid SF6 23.900 16.300 22.800 32.600       3.200
Stickstofftriflourid NF3   12.300 17.200 20.700       740
PFC-14 CF4 6.500 5.210 7.390 11.200       50.000
PFC-116 C2F6 9.200 8.630 12.200 18.200       10.000
PFC-218 C3F8 7.000 6.310 8.830 12.500       2.600
PFC-318 c-C4F8 8.700 7.310 10.300 14.700       3.200
PFC-3-1-10 C4F10 7.000 6.330 8.860 12.500       2.600
PFC-4-1-12 C5F12   6.510 9.160 13.300       4.100
PFC-5-1-14 C6F14 7.400 6.600 9.300 13.300       3.200
PFC-9-1-18 C10F18   >5.500 >7.500 >9.500       >1.000
Triflourmethyl Schwefel-pentaflourid SF5CF3   13.200 17.700 21.200       800
Flourierte Ether
HFE-125 CHF2OCF3   13.800 14.900 8.490       136
HFE-134 CHF2OCHF2   12.200 6.320 1.960       26
HFE-143a CH3OCF3   2.630 756 230       4,3
HCFE-235da2 CHF2OCHClCF3   1.230 350 106       2,6
HFE-245cb2 CH3OCF2CHF2   2.440 708 215       5,1
HFE-245fa2 CHF2OCH2CF3   2.280 659 200       4,9
HFE-254cb2 CH3OCF2CHF2   1.260 359 109       2,6
HFE-347mcc3 CH3OCF2CF2CF3   1.980 575 175       5,2
HFE-347pcf2 CHF2CF2OCH2CF3   1.900 580 175       7,1
HFE-356pcc3 CH3OCF2CF2CHF2   386 110 33       0,33
HFE-449sl C4F9OCH3   1.040 297 90       3,8
HFE-569sf2 C4F9OC2H5   207 59 18       0,77
HFE-43-10pccc124 CHF2OCF2OC2F4OCHF2   6.320 1.870 569       6,3
HFE-236ca12 CHF2OCF2OCHF2   8.000 2.800 860       12,1
HFE-338pcc13 CHF2OCF2CF2OCHF2   5.100 1.500 460       6,2
Perflourpolyether
PFPMIE CF3OCF(CF3) CF2OCF2OCF3   7.620 10.300 12.400       800
Hydrokarbonate und andere Verbindungen
Dimethylether CH3OCH3   1 1 <<1       0,015
Methylene chloride CH2Cl2   31 8,7 2,7       0,38
Methyl chloride CH3Cl   45 13 4       1,0
FCKW und H-FKW insgesamt 1,1 % 0,34 (0,31 bis 0,37) 12 a für H-FCKW

Quellen:
GWP: 1 oder ohne hochgestellte Ziffer: IPCC NAP II 2006 über Greenpeace. Die Werte in der zweiten Spalte sind die offiziell vom IPCC verwendeten. Auch Greenpeace übernimmt sie in der Broschüre „Plan B“. Die Veg Climate Alliance bevorzugt dagegen den GWP für einen Zeithorizont von 20 Jahren. Die anderen GWP nennt die Technical Summary der Arbeitsgruppe I des IPCC, 2007 zusätzlich.
GWP des Methan: Der Wert von 21 wird auch in der Technical summary der Arbeitsgruppe I des IPCC genannt. Die Fernsehdokumentation A global warming nennt einen Wert von 26, der sich vielleicht auf einen anderen Zeithorizont bezieht. Christian-Dietrich Schönwiese, Klimatologie, 2003, gibt 24,5 an, was wahrscheinlich der Erkenntnisstand des Weltklimaberichts von 2001 ist. Keppler, 2007 spricht von einem GWP von 23.
Anteil Atmosphäre: Gösta H Liljequist, Konrad Cehak, Allgemeine Metorologie, 1984
Anteil Emissionen: Fact sheet: The need for mitigation, United Nations Framework Convention on Climate Change, 2007
Strahlungsantrieb: 4. Sachstandsbericht des Weltklimarates (IPCC)
Verweildauer: Spurengase mit hohem Anteil: Susan Solomon, Dahe Qin, Martin Manning und andere, Climate Change 2007, The Physical Science Basis, Frquently Asked Questions, PDF Dokument des IPCC, 2007, andere Spurengase: Technical Summary der Arbeitsgruppe I des IPCC, 2007

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4.1.3 Entwicklung weltweit

Dazu stellt 4. Sachstandsbericht des IPCC 2007 fest,

  • dass der größte Zuwachs an Treibhausgasemissionen zwischen 1970 und 2004 aus den Bereichen Verkehr, Energie und Industrie stamme, während die Emissionen aus Gebäuden, der Forst- und Landwirtschaft weniger stark zugenommen haben.
  • dass der höhere Verbrauch durch Bevölkerungs- (69%) und Einkommenszuwachs (77%) die Effekte der Energieeinsparungen durch mehr Energieeffizienz (-33%) überstiegen haben.
  • dass sich der Langzeittrend zu geringeren Kohlendioxidemissionen pro Energieeinheit sich nach 2000 umgekehrt habe.
  • dass die globalen Emissionen von Kohlendioxid, Methan und Distickstoffoxid seit 1750 infolge menschlicher Aktivitäten merklich zugenommen habe.
  • dass nun Daten weit zurückliegender vorindustrieller Werte aus Eisbohrkernen vorliegen, die viele tausend Jahre umfassen.
  • dass die Kohlendioxid- und Methankonzentrationen von 2005 bei weitem die der letzten 650.000 Jahre übersteigen.

Die Konzentrationen von Kohlendioxid, Methan, Flourchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) und Distickstoffmonoxid blieben über 10.000 Jahre stabil. In den vergangenen 200 Jahren stiegen sie plötzlich rapide an. (Collins, 2007)

Selbst wenn Emissionen sofort beendet würden, würden erhebliche Mengen der bislang freigesetzten Spurengase in der Atmosphäre bleiben. Je länger sie fortgesetzt werden, desto länger wird es eine erhöhte Spurengaskonzentration geben. (Sartorius, 2005)

Die Ergebnisse der Bohrkerne des EPICA Projektes zeigen, dass die Konzentration der Treibhausgase Kohlendioxid, Methan und Lachgas in den letzten 650.000 Jahren nie so hoch waren wie in unserer Zeit, in der der Mensch künstlich Treibhausgase in die Atmosphäre abgibt. (EPICA, 2008)

Dabei ist der Kohlendioxidgehalt in der Vergangenheit eng an die Temperaturänderungen der Antarktis, beziehungsweise des Südozeans gekoppelt. Unter anderem waren in den Warmzeiten vor 450.000 Jahren die Temperaturen und Kohlendioxid-Konzentrationen geringer als in der heutigen Warmzeit, dem Holozän. Auch die Temperaturänderungen in der letzten Eiszeit weisen diese Kopplung auf, wobei langsamere Temperaturänderungen in der Antarktis eng mit schnellen eiszeitlichen Klimaschwankungen im Nordatlantikraum verknüpft waren. Diese Verknüpfung wird durch den Wärmetransport des Ozeans zwischen Nord- und Südatlantik verursacht. (EPICA, 2008)

Tabelle: Gesamte Treibhausgas-Konzentration in der Erdatmosphäre (2007)

Zeit Treibhausgas-Konzentration
vorindustriell 278 ppm
1990 350 ppm
2005 381 ppm

Quelle: Fact sheet: The need for mitigation, United Nations Framework Convention on Climate Change, 2007

Tabelle: Entwicklung der weltweiten von Menschen verursachten Treibhausgasemissionen in Milliarden Tonnen CO2 Äquivalenten pro Jahr

Jahr Emissionen
in Milliarden Tonnen CO2 Äquivalenten pro Jahr (Gt/a)
1970 28,7 Gt/a
1980 35,6 Gt/a
1990 39,4 Gt/a
2000 44,7 Gt/a
2004 49,0 Gt/a

Quelle: 4. Sachstandsbericht des IPCC (ARA4) von 2007

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4.1.4 Entwicklung in Deutschland

4.1.4.1 Übersicht

Tabelle: Zeitnahprognose für das Jahr 2008
Zusammenfassung - Angaben als Gesamtemissionen in Treibhausgas-Äquivalenten

Treibhausgase 2007 Veränderung 2008
Millionen Tonnen Millionen Tonnen Prozent Millionen Tonnen
Kohlendioxid 841,2 -9,4 -1,1 831,8
Methan 42,55 0,03 0,1 42,58
Lachgas 55,9 -3,0 -5,4 52,8
HFC's 11,1 0,50 4,5 11,6
PFC's 0,53 -0,03 -5,3 0,50
SF6 5,57 0,15 2,8 5,72
Gesamt 956,8 -11,8 -1,2 945,0

Quelle: Berechnungen des Umweltbundesamtes auf der Grundlage der Veröffentlichungen der Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen des Statistischen Bundesamtes und Expertenschätzungen

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4.1.4.2 Entwicklung 2007

Der Gesamtausstoß aller Treibhausgase sank in Deutschland im Jahr 2007 gegenüber 2006 um etwa 24 Millionen Tonnen (minus 2,4 Prozent). Damit lag die Gesamtemission mit 981,3 Millionen Tonnen CO2-Äquivalenten erstmalig unterhalb der Milliardengrenze. Insgesamt hat Deutschland seit 1990 seine Treibhausgasemissionen bis Ende 2007 um 20,4 Prozent gesenkt. Dies ergibt sich aus der Nahzeit-Prognose des Umweltbundesamtes für die Treibhausgasemissionen 2007. Auf den ersten Blick scheint Deutschland also nur noch Zehntelprozentpunkte von seinem Ziel entfernt zu sein, seine Treibhausgasemissionen um 21 Prozent gegenüber 1990 zu mindern.

Dauerhaft können die Emissionen nur durch eine zügige Umsetzung des „Integrierte Klima- und Energiepaketes der Bundesregierung“ sinken, stellte das Umweltbundesamt fest. 2007 war beim Kohlendioxidausstoß durch Heizungen der warme Winter und in der Wirtschaft die Kaufzurückhaltung wegen der Mehrwertsteuererhöhung die Ursache. Das sind einmalige Effekte. Ob der Winter 2008 ebenso mild wird, wird sich zeigen.

Die Berechnungen des UBA basieren auf Angaben der Veröffentlichungen zum „Energieverbrauch in Deutschland 2007“ der Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen sowie zum „Bruttoinlandsprodukt 2007 für Deutschland“ des Statistischen Bundesamtes. Das UBA ermittelte die Emissionen mit Hilfe vereinfachter Berechnungsverfahren und Expertenschätzungen. Endgültige Aussagen zu den CO2 –Emissionen des Jahres 2007– auch mit Angaben zu den verschiedenen Emittentengruppen – sind voraussichtlich erst nach Veröffentlichung detaillierter Angaben zum Energieverbrauch Mitte dieses Jahres möglich. Die Treibhausgasemissionen für 2007 werden endgültig erst Anfang 2009 veröffentlicht.

Die Nahzeitprognosen für den Ausstoß von Kohlendioxid und die anderen Treibhausgase im Jahr 2007 stehen als Tabelle unter
http://www.umweltbundesamt.de/uba-info-presse/2008/pdf/pd08-016-1.pdf

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4.1.4.3 Entwicklung 2008

Der Gesamtausstoß aller Treibhausgase in Deutschland ist im Jahr 2008 gegenüber dem Vorjahr um fast 12 Millionen Tonnen gesunken; das ist ein Rückgang um 1,2 Prozent. Die Gesamtemissionen liegen bei 945 Millionen Tonnen CO2-Äquivalenten - und damit im Zielkorridor des Kyoto-Protokolls: Danach muss Deutschland seine jährlichen Treibhausgasemissionen im Durchschnitt der Jahre 2008 bis 2012 um 21 Prozent mindern (bezogen auf das Basisjahr 1990). Nach den jetzt vorliegenden Nahzeit-Prognosen des Umweltbundesamtes (UBA) hat Deutschland im Jahr 2008 bereits im ersten Jahr dieses Zielkorridors seine Verpflichtungen erfüllt und 23,3 Prozent Minderung erreicht.

Dazu erklärte Bundesumweltminister Sigmar Gabriel: "Selbst wenn man unterstellt, dass vermutlich 1 bis 2 Prozentpunkte dieses Rückgangs der Wirtschaftskrise geschuldet sind, so belegen die neuen Zahlen doch, dass unsere Klimaschutzpolitik greift. Deutschland ist Vorreiter beim Klimaschutz und hat die Kyoto-Ziele bereits drei Jahre vor der Ziellinie erreicht. Um die nun bis 2020 notwendigen Minderungen zu erreichen, müssen wir den bewährten Kurs mit dem Ausbau der Erneuerbaren Energien und der Steigerung der Energieeffizienz fortsetzen und verstetigen."

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4.1.4.4 Entwicklung 2009

Gesamtentwicklung. Der Gesamtausstoß aller Treibhausgase ist in Deutschland nach ersten Berechnungen des Umweltbundesamtes (UBA) im Jahr 2009 gegenüber 2008 um etwa 80 Millionen Tonnen gesunken. Das ist ein Rückgang um 8,4 Prozent. Gegenüber 1990 senkte Deutschland seine Treibhausgas-Emissionen bis Ende 2009 danach um 28,7 Prozent. Insbesondere im Industriebereich und im verarbeitenden Gewerbe gingen die Emissionen um 20 Prozent zurück.

Stellungnahmen. Bundesumweltminister Norbert Röttgen sagte hierzu: „Der Rückgang der Emissionen liegt vor allem an der Wirtschaftskrise. Unser Ziel heißt jedoch Wachstum durch Klimaschutz. Deswegen werden wir den Ausbau der Erneuerbaren Energien und die Förderung der Energieeffizienz weiter forcieren, denn nur dies garantiert dauerhaften Klimaschutz und fördert zugleich das Wirtschaftswachstum.“ In Anbetracht dieser Auswirkungen der ökonomischen Krise ist die Beachtung des Klimaschutzes bei allen Maßnahmen zum wirtschaftlichen Wiederaufschwung besonders bedeutsam.

UBA-Präsident Jochen Flasbarth erklärte dazu: „Gerade dieser überproportionale Rückgang sollte auch als Chance genutzt werden. Wir müssen bei der wiederanspringenden Wirtschaftsentwicklung den Treibhausgas-Ausstoß noch stärker vom Energieverbrauch entkoppeln. Der Rückgang der Energienachfrage zeigt ja, wie stark Energieeinsparung wirken könnte. Nur durch die weitere Umsetzung der beschlossenen sowie weiterer effizienzsteigernden und emissionssenkenden Maßnahmen der Klima- und Energiepolitik kann ein deutlicher Wiederanstieg der Emissionen beim Überwinden der ökonomischen Krise vermieden und somit das Ziel der Bundesregierung – Minderung der Treibhausgas-Emissionen um 40 Prozent bis 2020 – erreicht werden.“ Dies betreffe alle Bereiche – die Effizienzsteigerungen, den Ausbau der Nutzung der erneuerbaren Energieträger, Gebäudesanierung sowie weitere konkrete Minderungsmaßnahmen.

Ursachen. Ursache dieses stärksten Rückganges der Treibhausgas-Emissionen seit Bestehen der Bundesrepublik Deutschland ist der Industriebereich, vor allem die energieintensiven Branchen. Da diese Bereiche deutlich weniger Strom nachfragte, gingen auch die Emissionen aus der Stromproduktion der Energieversorger zurück. Die CO2-Emissionen aus Haushalten und dem Gewerbe-, Handels-, und Dienstleistungssektor dagegen gingen gar nicht und nur in geringem Umfang zurück. Hier zeigten sich die Auswirkungen der Krise kaum. Auch die „Abwrackprämie“ für alte Pkw wirkte sich im Jahr 2009 nur wenig auf die Treibhausgasausstoß des Verkehrs aus.

Anteil des Kohlendioxids. Entscheidend für den spürbaren Rückgang war der Kohlendioxidausstoß. Mit etwa 87 Prozent hat er auch 2009 unverändert den größten Anteil an den deutschen Treibhausgasemissionen. Er sank um 68 Millionen Tonnen oder 8,2 Prozent gegenüber dem Vorjahr, der Primärenergieverbrauch insgesamt aber nur um 6,5 Prozent. Das liegt an einer Änderung in den Anteilen der eingesetzten Brennstoffe. Die Nutzung der Steinkohle zum Beispiel sank überproportional um 18,1 Prozent. Der Energieverbrauch der emissionsrelevanten Brenn- und Kraftstoffe sank um 7,3 Prozent.

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5 Berechnungsgrundlagen für die Entwicklung der Spurengase

Die Berechnungen des UBA basieren auf Angaben der Veröffentlichungen zum "Energieverbrauch in Deutschland 2008" der Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen und zum "Bruttoinlandsprodukt 2008 für Deutschland" des Statistischen Bundesamtes sowie Verbandsinformationen und Expertenschätzungen. Das UBA ermittelte die Emissionen mit Hilfe vereinfachter Berechnungsverfahren. Aussagen zu den CO2-Emissionen der verschiedenen Emittentengruppen sind voraussichtlich erst nach Veröffentlichung detaillierter Angaben zum Energieverbrauch Mitte dieses Jahres möglich. Die detaillierten Ergebnisse der Treibhausgasemissionen werden erst Anfang 2010 veröffentlicht.

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Einige Quellen

Collins, 2007: William Collins, Robert Colman, James Haywood, Martin R. Manning, Philip Mote, Die Wissenschaft hinter dem Klimawandel, in: Spektrum der Wissenschaft Oktober 2007, Seite 72ff

EPICA, 2008: Europäisches Eiskernprojekt EPICA erhält Descartes-Preis der Europäischen Union, Pressemitteilung, Alfred Wegener Institut, 12. März 2008

IPCC, 2007: 4. Sachstandsbericht des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), 2007, (Weltklimabericht)

Klimaschutz: Treibhausgasemissionen im Jahr 2007 um 2,4 Prozent gesunken, Pressemitteilung 016/2008, Umweltbundesamt, Dessau-Roßlau, 10.03.2008

Klimaschutz: Treibhausgasemissionen 2008 auf tiefstem Stand seit 1990, Pressemitteilung, Nr. 095/09, Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) und Umweltbundesamt, Berlin, 29.03.2009

NAP II, 2006: NAP II, 2006, Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU): Nationaler Allokationsplan 2008-2012 für Deutschland (NAP II), Berlin, 28.06.2006

Sartorus, 2005: Dr. Rolf Sartorius, Globaler Klimawandel, Broschüre, Umweltbundesamt, April 2005

Schönwiese, 2003: Christian-Dietrich Schönwiese, Klimatologie, Stuttgart, 2003

Schwarte, 2010: Dr. Christiane Schwarte, Klimaschutz: Treibhausgas-Emissionen im Jahr 2009 um 8,4 Prozent gesunken, Pressemitteilung Nr. 30/10, Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) und Umweltbundesamt, Berlin, 5.3.2010

Technical Summary der Arbeitsgruppe I des IPCC, 2007, AR4WG1_Print_TS.pdf

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Autor

Autor: Jörg Wieprzeck
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Aktualisierungen

17.06.2009: Artikel angelegt

22.06.2009: Tabellen ergänzt, weitere Quellenangaben, Text ergänzt.

05.08.2009: Tabelle der Spurengase ergänzt

09.03.2010: Die Treibhausgasemissionen Deutschlands sind 2009 um 8,4 Prozent im Vergleich zu 2008 gesunken.

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