Atmosph?rische Treibhausgas-Konzentrationen

Bedingt durch seine hohe atmosph?rische Konzentration ist Kohlendioxid nach Wasserdampf das wichtigste Klimagas. Die globale Konzentration von Kohlendioxid ist seit Beginn der Industrialisierung um gut 44 % gestiegen. Demgegenüber war die Kohlendioxid-Konzentration in den vorangegangenen 10.000 Jahren ann?hernd konstant. Konzentrationen weiterer Treibhausgase tragen ebenfalls zum Klimawandel bei.

Inhaltsverzeichnis

 

Kohlendioxid

Durch das Verbrennen fossiler Energietr?ger (wie zum Beispiel Kohle und Erd?l) und durch gro?fl?chige Entwaldung wird Kohlendioxid (CO2) in der ⁠Atmosph?re⁠ angereichert. Diese Anreicherung wurde durch die Wissenschaft unzweifelhaft nachgewiesen.

Die weltweite Kohlendioxid-Konzentration lag im Jahr 2019 bei 409,83 ⁠ppm⁠ Kohlendioxid. Ein ⁠ppm⁠ entspricht einem Molekül Kohlendioxid pro einer Million Moleküle trockener Luft. Hinzu kommen Konzentrationen weiterer Treibhausgase, die ebenfalls zum weltweiten ⁠Klimawandel⁠ beitragen.

Die Auswertung von Messungen der atmosph?rischen Kohlendioxid-Konzentration an den Messstationen des Umweltbundesamtes Schauinsland (Südschwarzwald) und auf der Zugspitze für das Jahr 2015 hat gezeigt, dass in diesem Jahr die Konzentration an beiden Stationen im Jahresdurchschnitt erstmals über 400 ppm lag. Zum Vergleich: Die Kohlendioxid-Konzentration aus vorindustrieller Zeit lag bei etwa 280 ppm. Auf Deutschlands h?chstem Gipfel sind die Messwerte besonders repr?sentativ für die Hintergrundbelastung der Atmosph?re, da die Zuspitze h?ufig in der unteren freien Troposph?re liegt und somit weitestgehend unbeeinflusst von lokalen Quellen ist. Im Jahr 2019 stieg der Jahresmittelwert auf der Zugspitze auf 411,4 ppm (siehe Abb. ?Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosph?re (Monatsmittel)“).

Lange Messreihen ergeben ein zuverl?ssiges Ma? für den globalen Anstieg der Kohlendioxid-Konzentration. Dank ihrer Genauigkeit erm?glichen sie es, den Effekt der Verbrennung fossiler Brennstoffe von natürlichen Konzentrations-Schwankungen zu unterscheiden. Auf dieser Grundlage kann die langfristige Ver?nderung des Kohlendioxid-Vorrats in der Atmosph?re mit Klimamodellen genauer analysiert werden. W?hrend in den 1950er-Jahren der j?hrliche Anstieg auf Mauna Loa im Mittel noch bei 0,55 ppm Kohlendioxid lag, stieg der Welttrend in den vergangenen 15 Jahren im Mittel auf 2,24 ppm/Jahr, in Mauna Loa auf 2,29 ppm/Jahr. Gegenüber den 1950er-Jahren wurde damit der globale Kohlendioxid-Anstieg ann?hernd vervierfacht.

Das Diagramm zeigt die steigende Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosph?re. Demnach wird die globale Kohlendioxid-Konzentration von der WMO im Dezember 2018 mit rund 410 Molekülen pro Millionen Moleküle trockener Luft angegeben.
Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosph?re (Monatsmittel)
Quelle: Umweltbundesamt u.a. Diagramm als PDF
 

Methan

Bis 2018 stieg die weltweite Methan-Konzentration bis etwas über 1869 ⁠ppb⁠ (Jahresmittelwert in parts per billion: ein Molekül Methan pro einer Milliarde Moleküle trockener Luft).

An der Messstation Zugspitze wurde für 2019 ein Jahresmittelwert von 1938,5 ppb gemessen (siehe Abb. ?Methan-Konzentration in der ⁠Atmosph?re⁠ (Monats- und Jahresmittelwerte)“).

Das Diagramm zeigt die Methan-Konzentration in der Atmosph?re. Ende 2018 stieg sie weltweit bis auf 1880 Moleküle Methan pro einer Milliarde Moleküle trockener Luft.
Methan-Konzentration in der Atmosph?re (Monats- und Jahresmittelwerte)
Quelle: Umweltbundesamt u.a. Diagramm als PDF
 

Lachgas

Weltweit lag die Lachgas-Konzentration im Jahr 2018 bei über 331,1 ⁠ppb⁠ (Jahresmittelwert in parts per billion: ein Molekül Lachgas pro einer Milliarde Moleküle trockener Luft).

An der Messstation Zugspitze wurde für 2019 ein Jahresmittelwert von 332,7 ppb gemessen (siehe Abb. ?Lachgas-Konzentration in der ⁠Atmosph?re⁠ (Monatsmittelwerte)“).

___
* 1ppbV = 10?? = 1 Teil pro Milliarde = 0,000000001 %, angegeben als Molenbruch
** Umweltbundesamt: Schauinsland, Zugspitze
World Data Centre for Greenhouse Gases: Mace Head Forschungsstation in Irland, AGAGE Project
World Meteorological Organization: Welttrend

Lachgas-Konzentration in der Atmosph?re (Monats- und Jahresmittelwerte)
Quelle: Umweltbundesamt u.a. Diagramm als PDF
 

Beitrag langlebiger Treibhausgase zum Treibhauseffekt

Die langlebigen Treibhausgase leisteten 2019 einen Beitrag zur globalen Erw?rmung (NOAA 2019) von insgesamt 3,141 W/m2. Verglichen mit dem Stand von 1990 ergibt dies eine Zunahme von fast 45,1 %. In der Summe bilden Kohlendioxid (CO2), Methan, Lachgas und die halogenierten Treibhausgase diesen ⁠Treibhauseffekt⁠. Dabei leistet atmosph?risches CO2 mit 66,1% den vom Menschen in erheblichem Umfang mit verursachten Hauptbeitrag zur Erw?rmung des Erdklimas. In Folge dieser Klimaerw?rmung nimmt dann der sehr mobile und wechselnd wirkende Wasserdampf in der ⁠Atmosph?re⁠ zu, der hinsichtlich der Erw?rmung im Vergleich zu CO2 deutlich potenter ist. Atmosph?risches CO2 aber bleibt der vom Menschen verursachte Hauptantrieb.

Wie stark die verschiedenen langlebigen Klimagase im Einzelnen zur Erw?rmung beitragen, ist in der Abbildung ?Beitrag zum Treibhauseffekt durch Kohlendioxid und langlebige Treibhausgase 2020“ zu sehen. Der gr??te Anteil dabei entf?llt auf Kohlendioxid mit etwa 66,1 %, gefolgt von Methan mit 16,4 %, Lachgas mit 6,4 %, und den halogenierten Treibhausgasen insgesamt mit 11 %.

Das Diagramm zeigt den Beitrag der Treibhausgase zum Treibhauseffekt. Kohlendioxid tr?gt mit 66,1 Prozent dazu bei, Methan mit 16,4 Prozent, Lachgas mit 6,4 Prozent, die halogenierten-Gase teilen sich mit 11 Prozent den Rest.
Beitrag zum Treibhauseffekt durch Kohlendioxid und langlebige Treibhausgase 2020
Quelle: National Centers for Environmental Information (NOAA) Diagramm als PDF
 

Obergrenze für die Treibhausgas-Konzentration

Um die angestrebte Zwei-Grad-Obergrenze der atmosph?rischen Temperaturerh?hung mit einer Wahrscheinlichkeit von mindestens 66 % zu unterschreiten, müsste die gesamte ⁠Treibhausgas⁠-Konzentration (Kohlendioxid, Methan, Lachgas und F-Gase) in der ⁠Atmosph?re⁠ bis zum Jahrhundertende bei rund 450 ⁠ppm⁠ Kohlendioxid-?quivalenten stabilisiert werden. Dabei ist eine kurzfristige überschreitung dieses Konzentrationsniveaus m?glich (IPCC-Synthesebericht)

2019 lag die gesamte Treibhausgas-Konzentration bei 500 ⁠ppm⁠ Kohlenstoff-?quivalenten (siehe Abb. ?Treibhausgas-Konzentration in der Atmosph?re“). Um die angestrebte Stabilisierung zu erreichen, müssen die globalen Treibhausgas-Emissionen gesenkt werden. In den meisten Szenarien des Welt-Klimarates (IPCC) entspricht dies einer Menge von weltweiten Treibhausgas-Emissionen zwischen 30 und 50 Milliarden Tonnen (Mrd. t) Kohlendioxid-?quivalenten im Jahr 2030. Im weiteren Verlauf bis 2050 müssten die Emissionen weltweit zwischen 40 % und 70 % unter das Niveau von 2010 gesenkt werden und bis Ende des Jahrhunderts auf nahezu null sinken. Dazu sind verbindliche Zielsetzungen im Rahmen einer globalen Klimaschutzvereinbarung erforderlich.

Im Dezember 2015 vereinbarte die Staatengemeinschaft auf der 21. Vertragsstaatenkonferenz unter der Klimarahmenkonvention (COP21) das ⁠Klimaschutz⁠-übereinkommen von Paris. Darin ist zum ersten Mal in einem v?lkerrechtlichen Abkommen verankert, dass die durchschnittliche globale Erw?rmung auf deutlich unter zwei Grad begrenzt werden soll. Darüber hinaus sollen sich die Vertragsstaaten bemühen, den globalen Temperaturanstieg m?glichst unter 1,5 Grad zu halten. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen die Treibhausgas-Emissionen sobald wie m?glich abgesenkt werden. In der zweiten H?lfte des Jahrhunderts soll eine globale Balance der Quellen und Senken von Treibhausgas-Emissionen (Netto-Null-Emissionen) erreicht werden. Das bedeutet de facto die Dekarbonisierung der Weltwirtschaft und damit einen Ausstieg aus der Nutzung fossiler Energietr?ger. Enorme Anstrengungen sind notwendig, um dieses Ziel zu erreichen, und zwar nicht nur in Deutschland, sondern in allen Staaten, insbesondere den Industrienationen. Zur Erreichung der Klimaziele hat Deutschland das Klimaschutzprogramm 2030 verabschiedet.

Das Diagramm zeigt die Treibhausgas-Konzentration in der Atmosph?re durch eine Kurve an. Diese steigt kontinuierlich an und lag 2019 bei 500 parts per million.
Treibhausgas-Konzentration in der Atmosph?re
Quelle: NOAA Earth System Research Laboratory Diagramm als PDF

Wir danken der Nationalen Administration für die Ozeane und die ⁠Atmosph?re⁠ (NOAA Global ⁠Monitoring⁠ Division) in Boulder, USA und dem Scripps Institut für Ozeanography, La Jolla, USA für die CO2-Daten des GAW Globalobservatoriums von Mauna Loa, Hawaii, sowie dem Mace Head GAW Globalobservatorium, Irland und dem AGAGE Projekt für die Lachgasdaten.