Mario Sedlak
Klimawandel
Umweltschutz
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Treibhausgase

Gase mit min. 3 Atomen können so viel Wärmestrahlung absorbieren und aussenden, dass ein Treibhauseffekt entsteht. Den menschengemachten Klimawandel verursachen die folgenden Treibhausgase:

Verursachte momentane Erwärmung
(effektiver Strahlungs­antrieb im Jahr 2019) 		Anteil am menschen-
gemachten Treibhaus-
effekt (2019) 		Durchschnittliche Verweilzeit in der Atmosphäre Erwärmungswirkung in den ersten 100 Jahren nach der Emission (Treibhauspotenzial)
Kohlendioxid 2,16 W/m2 [1] 54% Jahrtausende [2] 1
Methan 0,54 W/m2 14% 9–12 Jahre [3] 30 [4]
Lachgas 0,21 W/m2 5% 109 [5] 273 [5]
Gase mit Fluor, Chlor oder Brom (halogenierte Gase) 0,41 W/m2 10% 0–50 000 Jahre (je nach Gas) 0–25 200
Wasserstoff Keine eigene Treibhauswirkung, aber (derzeit noch geringe) indirekte Wirkung z. B. auf Methan 2 Jahre [6] 6–16 [7]
Anmerkung: Nur menschengemachter Anteil. Als „menschengemacht“ zählt das, was seit vorindustrieller Zeit (1750) an Treibhausgasen durch menschliche Aktivitäten dazugekommen ist. = 1. Spalte dividiert durch die Summe aller erwärmenden menschengemachten Strahlungsantriebe (3,93 W/m2). Es gibt aber auch kühlende menschengemachte Einflüsse. Bezogen auf den netto menschengemachten Strahlungsantrieb (2,72 W/m2) wären die Prozentzahlen größer und in Summe mehr als 100%. Die durchschnittliche Verweilzeit ist nicht die Zeit, wann die Hälfte zerfallen ist. Bei Kohlendioxid ist dieser Unterschied besonders groß, da durch natürliche Vorgänge ein Teil in Jahrzehnten und ein anderer erst in Jahrtausenden abgebaut wird.

Wird auch Global warming potential (GWP) genannt.

Wenn von soundso viel Tonnen Treibhausgasen die Rede ist, dann wurden Mengen von anderen Gasen außer CO2 mit diesen Faktoren multipliziert und anschließend alles zusammengezählt („CO2-Äquivalente“).

Indirekte Wirkungen sind enthalten (soweit bekannt und abschätzbar).

Dass man sich auf 100 Jahre bezieht, ist üblich, aber nicht in jedem Fall sachgerecht.

Indirekte Wirkungen auf andere Ursachen des Klimawandels nicht enthalten
Diese Zahlen sind keine Naturkonstanten, sondern ändern sich je nach Bedingungen in der Atmosphäre und den relevanten Senken (sowie wenn es neue Forschungsergebnisse gibt).

Kurzlebige Treibhausgase

Verursachte momentane Erwärmung
(effektiver Strahlungs-
antrieb im Jahr 2019) 		Anteil am menschen-
gemachten Treibhaus-
effekt (2019) 		Durchschnittliche Verweilzeit in der Atmosphäre Erwärmungswirkung in den ersten 100 Jahren nach der Emission (Treibhauspotenzial)
Ozon (bodennah und in Stratosphäre) 0,47 W/m2 [8] 12% Wochen 2000
Wasserdampf in Stratosphäre (aus dem Zerfall von Methan) 0,05 W/m2 1% Monate[9] 8,5 [10]
bodennaher Wasserdampf Starkes Treibhausgas, aber Konzentration hauptsächlich von Temperatur abhängig. Menschengemachte direkte Wasserdampf-Emissionen sind im Vergleich zur natürlichen Verdunstung vernachlässigbar klein. 10 Tage 0
Stickoxide Ozon-Vorläuferstoffe ohne nennenswerte eigene Treibhauswirkung – aber indirekte Wirkung durch das gebildete Ozon Stunden bis Wochen[11] −28 bis 110
Kohlenmonoxid 2 Monate[12] 2,5–4,5 [13]
flüchtige organische Stoffe (ohne Methan) 5 Stunden bis 60 Tage 1–14 310 (je nach Stoff)
Anmerkung: Aufgrund ihrer Kurzlebigkeit verteilen sich die Gase nicht gleichmäßig in der Atmosphäre. Ihre Klimawirkung ist daher von Zeit und Ort der Emission abhängig. Deshalb werden die Faktoren für ihr Treibhauspotenzial selten benutzt und deren Sinnhaftigkeit wird bezweifelt. Ich habe sie hier dennoch zusammengetragen, um ein Gefühl dafür zu bekommen, ob ihre Vernachlässigung gerechtfertigt ist.

Globale menschengemachte Emissionen

Stand: 2021
Quelle: Bildungsserver-Wiki

CO2-Äquivalente
Kohlendioxid aus Verbrennung fossiler Energie 37 Gt/Jahr 68%
aus Landnutzungsänderungen (Abholzungen, Trockenlegen von Mooren, ...) 3,9 Gt/Jahr 7%
Methan 8,9 Gt/Jahr 16%
Lachgas 2,9 Gt/Jahr 5%
Gase mit Fluor, Chlor oder Brom (halogenierte Gase) 2 Gt/Jahr 4%
Summe: 54,7 Gt/Jahr 100%

Du siehst: Die Treibhausgas-Emissionen stammen überwiegend von Kohlendioxid. Dieses dominiert daher zu Recht die Klimadebatte, auch weil es langlebig ist.

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Kohlendioxid

Quellen

[1] Weltklimarat: Sixth Assessment Report, 2021, The Physical Science Basis, Annex III (PDF), S. 2145 (im PDF S. 7)
[2]

eigene Berechnung anhand

  • Formel in Weltklimarat: Fourth Assessment Report, 2007, The Physical Science Basis, Table 2.14, Fußnote a
  • modifiziert, sodass CO2-Konzentration nicht konstant bei 21,7% bleibt, sondern in 10 000 Jahren 10% erreicht, wie in der Wikipedia angegeben: „Nachdem sich ein Gleichgewicht zwischen der Konzentration zwischen Meeren und Atmosphäre gebildet hat, wird CO2 anschließend über die sehr langsam ablaufende CaCO3-Verwitterung, also die Karbonat-Verwitterung gebunden. David Archer von der Universität Chicago berechnete, dass sich damit selbst nach 10.000 Jahren noch ca. 10 % der ursprünglich zusätzlich eingebrachten Kohlenstoffdioxid-Menge in der Atmosphäre befinden werden.“
[3] Deutsches Umweltbundesamt: Unterschätztes Treibhausgas Methan (PDF), S. 6 – „mittleren Verweildauer von Methan in der Atmosphäre (etwa 9 bis 12 Jahre)“
[4] Deutsches Umweltbundesamt: Unterschätztes Treibhausgas Methan (PDF), S. 9 – „Nach neuerer Forschung ist Methan in der Metrik des GWP-100 sogar 30 mal so klimawirksam wie CO2 (IPCC 2021).“
[5] Weltklimarat: Sixth Assessment Report, 2021, The Physical Science Basis, Supplementary Material to Chapter 7 (PDF), S. 27–38 (Table 7.SM.7)
[6] Deutsches Umweltbundesamt: Ist Wasserstoff treibhausgasneutral? (PDF), S. 3 – „H2-Lebensdauer von ca. 2,2 ± 0,2 Jahren“
[7] Deutsches Umweltbundesamt: Ist Wasserstoff treibhausgasneutral? (PDF), S. 2 – „Erst im Jahr 2022 erschienen zwei Studien von Warwick et al. (2022) und Ocko und Hamburg (2022), welche auch die stratosphärischen Effekte quantifizieren. Diese kommen auf eine Bandbreite des 100-jährigen THPs von 6 - 16“.
[8] Weltklimarat: Sixth Assessment Report, 2021, The Physical Science Basis, Annex III (PDF), S. 2145 (im PDF S. 7) – „O3 includes tropospheric and stratospheric O3, dominated by tropospheric O3. Stratospheric water vapour from methane oxidation is a linear function of the methane ERF“
[9] Ozone and water vapor variability in the polar middle atmosphere observed with ground-based microwave radiometers (PDF), S. 2 – „Water vapor has a chemical lifetime on the order of months in the upper stratosphere and lower mesosphere“
[10]

  • In The indirect global warming potential and global temperature change potential due to methane oxidation (PDF) wird angegeben:

    • 7% des Methans werden in der Stratosphäre abgebaut (im PDF S. 4).
    • Dadurch kommen zum Treibhauspotenzial von Methan 2,7 hinzu (im PDF S. 5, Table 1).
  • D. h. 1 t Methan, das in die Stratosphäre gelangt, hat ein Treibhauspotenzial von 2,7/0,07 = 38,57.
  • Methan zerfällt nach der Reaktionsgleichung CH4 + 4 OH → C + 4 H2O.
  • Jetzt mit den Atommassen gerechnet: 1 t Methan enthält 252 kg Wasserstoff. Der verbindet sich mit weiteren 252 kg Wasserstoff und 4032 kg Sauerstoff zu 4536 kg Wasser.
  • Das Treibhauspotenzial von Wasserdampf in der Stratosphäre ist demnach 38,57/4,536 = 8,5. (Das Treibhauspotenzial eines Gases wird immer auf 1 t dieses Gases bezogen.)
[11] Tropospheric ozone and nitrogen oxides (PDF), S. 7 – „Lifetime of NOx: ~hours near the surface, but 1–2 weeks in upper troposphere.“
[12] Public Health Statement (PDF), S. 2 – „carbon monoxide ... remains in the atmosphere for an average of about 2 months.“
[13] Weltklimarat: Third Assessment Report, 2001, The Scientific Basis, Kapitel 6.12.3.2 – „Table 6.9 shows that the 100-year GWP for CO is likely to be 1.0 to 3.0“ + 1,57 (laut Atomgewichten) wegen nicht berücksichtigter Umwandlung in CO2 („the production of CO2 from oxidised CO can lead to double counting of this CO2 and is therefore not considered here.“)

Seite erstellt am 9.2.2024 – letzte Änderung am 6.3.2024