1. Der Treibhauseffekt -- Weber, 1991 -

1. Der Treibhauseffekt:

Willkommen zum Leben auf der Erde

Wenn wir das Wort Treibhauseffekt hören, ist unsere erste Reaktion: steigende Fluten, sengende Hitze, schmelzende Gletscher, globale Katastrophe. Denn so wird es uns im Fernsehen, im Rundfunk, in der Zeitung und in den aufgeschreckten Nacherzählungen unserer Bekannten und Nachbarn dargeboten. Überraschenderweise ist jedoch der Treibhauseffekt die Ursache dafür, daß sich unser Planet aus einem unbewohnbaren Stück Eis in unsere gelegentlich doch recht wohnliche Erde, so wie wir sie heute kennen, verwandeln konnte.

Da Sie so viel Schlechtes über den Treibhauseffekt gehört haben, fragen Sie sich vielleicht: Wie kann das sein? Nun, wir müssen unterscheiden zwischen dem natürlichen Treibhauseffekt, der die klimatischen Bedingungen auf der Erde geschaffen hat, wie wir sie heute kennen, und dem zusätzlichen, vom Menschen gemachten Treibhauseffekt, der als Folge verschiedener menschlicher Aktivitäten auftreten soll. Bevor wir diesen zusätzlichen Treibhauseffekt näher betrachten - denn er interessiert uns eigentlich nur, da er angeblich so schreckliche Konsequenzen nach sich zieht - wenden wir uns zunächst dem natürlichen Treibhauseffekt zu. Wir stellen uns zuerst die Frage: Wodurch werden denn nun die Temperatur auf der Erde und unser heutiges Klima bestimmt? Können wir diese Frage zur Zufriedenheit beantworten, dann verstehen wir bereits einigermaßen, wie der Treibhauseffekt - ob natürlich oder vom Menschen gemacht - funktioniert.

Könnte es auf der Erde so sein wie auf der Venus?

Die Wissenschaft hat eine Reihe von Faktoren ermittelt, die Einfluß auf die Entwicklungsgeschichte eines Planeten und sein jeweiliges Klima ausüben. Drei von ihnen sind dabei besonders maßgeblich:

1. Die astronomischen Eigenschaften des Planeten, wie z.B. sein Abstand von der Sonne;
2. Seine physikalischen Eigenschaften, z.B. seine Größe und Umdrehungsgeschwindigkeit;
3. Seine chemischen Eigenschaften, besonders die Zusammensetzung seiner Atmosphäre.

Jeder wird zustimmen, daß der Abstand von der Sonne wahrscheinlich der wichtigste Faktor ist: Je geringer der Abstand eines Planeten von der Sonne ist, desto mehr Sonnenstrahlung empfängt er, und um so wärmer wird es an seiner Oberfläche sein. Danach fallen aber schon die beiden nächsten Faktoren ins Gewicht, also seine Größe und chemische Zusammensetzung, vor allem die seiner Atmosphäre. Diese beiden Faktoren hängen jedoch eng miteinander zusammen. Denn die Anziehungskraft des Planeten hängt von seiner Größe - oder, genauer gesagt, von seiner Masse - ab. Ist nämlich ein Planet so klein und leicht, daß seine Anziehungskraft keine Atmosphäre halten kann, gäbe es auf ihm, wie etwa auf unserem Trabanten Mond, kein Klima. Denn ohne Atmosphäre entwickelt sich kein Klima.

Die Fähigkeit eines Planeten, eine Atmosphäre zu halten, hängt aber auch noch von seiner Nähe zur Sonne ab: Angenommen, ein Planet könnte in einem vorgegebenen Abstand von der Sonne eine Atmosphäre halten, dann könnte er diese Fähigkeit verlieren, wenn er näher an die Sonne heranrückte. Die mit größerer Sonnennähe zunehmende Wärme könnte seine Atmosphäre in den Weltraum "verdunsten" lassen. Wenn sich dieser Planet allerdings weiter von der Sonne entfernte, könnte seine Atmosphäre kondensieren oder sogar gefrieren. Sie würde sich dann auf seiner Oberfläche niederschlagen und aufhören, als Atmosphäre in Erscheinung zu treten.

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Folgende Beispiele mögen die Bedeutung der astronomischen und physikalischen Faktoren für den Bestand der Atmosphäre eines Planeten veranschaulichen.

Merkur ist z.B. ein Planet, der zu klein und wegen seiner Sonnennähe zu heiß ist, um eine Atmosphäre zu halten. Venus ist etwa so groß wie die Erde, liegt der Sonne aber sehr viel näher. Auf ihr ist es viel wärmer als auf der Erde. Daran ist aber nur zum Teil die größere Sonnennähe schuld, auch die andere chemische Zusammensetzung ihrer Atmosphäre wirkt dahin. Unser Planet Erde hat eine vorgegebene Position im Sonnensystem und bestimmte astronomische, physikalische und chemische Eigenschaften. Aus alledem kann man relativ einfach die Temperatur an seiner Oberfläche berechnen. Man muß nur noch den solaren Strahlungsfluß berücksichtigen, der die Erde erreicht. Die vorliegenden Daten führen zum Ergebnis, es herrsche an der Erdoberfläche eine Temperatur von etwa -18° C. Dies wäre für ein Leben in der Form, wie wir es auf der Erde kennen, sicherlich zu kalt. Im Grunde wäre bei dieser Durchschnittstemperatur Leben hier überhaupt nicht möglich.

Die tatsächlich gemessene Temperatur beträgt im Durchschnitt etwa +15° C. liegt also gut 33° über der errechneten Temperatur. Der Unterschied kommt dadurch zustande, daß unser Planet eine Atmosphäre besitzt, und zwar von einer Zusammensetzung, wie wir sie zur Zeit kennen. Die Fähigkeit der Atmosphäre, das Klima auf der Erde so zu erwärmen, daß Leben möglich und für uns angenehm ist, hat der Treibhauseffekt zustande gebracht.

Die Analogie zu einem Treibhaus stellt sich ein, weil die Atmosphäre wie die Glasscheiben eines Treibhauses die Sonnenstrahlung zwar hereinläßt, so daß sie den Boden erwärmen kann, aber verhindert, daß die Wärme wieder nach außen entweicht. Die Analogie zum "Treibhaus" ist physikalisch nicht ganz richtig, daher benutzen viele Wissenschaftler sie auch nur ungern. Für unsere Überlegungen ist das aber unerheblich, und so führen wir sie trotzdem an, weil sie in dieser Form sehr verbreitet ist und die Öffentlichkeit sich an sie gewöhnt hat. Die tatsächliche

Größenordnung des Treibhauseffektes, d.h. der Grad der Erwärmung, ergibt sich aus der chemischen Zusammensetzung der Erdatmosphäre. Schauen wir uns also diejenigen atmosphärischen Bestandteile näher an, die hier eine Rolle spielen!

Da geraten wir zuerst an den Wasserdampf als wichtigstes Treibhausgas. Wasserdampf allein trägt schon etwa 26° C zum gesamten Treibhauseffekt von 33° C bei. Nur für die restlichen 7° tragen andere Spurengase die Verantwortung. Unter ihnen ist das wichtigste das Kohlensäuregas, Kohlendioxid oder CO2.

Die wichtige Rolle der Spurengase

Vielleicht fragen Sie sich jetzt: Wie kommt es eigentlich, daß nur Wasserdampf und Spurengase nennenswert zum Treibhauseffekt beitragen, nicht aber die Hauptbestandteile der Atmosphäre, nämlich Stickstoff und Sauerstoff? (s. dazu Tab. 1, Zusammensetzung der Atmosphäre) Um diese Frage abzuklären, wird es nun für einen Augenblick etwas komplizierter. Wir müssen nämlich kurz in die Welt der molekularen Struktur der einzelnen Gase, die in der Erdatmosphäre auftreten, eindringen und die Frage beantworten, welche Unterschiede bei ihnen im Hinblick auf den Treibhauseffekt zu beachten sind.
Jede Materie, also auch ein Gasmolekül, gibt, wenn sie selbst warm ist, Wärmestrahlung an eine kältere Umgebung ab. Das Spektrum dieser Strahlung, d.h. die Strahlungsenergie, die bei einer bestimmten Wellenlänge abgegeben wird, hängt von der jeweiligen Temperatur der Materie ab. Die Wellenlänge, bei der das Maximum an Wärmestrahlung auftritt, ist umgekehrt proportional zur Temperatur: Je heißer die Materie, desto kürzer die Wellenlänge. Die Strahlung, die wir von der Sonne empfangen, ist relativ kurzwellig, denn die Oberflächentemperatur der Sonne ist im Vergleich zur Erde sehr hoch. Aus dem umgekehrten Grund ist die von der Erde ausgehende Wärmestrahlung relativ langwellig.

[Tabelle 1: Zusammensetzung der Erdatmosphäre]

Die Strahlung, die die Sonne abgibt und die wir an der Erdoberfläche empfangen, wird von der Oberflächentemperatur der Sonne, also der Sonnenatmosphäre bestimmt. Ebenso wird die Strahlung, die von der Erde ausgeht und die ein Beobachter im Weltall empfangen würde, von der Erdatmosphäre ausgesandt: Die Moleküle der verschiedenen Gase, aus denen die Atmosphäre besteht, befinden sich in dauernder Bewegung. Sie vibrieren und rotieren in einer Weise, die durch ihre jeweilige Molekülstruktur genau vorgegeben ist. Sie entnehmen die hierfür notwendige Energie aus dem sie umgebenden Strahlungsfeld.

Der springende Punkt, auf den es ankommt, ist der, daß jedes Molekül wegen seiner besonderen molekularen Eigenschaften für seine Bewegung nur die Strahlungsenergie eines oder einiger weniger schmaler, genau definierter Spektralbereiche verwenden kann. Ihre besonderen molekularen Eigenschaften hindern die Moleküle eines Treibhausgases also daran, die eingestrahlte kürzerwellige Sonnenstrahlung in nennenswertem Umfang für ihre Mo-

Abb. 1: Wellenlängenbereiche der terrestrischen Strahlung und Absorptionsbänder verschiedener Spurengase
Quelle; Nach Ramanathan und Mitarbeitern, 1987; U.S. Dept. of Energy Report DOE / FE-164

lekularbewegungen zu verwenden, d.h. diese Strahlung zu absorbieren. Sie können nur die von der Erde abgegebene, längerwellige Strahlung, die für die Temperaturen der Erdatmosphäre charakteristisch ist, absorbieren. Durch die Absorption und Weitergabe der irdischen Wärmestrahlung verhindern sie, daß die Wärmeenergie der Erde ins Weltall abgestrahlt werden kann. Diesen Vorgang meint man, wenn man vom "Treibhauseffekt" spricht.

Der größte Teil unserer Erdatmosphäre besteht aus Stickstoff- und Sauerstoffmolekülen. Ihnen fehlt eine nennenswerte Spektralregion im langwelligen Bereich. Daher können sie die terrestrische (also die für die Erde typische) Strahlung nicht absorbieren und sind infolgedessen keine bedeutenden Treibhausgase. Das sogenannte terrestrische Spektrum und diejenigen Regionen in ihm, in denen die Treibhausgase wirken, sind in Abb. 1 gezeigt. Dort können wir sehen, in welchem Maße unsere Atmosphäre die Strahlung, die von unserem Planeten abgegeben wird, durchläßt und in welchem Maße sie diese festhält. Wissenschaftler nennen diese Eigenschaft "opak". Die Abbildung zeigt weiterhin, in welchem Spektralbereich der natürliche Treibhauseffekt wirkt, der unsere gegenwärtigen, recht wirtlichen Bedingungen auf der Erde erhält.

Bevor wir uns dem zusätzlichen, durch menschliche Aktivitäten verursachten Treibhauseffekt zuwenden, gibt es einen weiteren Punkt zu beachten. Er ist von Interesse, wenn man herausfinden will, welchen Beitrag ein bestimmtes Gas zum Treibhauseffekt beisteuert: Aufgrund der molekularen Struktur der beteiligten Gase kommt es vor, daß es im Spektrum Regionen gibt, in denen verschiedene Gase gleichzeitig wirken. So kommt es zu Überlappungen, und es wird schwierig, den Treibhausbeitrag der einzelnen Gase deutlich voneinander zu trennen.

Dies ist besonders bei Wasserdampf der Fall, der ja nun gerade das wichtigste Treibhausgas ist. Der Wasserdampfgehalt der Atmosphäre ist je nach Region, Jahreszeit oder nach der Höhe in der Atmosphäre sehr verschieden. Diese Variationsbreite unterscheidet ihn von fast allen anderen Treibhausgasen, die in der Regel recht gut in der Atmosphäre vermischt sind und kaum räumlichen und jahreszeitlichen Schwankungen unterliegen. Demzufolge kann man erwarten, daß das Ausmaß der Überlappung zwischen den einzelnen Treibhausgasen, aber auch die Größenordnung des natürlichen Treibhauseffektes selbst, sehr stark von dem jeweiligen Feuchtigkeitsgehalt der Luft abhängt. Man kann vermuten, daß der natürliche Treibhauseffekt dort am ausgeprägtesten ist, wo man den höchsten Wasserdampfgehalt findet, und am schwächsten dort, wo die Luft am trockensten ist.

Und so ist es auch. Wo aber findet man auf der Erde die höchsten Wasserdampfkonzentrationen? Um das herauszubekommen, müssen wir zusätzlich noch berücksichtigen, daß die Wasserdampfmenge, die von der Atmosphäre gehalten werden kann, ohne daß sie zu Wolken oder Regen kondensiert, von der jeweils herrschenden Temperatur abhängt. Hierbei gilt die Faustregel: Bei jedem Temperaturanstieg um 10° C kann die Luft doppelt so viel Wasserdampf aufnehmen. Demzufolge sollte der natürliche Treibhauseffekt in den Tropen und in solchen Regionen stark sein, wo wir bei hohen Temperaturen und guter Vegetation oder reichlichem Oberflächenwasser

eine hohe Luftfeuchtigkeit vorfinden. Der Blick auf die Landkarte zeigt uns, daß dies über den tropischen Ozeanen und besonders über dem westlichen, tropischen Pazifik der Fall sein muß. In den USA wären diese Regionen die Golfküste, Florida und der Südosten, in Afrika das Kongobecken.

In Wüstenregionen treffen wir zwar hohe Temperaturen an, aber bis auf gelegentliche Ausnahmen nur sehr geringe Wasserdampfgehalte. Deswegen erwarten wir dort auch nur einen relativ schwach ausgeprägten natürlichen Treibhauseffekt. Dann nimmt der Treibhauseffekt rasch mit der Höhe ab, da dort die Temperaturen schnell sinken und mit ihnen der Wasserdampfgehalt der Luft. Der größte Teil der durch den Wasserdampf am Boden verursachten Erwärmung hat dann auch in den untersten 1,5 km der Atmosphäre seinen Ursprung.

Der natürliche Treibhauseffekt ist ebenfalls in den kalten Regionen der Erde recht klein, wie z.B. in der Arktis. Dort kann die Luft schon wegen der großen Kälte nur sehr wenig Wasserdampf aufnehmen (s. Abb. 2, Seite 27).

Folgerichtig ist der Treibhauseffekt im Winter auch kleiner als im Sommer.

Kurz gesagt, wenn man den Wasserdampfgehalt der Luft erhöht, erhöht man den natürlichen Treibhauseffekt. Jedoch gibt es hier Grenzen. Man weiß, daß die Luft in den Tropen in den unteren Luftschichten bereits so stark mit Wasserdampf angereichert ist, daß die Absorptionsbereiche im Spektrum nahezu gesättigt sind. Deswegen kann hier weder ein Anstieg des Wasserdampfgehaltes der Luft noch eine Zunahme irgendwelcher Treibhausgase, die sich mit Wasserdampf im Wärmestrahlungsspektrum überlappen, den Treibhauseffekt so erhöhen, daß die Temperaturen in Bodennähe dadurch noch weiter steigen.

In der freien Troposphäre, der Region zwischen zwei und zehn Kilometern Höhe, sehen die Verhältnisse etwas anders aus. Dort ist die Luft kälter und wasserdampfärmer. Aber schon jetzt können wir festhalten, daß wir bei weiterer Zunahme von treibhausrelevanten Spurengasen in den unteren Luftschichten der Tropen die geringsten Temperaturzunahmen zu erwarten haben.

Um noch ein besseres Gefühl für die Wirkung des natürlichen Treibhauseffekts zu bekommen, betrachten wir folgende Situation: Für Temperaturschwankungen zwischen Tag und Nacht ist die Sonneneinstrahlung der ausschlaggebende Faktor. Im Sommer ist es an einem wolkigen Tag im allgemeinen viel kühler als an einem sonnigen. Nehmen wir einmal an, wir hätten an zwei verschiedenen Orten die gleiche Menge Sonnenschein. Der eine Ort sei sehr trocken, der andere dagegen sehr feucht. Welchen Unterschied in der täglichen Temperaturschwankung nähme man zwischen ihnen wahr? Der wasserdampfarme Ort erwärmt sich während des Tages etwa genauso stark wie der wasserdampfreiche, kühlt sich aber während der Nacht erheblich stärker ab. Den Unterschied besorgt der Treibhauseffekt des Wasserdampfes. Er wirkt während der Nacht wie ein "Schutzschild", eine Art Daunendecke. An dem trockenen Ort fehlt so etwas. Deswegen schwanken die Temperaturen zwischen Tag und Nacht in der Sahara so stark, während sich die Nacht im tropischen Regenwald kaum abkühlt.

Das Beispiel legt nun den Schluß nahe, der zusätzliche Treibhauseffekt der Klimakatastrophe führe dazu, daß sich die Temperaturen während der Nacht nicht mehr so deutlich abkühlen können. Dafür gibt es, wie wir später sehen werden, tatsächlich einige Hinweise. Zunächst wollen wir aber festhalten, daß der "Schutzschild" des natürlichen Treibhauseffektes verhindert, daß sich die Erde zu stark abkühlt. Er ist daher für unser gegenwärtiges Klima verantwortlich.

Löcher im Treibhaus-Schutzschild

Dieser Schutzschild hat allerdings von Natur aus ein paar Löcher oder Ventile, durch die Wärmestrahlung von der Erde entweicht. Durch sie kann die Erde sozusagen Wärme ablassen und sich so abkühlen, daß sie die Temperatur genau auf dem gegenwärtigen Niveau hält. Diese "Löcher" zeigen sich als die "Lücken" in Abb. 1.

Nun betritt der menschengemachte Treibhauseffekt die Bühne. Denn aufgrund menschlicher Aktivitäten (diese gängige Formulierung haben Sie sicher schon einmal im Zusammenhang mit dem Treibhauseffekt gehört) werden bestimmte Spurengase in die Atmosphäre abgelassen und häufen sich dort an. Wie es der böse Zufall und ihre molekularen Eigenschaften wollen, absorbieren sie gerade dort Wärmestrahlung, wo sich die Löcher im Schutzschild befinden. Mit anderen Worten, sie stopfen die Ventile im Schutzschild zu und verhindern, daß die von unserer Erde und ihrer Atmosphäre ausgehende Wärmestrahlung in den Weltraum entweicht. Die Wärme bleibt da und macht uns darüber hinaus noch zu schaffen: Sie bewirkt nämlich die vielzitierte "beängstigende" Erwärmung von Erde und Atmosphäre. Das ist, in Kurzfassung, die wesentliche Theorie hinter dem in Verruf geratenen Treibhauseffekt.

Die Einzelheiten sind leider ein wenig komplizierter. Um sie zu erläutern, muß man wissen, wie das Gesamtsystem von Atmosphäre, Ozean und Eis auf einen Anstieg der Wärmestrahlung als Folge des Treibhauseffekts reagiert. Wir werden uns damit weiter unten auseinandersetzen. Gegenwärtig wollen wir uns mit der Feststellung zufrieden geben, daß die Menge der Wärmestrahlung, die zusätzlich absorbiert werden kann, recht unsicher ist. Aber sie ist immer noch die am besten bekannte Variable der ganzen Angelegenheit. Die Unsicherheiten ergeben sich vor allem aus den oben beschriebenen Überlappungen, die natürlich in Abhängigkeit des in der Luft jeweils vorhandenen Wasserdampfes wechseln. Daher sind sinnvolle Aussagen in diesem Zusammenhang nur möglich, wenn die geographische Lage, die Jahreszeit und die jeweilige Höhenlage in der Atmosphäre berücksichtigt werden. Gleichermaßen wichtig sind Überlappungsregionen zwischen den verschiedenen Spurengasen selbst. Denn mangelhafte Kenntnis der Art und Weise, wie und welche Wärmespektren von den einzelnen Treibhausgasen jeweils absorbiert werden, kann leicht zu großen Fehlern in der berechneten Treibhausstrahlung führen.

Während wir also den allgemeinen Schluß ziehen können, daß ein Anstieg der Spurengaskonzentration dazu rühren wird, daß mehr Wärmestrahlung in der Atmosphäre absorbiert werden wird, ist es recht schwierig, die genaue Größenordnung dieses Anstieges abzuschätzen. Noch schwieriger wird es vorherzusagen, wie das Klima darauf reagieren wird. Abgesehen davon, daß es zu einer durchschnittlichen Erwärmung von Erde und Atmosphäre kommen dürfte, besteht eine beträchtliche Unsicherheit darin anzugeben, wie, wo und zu welchem Grad in den einzelnen Klimazonen die Durchschnittstemperatur ansteigen wird.

Akteure im Treibhaus-Drama

Bevor wir die möglichen Auswirkungen des verstärkten Treibhauseffekts auf das Klima genauer unter die Lupe nehmen, werden wir uns erst einmal denjenigen Gasen und menschlichen Aktivitäten zuwenden, die einen Beitrag dazu leisten, die "Löcher" im atmosphärischen Schutzschild – von denen oben die Rede war – zu stopfen. Wir werden das in mehreren Schritten tun. Wir werden
1. die beteiligten Gase und diejenigen menschlichen Aktivitäten dingfest machen, die zu ihrem Ausstoß führen;
2. untersuchen, wieviel davon in der Vergangenheit abgegeben wurde und wo die Gase in der Zwischenzeit geblieben sind;
3. abwägen, wie sich der Ausstoß dieser Gase entwickeln wird;
4. den Beitrag untersuchen, den sie zum Treibhauseffekt beisteuern, und zwar in der Vergangenheit, der Gegenwart und in Zukunft.

In Tab. 2 sind diejenigen Spurengase aufgeführt, die als "klimarelevant" gelten, die also einen Beitrag zum Treibhauseffekt leisten. Sie zeigt auch den geschätzten Anteil der einzelnen Gase am zusätzlichen Treibhauseffekt,

Tabelle 2: Zusammenfassung wichtiger Eigenschaften von Treibhausgasen. Quelle: Nach IPCC, 1990.

wenn man den gegenwärtigen Ausstoß beibehält. Weiterhin führt Tab. 2 noch einen Begriff mit Namen "Global Warming Potential" (GWP) ein. Hierbei handelt es sich um den zusätzlichen Treibhauseffekt, der durch ein Kilogramm des jeweiligen Gases bewirkt wird, wenn er über einen festgelegten Zeithorizont aufsummiert wird. Das GWP wird in bezug auf CO2 ausgedrückt.

Der relative Beitrag eines Gases zum Treibhauseffekt ändert sich mit der Zeit wegen der unterschiedlichen Lebensdauer der Gase: Sind sie kurzlebig, nimmt ihre Bedeutung im Vergleich zu CO2 ab, leben sie lange, bleibt der Beitrag hoch oder nimmt noch zu. Bei der Konstruktion dieses Denkgerüstes - um mehr handelt es sich nicht - wurden jedoch eine Reihe von Annahmen gemacht, die einer kritischeren Betrachtung nicht unbedingt standhal-

ten. Dies gilt insbesondere für die Lebensdauer eines CO2 -Moleküls, die mit 100-200 Jahren angegeben wird. Sie ist unrealistisch hoch angesetzt worden. Die Lebensdauer von Methan ist ebenfalls umstritten. Deswegen sehen wir davon ab, den Beitrag der einzelnen Treibhausgase auf der Grundlage der GWPs zu definieren und verwenden hier die "spezifischen Treibhauspotentiale" (s. Tab. 2).

Allgemein lassen sich diese Gase in zwei Untergruppen einteilen:
1. Gase, die bereits ein natürlicher Bestandteil unserer Atmosphäre sind, aber aufgrund menschlicher Aktivitäten vermehrt anfallen, und
2. Gase, die natürlicherweise nicht in unserer Atmosphäre auftreten, sondern ausschließlich ein Produkt oder Nebenprodukt verschiedener industrieller Aktivitäten sind.

1. Natürlich auftretende Spurengase
Kohlendioxid (CO2)
Das erste Spurengas, dem wir unsere Aufmerksamkeit zuwenden wollen, ist das Kohlendioxid. Es ist ein natürlicher Bestandteil unserer Atmosphäre und bei weitem das wichtigste der Gase, mit denen wir uns befassen müssen. In Tab. 2 sind die Spurengasgehalte als Mischungsverhältnis angegeben, nämlich als Teile des Spurengases pro Teile Luft. Man benutzt dabei das Maß "ppm". 1 ppm bedeutet ein Teil Spurengas pro eine Million Teile Luft. Offensichtlich haben wir es in der Tat mit sehr geringen Konzentrationen zu tun.

Die gegenwärtige Konzentration von CO2 beträgt etwa 350 ppm. Seit 1958, als man begann, genaue Messungen durchzuführen, ist sie etwa um 35 ppm gestiegen. Der gesamte Anstieg, seit die Menschheit CO2 durch verschiedene Aktivitäten in die Atmosphäre gepustet hat, beläuft sich auf etwa 70 ppm. Verantwortlich dafür waren in erster Linie die Nutzung fossiler Energieträger: Kohle, Öl, Gas und Holz und auch die Vernichtung von Wald-

Tabelle 3: CO2-Emmisionen durch verschiedene Energieträger incl. der geschätzten Emissionen Ende der 1980er Jahre. Quelle: IEA, 1990, 1991.

flächen. Da CO2 nach Wasserdampf den Löwenanteil des Treibhauseffekts ausmacht - obwohl der genaue Anteil weiterhin wissenschaftlich ungeklärt und daher umstritten ist - konzentriert sich die Debatte häufig darauf, wie man die CO2-Emissionen senken könnte, d.h. wie man die Nutzung fossiler Energie verringert. Die Waldrodung sollte man dabei allerdings nicht vergessen. Die Debatte beschränkt sich allerdings nicht nur auf CO2.

Tab. 3 gibt einen Überblick darüber, wie die einzelnen fossilen Energieträger, darunter auch die Waldvernichtung am CO2-Ausstoß beteiligt sind. Ebenfalls aufgeführt sind die spezifischen CO2-Emissionen der einzelnen Energieträger pro Einheit gewonnener Energie. Es handelt sich hierbei um die gegenwärtig gebräuchlichsten Abschätzungen.

Die gesamte Freisetzung von CO2 durch die Nutzung fossiler Energieträger seit Mitte des 19. Jahrhunderts ist recht gut dokumentiert und in Abb.3, S. 27 dargestellt. Der geschätzte Beitrag durch die Waldvernichtung ist erheblich unsicherer, und der in Abb. 3 gezeigte Wert sollte als ein vorläufiger angesehen werden - er stellt aber nichts-

destoweniger die beste verfügbare Schätzung dar. Der Anteil der Waldvernichtung an den gesamten CO2-Emissionen seit 1850 beläuft sich demnach auf gar nicht so unerhebliche 40%. In den zurückliegenden Jahrzehnten setzte die Brandrodung sogar ca. 50% der Menge CO2 die durch fossile Energieträger insgesamt in die Atmosphäre gebracht wurde, zusätzlich frei.

Der allgemein recht gleichmäßige Anstieg der durch fossile Energieträger verursachten Emissionen erfuhr während der beiden Weltkriege dieses Jahrhunderts einige Einschnitte. Ein weiterer liegt in der Zeit der Weltwirtschaftskrise in den 30er Jahren. Schließlich erkennt man noch einen Einschnitt in der Zeit der Energiekrisen der 70er Jahre. In jüngster Zeit hat die Nutzung fossiler Energieträger wieder zugenommen und erreicht nun, Anfang der 90er Jahre, etwas mehr als 6 Milliarden Tonnen (6 Gt) Kohlenstoff pro Jahr. Die Nutzung fossiler Energie wird im allgemeinen in t Kohlenstoff ausgedrückt, wobei diese Zahl immer kleiner als die verbrauchte Menge Kohle oder Öl ist, denn außer dem Kohlenstoff enthält sie auch noch nicht-kohlenstoffhaltige Komponenten.

Die jährliche Zuwachsrate der Kohlenstoffemissionen lag nach dem Zweiten Weltkrieg zunächst bei etwa 4% und etwas unter 2% zwischen den Jahren 1973 und 1980. Nach der zweiten Ölkrise in den Jahren 1979 - 1981 nahmen die Emissionen sogar leicht ab.

Die frühe Nutzung der fossilen Energieträger Ende letzten und Anfang dieses Jahrhunderts beschränkte sich meist auf die Kohle. Sie wurde nach dem Zweiten Weltkrieg zunächst langsam und dann immer schneller durch das Erdöl verdrängt. Dann kam die Nutzung des Erdgases hinzu und stieg ebenfalls, vor allem in den letzten Jahren, kontinuierlich an. Seit der ersten Ölkrise im Jahre 1973 und besonders nach der zweiten 1979, ging die Bedeutung des Öls langsam zurück, während die Kohle wieder an Boden zu gewinnen begann, was sie in früheren Jahrzehnten verloren hatte. Erst nach dem Verfall der Ölpreise im Jahre 1986 stieg auch der Anteil des Öls wieder an.

Wenn wir uns nun den Anteil einzelner Länder an den weltweiten CO2-Emissionen anschauen (s. Abb. 4), dann stellt sich heraus: Die USA sind mit einem Anteil von 24% der größte Emittent, ihr folgen die Sowjetunion mit 19%, Westeuropa (d.h. die zwölf EG-Länder) mit 14%, die Volksrepublik China mit 9% und Japan sowie das wieder-vereinigte Deutschland mit jeweils etwa 5%. Diese Länder zusammen blasen etwa 70% oder mehr als zwei Drittel der künstlichen CO2-Emissionen weltweit in die Luft. Die Industrieländer tragen also den Löwenanteil zu den globalen Emissionen bei.

Die Länder der Dritten Welt leisten andererseits den größten Beitrag zu den Emissionen durch Brandrodung, die gegenwärtig auf ca. 2 bis 4 Gt pro Jahr geschätzt werden. Der relative Anteil der Industrieländer an der Nutzung fossiler Energien und der CO2-Emissionen ist seit geraumer Zeit zugunsten der Entwicklungsländer und der neu industrialisierten Staaten rückläufig. Beispielsweise hat sich der Anteil dieser Länder wie auch der Entwicklungsländer am Ölverbrauch des Westens zwischen 1973 und 1988 von 15 auf 28 % erhöht.

Abb. 2: Das Sättigungs- Mischungsverhältnis von Wasserdampf in Abhängigkeit von der Temperatur.
Quelle: Nach Anthes und Mitarbeiter, "The Atmosphere", 1978.

Abb. 3: CO-Emissionen durch Nutzung fossiler Energieträger und Freisetzung aus der Biosphäre 1860 bis 1980.
Quelle; World Resources Institute, 1991.

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