Kohlendioxid

Ich habe in den letzten Tagen mit einem amerikanischen E-Mail Partner über die Klimaerwärmung diskutiert. Typisch amerikanisch meint er dass wenn die Folgen auf uns zurollen man sicher eine Technologie hat um ihnen zu begegnen und alle Vorhersagen bislang sich auch in anderen Bereichen als Falsch erwiesen haben. Nun das kann so sein, dass man den Lebensstandard halten kann, doch Folgen für die erde und die Natur wird die Klimaerwärmung in jedem Falle haben. Zeit einmal sich mit dem Spurengas Kohlendioxid zu beschäftigen.

Kohlendioxid ist eigentlich ein ziemlich seltenes Gas. Derzeit gibt es 381 ppm (parts per Million oder 0.381 %) Kohlendioxid in der Atmosphäre. Als Wert für die vorindustrielle Zeit gilt einer von 280 ppm. Der Mensch hat also die Konzentration um lediglich 40 % geändert. doch diese 40 % haben schon Folgen für das Klima. Das steht fest, auch wenn die Berechnungen verschiedener Modelle über den Einfluss des Kohlendioxids auseinander gehen. Wahr ist auch, dass dieser Wert nicht immer so niedrig war. Im Gegenteil Kohledioxid ist sicher eines der Gase mit der größten Schwankungsbreite in der Erdgeschichte.

Die ursprüngliche Erdatmosphäre bestand zu einem großen Teil aus Wasserdampf, Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff. Der Anteil an Kohlendioxid betrug damals 10 %, lag also 30 mal höher als heute. Seitdem ist der Gehalt durch die biologische Aktivität laufend geringer geworden. Es gibt eine Reihe von "Senken" für Kohlendioxid Darunter versteht man Prozesse die Kohlendioxid der Atmosphäre entziehen. Gäbe es diese nicht, so bliebe der Gehalt durch den Kreislauf: Pflanzen nehmen Kohlendioxid auf, bauen Biomasse auf, die Biomasse verrottet oder wird von Tieren gefressen und als Kohlendioxid ausgeatmet – konstant.

So bestehen Erdöl, Erdgas und Kohle aus fossilen Pflanzen. Dadurch wird der Kohlenstoff der einmal aus der Atmosphäre und damit dem Kohlendioxid entstammte aus dem Kreislauf entzogen. Die Menge ist enorm: Sie beträgt etwa 1200 Milliarden tonnen, das meiste davon in Form von Kohle. Die Menge des atmosphärischen Kohlendioxids ist mit 800 Milliarden ist im Vergleich dazu viel geringer.

Noch bedeutender ist aber das im Wasser gelöste Kohlendioxid. 38000 Milliarden Tonnen befinden sich darin. In der Tat könnte sich der Treibhauseffekt verstärken wenn durch die Erwärmung ein Teil dessen ausgast (1 % würde schon reichen um den Gehalt in der Erdatmosphäre um 50 % anzuheben).

Noch viel mehr Kohlenstoff wurde aus dem System entnommen durch Organismen die ein Kalkskelett bilden. Die Kreidefelsen aus Dover bestehen aus vielen fossilen Kleinlebewesen. Dazu kommt ausgeschiedener Kalk aus dem Wasser bedingt durch p.H. Änderungen bedingt durch Photosyntheseaktivität. Die Menge davon ist gigantisch, zusammen mit dem Ölschiefer etwa 75.000.000.000 Milliarden Tonnen. Die gesamte Biosphäre hat mit 3800 Milliarden Tonnen dagegen ein Klacks.

Im Laufe der Erdgeschichte hat daher der Anteil des Kohlendioxids sehr stark geschwankt, denn wie man leicht aus diesen Zahlen entnehmen kann ist das atmosphärische Kohlendioxid nur die Spitze eines Reservoirs, allerdings im Gegensatz zu den Senken hochgradig beweglich, d.h. die Mittlere Zeit die ein Molekül in der Atmosphäre zubringt ist sehr kurz und liegt zwischen 5 und 200 Jahren. Im Vergleich dazu beträgt die Aufenthaltsdauer eines Moleküls im Ozean zehntausende von Jahre und bei Sedimenten sind es Millionen von Jahren.

Trotzdem hängt unser Klima wesentlich von diesen kleinen Mengen an Kohlendioxid ab. Heute sind es 100 ppm mehr als vor 200 Jahren. In der Eiszeit waren es 100 ppm weniger – und dies reichte aus um die Temperatur um einige Grad abzusenken. Schauen wir dazu auf die beiden Grafiken. Die niedrigsten Temperaturen gab es vor 20,140, 260, 340 und 430.000 Jahren. die niedrigsten Kohlendioxidkonzentrationen vor 25, 140-160, 270 und 350.000 Jahren – eine direkte Kohärenz ist gegeben. Das gilt auch für die Warmzeiten. Noch eines sollte uns warnen: Heute ist der Gehalt höher als vor 125000 Jahren, dem Höhepunkt der letzten Warmzeit, als es in Europa z.B. Nilpferde, Elefanten und andere Tiere gibt die es heute nur in den Subtropen gibt.

Natürlich wird es nicht dabei bleiben: Wir emittierend derzeit sehr viel Kohlendioxid, mehr als die Pflanzenwelt aufnehmen kann. Pflanzen nehmen derzeit etwa 1/4 der weltweiten Kohlendioxid Produktion auf. Doch durch die höheren Temperaturen wachsen sie auch schneller, und nehmen mehr Kohlendioxid auf – leider gelangt es natürlich wenn die Pflanzen verwesen oder gefressen werden wieder in die Atmosphäre nur etwas zeitverzögert. Doch langfristig wird mehr Kohlendioxid durch kalkbildende Organismen wieder dem Kreislauf entzogen – dummerweise geht das eher im Bereich von Tausenden von Jahren …