Wetterthema Kohlendioxid
Wissenswertes zum bedeutenden Treibhausgas
Das nach Wasserdampf zweitwichtigste Treibhausgas Kohlendioxid macht gegenwärtig lediglich etwa 0,04 Prozent der irdischen Atmosphäre aus – wieso kann es sich dann so dramatisch auswirken und gab es in der Vergangenheit nicht auch schon starke Schwankungen in seiner Konzentration?
Durch die Glasscheiben eines Treibhauses gelangen die kurzwelligen Sonnenstrahlen ins Innere. Deren Energie erwärmt die Luft im Gewächshaus. Die Wärmestrahlung wird jedoch vom Glas blockiert und bleibt somit dort gefangen, wo sie erwünscht ist und die Tomaten schneller reifen lässt. Ähnlich, wenn auch etwas komplizierter verhält es sich in der Atmosphäre, denn es gibt Gase, die auch die kurzwellige Sonnenstrahlung absorbieren. Die Ozonschicht in etwa 22 km Höhe filtert beispielsweise einen Großteil der energiereichen UV-B-Strahlung, die bei uns Hautkrebs verursacht.
Jedes Gas in der Atmosphäre filtert charakteristische Wellenlängen des Lichtspektrums. Aufgrund der vorherrschenden Temperatur auf der Erdoberfläche gibt die Erde Wärmestrahlung in einem Wellenlängenbereich zwischen etwa 5 und 50 µm (Millionstel Meter) ab. Und genau in diesem sogenannten Spektralbereich liegen die Absorptionsbanden des CO2, es nimmt also die Strahlung dieser „Farben“ auf und wandelt die erhaltene Energie zum Teil in Wärme um. Jedoch ist CO2 keinesfalls das einzige Treibhausgas. Am weitaus wirksamsten ist der Wasserdampf, der für etwa 88 Prozent des natürlichen Treibhauseffekts verantwortlich ist. Ohne Treibhausgase läge die Temperatur am Erdboden deutlich im Frostbereich.
Wasserdampf und Kohlendioxid ergänzen sich geradezu kongenial bei der Absorption der terrestrischen Ausstrahlung, denn in dem Spektralbereich, wo der Wasserdampf für Wärmestrahlen durchlässig ist, filtert das CO2 und umgekehrt. Deswegen sind der CO2-Gehalt und die Weltmitteltemperatur eng miteinander verknüpft, wie man aus der Analyse von Eisbohrkernen aus Grönland und der Antarktis lernen konnte. Denn im ewigen Eis sind kleine Luftbläschen enthalten, die bis zu mehreren Kilometern tief eingeschlossen in den Eispanzern die Jahrhunderttausende überdauert haben, und in ihnen die Luft aus der damaligen Zeit.
CO2-Konzentration der vergangenen 800.000 Jahre
In den vergangenen 800 Tausend Jahren schwankte die Kohlendioxid-Konzentration zwischen etwa 170 und 300 ppm (parts per million, Teile pro Millionen Teile Luft). Der Rhythmus dieser Schwankungen deckt sich genau mit dem Ablauf kälterer und wärmerer Epochen, den sogenannten Eiszeiten und Zwischeneiszeiten. Vor etwa 11 Tausend Jahren ging die letzte Eiszeit zu Ende und wir befinden uns momentan in einer Zwischeneiszeit, dem sogenannten Holozän, was bis vor etwa 150 Jahren durch eine CO2-Konzentration von etwa 280 ppm charakterisiert war.
Durch die Verbrennung fossiler Energieträger, die seit Jahrmillionen unterirdisch abgelagert, dem natürlichen Kohlenstoffkreislauf entzogen waren, hat sich die CO2-Konzentration auf aktuell 421 ppm erhöht (Stand: 17. Juli 2023). Dies ist das höchste Niveau seit mindestens 800 Tausend, vielleicht sogar seit 20 Millionen Jahren.