FAQ

Wenn die Treibhausgas-Emissionen verringert werden, wie schnell nehmen ihre Konzentrationen in der Atmosphäre ab?

Die Angleichung der Treibhausgaskonzentrationen in der Atmosphäre an verringerte Emissionen hängt von den chemischen und physikalischen Prozessen ab, die das jeweilige Gas aus der Atmosphäre entfernen. Die Konzentrationen einiger Treibhausgase verringern sich fast sofort, wenn die Emissionen reduziert werden; andere können sogar noch jahrhundertelang weiterhin ansteigen, auch wenn ihre Emissionen verringert werden.

Die Konzentration eines Treibhausgases in der Atmosphäre ergibt sich aus der Bilanz zwischen den in die Atmosphäre abgegebenen Emissionsraten des Gases und der Prozesse, die es aus der Atmosphäre entfernen. Kohlendioxid (CO2) wird beispielsweise zwischen der Atmosphäre, dem Ozean und dem Land ausgetauscht, und zwar z.B. durch den atmosphärisch-ozeanischen Gastransfer sowie durch chemische (z.B. Verwitterung) und biologische (z.B. Photosynthese) Prozesse. Während derzeit mehr als die Hälfte des ausgestoßenen CO2 innerhalb eines Jahrhunderts aus der Atmosphäre entfernt wird, bleibt ein Teil (etwa 20 %) des ausgestoßenen CO2 für viele Jahrtausende in der Atmosphäre. Wegen der langsamen Senkprozesse wird atmosphärisches CO2 langfristig weiterhin zunehmen, auch wenn die Emissionen erheblich unter das derzeitige Niveau sinken. Methan (CH4) wird durch chemische Prozesse aus der Atmosphäre entfernt, während Lachgas (N2O) und einige Halogenkohlenwasserstoffe durch Sonnenstrahlung in der oberen Atmosphäre zerstört werden. Diese Prozesse wirken jeweils auf unterschiedlichen Zeitskalen von Jahren bis hin zu Jahrtausenden. Ein Maß hierfür ist die „Lebenszeit“ eines Gases in der Atmosphäre, d.h. die Zeit, in der noch 37 % der ursprünglichen Menge vorhanden sind. Während für CH4, N2O und andere Spurengase wie z.B. HCFC-22, eine Kühlflüssigkeit, solche „Lebenszeiten“ ganz gut bestimmt werden können (für CH4 sind es etwa 12 Jahre, für N2O etwa 110 Jahre und für HCFC-22 etwa 12 Jahre), kann für CO2 eine „Lebenszeit“ nicht klar definiert werden.

Die Änderung der Konzentration eines Spurengases hängt teilweise davon ab, wie sich dessen Emissionen mit der Zeit entwickeln. Falls die Emissionen mit der Zeit zunehmen, wird auch die atmosphärische Konzentration mit der Zeit zunehmen, ungeachtet der atmosphärischen „Lebenszeit“ des Gases. Wenn jedoch Maßnahmen zur Verringerung der Emissionen ergriffen werden, wird die Spurengaskonzentration von den relativen Änderungen abhängen, nicht nur von den Emissionen, sondern auch von den Senkprozessen. Im Folgenden wird gezeigt, wie die „Lebenszeiten“ und Senkprozesse verschiedener Gase die Entwicklung der Konzentrationen vorscheiben, wenn die Emissionen verringert werden.

Abbildung 1: (a) Simulierte Veränderungen der atmosphärischen CO2-Konzentration im Verhältnis zu heute für Emissionen, die auf derzeitigem Stand stabilisiert wurden (schwarz) bzw. auf einem um 10 % (rot), 30 % (grün), 50 % (dunkelblau) und 100 % (hellblau) niedrigerem Niveau als heute; (b) wie bei (a) für ein Spurengas mit einer „Lebenszeit“ von 120 Jahren, angetrieben durch natürliche und anthropogene Flüsse; und (c) wie bei (a) für ein Spurengas mit einer „Lebenszeit“ von 12 Jahren, angetrieben nur durch anthropogene Flüsse. (Quelle: IPCC 2007, FAQ 10.3, S. 824).

Abbildung 1 zeigt Testfälle, die darstellen, wie die zukünftigen Konzentrationen dreier Spurengase auf konkrete Emissionsänderungen (hier dargestellt als Reaktion auf eine erzwungene Emissionsänderung) reagieren würden. Wir betrachten zunächst CO2, das keine bestimmte „Lebenszeit“ hat (Abb. 1a), sowie ein Spurengas mit einer klar definierten langen „Lebenszeit“ in der Größenordnung von einem Jahrhundert (z.B. N2O, Abb. 1b) und ein Spurengas mit einer deutlich definierten kurzen „Lebenszeit“ (wie z.B. CH4, HCFC-22, Abb. 1c). Für jedes Gas werden fünf Beispiele für künftige Emissionen vorgestellt: Stabilisierung der Emissionen auf heutigem Niveau und sofortige Emissionsverringerung um 10 %, 30 %, 50 % und 100 %.

Das Verhalten von CO2 (Abbildung 1a) ist völlig unterschiedlich von dem der Spurengase mit einer klar definierten „Lebenszeit“. Eine Stabilisierung der CO2-Emissionen auf derzeitigem Niveau würde einen kontinuierlichen Anstieg des atmosphärischen CO2 während des 21. Jahrhunderts und darüber hinaus zur Folge haben. Für ein Gas mit einer „Lebenszeit“ in der Größenordnung eines Jahrhunderts (Abb. 1b) oder eines Jahrzehnts (Abb. 1c) würde die Stabilisierung von Emissionen auf dem derzeitigen Niveau zu einer Stabilisierung seiner Konzentration auf einem höheren als dem heutigen Niveau innerhalb einiger Jahrhunderte bzw. Jahrzehnte führen. Tatsächlich kann nur im Fall einer vollständigen CO2 Emissionsreduktion die atmosphärische CO2-Konzentration auf einem gleichbleibenden Niveau stabilisiert werden. Alle Fälle von moderaten CO2 Emissionsreduktionen zeigen wegen der charakteristischen, mit dem Kohlenstoffkreislauf im Klimasystem verbundenen Austauschprozessen steigende Konzentrationen.

Genauer gesagt: Die Emissionsrate von CO2 übersteigt momentan bei Weitem seine Abbaurate, und der langsame und unvollständige Austrag deutet darauf hin, dass kleine bis mäßige Verringerungen der Emissionen nicht zu einer Stabilisierung der CO2-Konzentrationen führen würden, sondern höchstens zu einer Verringerung der Wachstumsrate in künftigen Jahrzehnten. Man erwartet, dass eine Verringerung der CO2-Emissionen um 10 % die Wachstumsrate um 10 % reduzieren würde, während eine 30 %-Emissionsverringerung in ähnlicher Weise die Wachstumsrate atmosphärischer CO2-Konzentrationen um 30 % reduzieren würde. Eine 50 %-Verringerung würde das atmosphärische CO2 konstant halten, aber nur für weniger als ein Jahrzehnt. Danach würde das atmosphärische CO2 voraussichtlich wieder ansteigen, wenn die Effizienz der Land- und Ozeansenken aufgrund bekannter chemischer und biologischer Anpassungen abnimmt. Die vollständige Unterdrückung von CO2- Emissionen würde voraussichtlich zu einer langsamen Abnahme des atmosphärischen CO2 von etwa 40 ppm während des 21. Jahrhunderts führen.

Für die Spurengase mit einer klar definierten „Lebenszeit“ ist die Situation völlig verschieden. Für die abgebildeten Spurengase mit einer „Lebenszeit“ in der Größenordnung von einem Jahrhundert (z.B. N2O) ist eine Emissionsverringerung von mehr als 50 % erforderlich, um die Konzentrationen auf dem gegenwärtigen Stand konstant zu halten (Abb. 1b). Gleichbleibende Emissionen führen zu einer Stabilisierung der Konzentration innerhalb einiger Jahrhunderte. Im Fall des dargestellten Gases mit der kurzen „Lebenszeit“ werden etwa 70 % der Emissionen gegenwärtig abgebaut. Eine Emissionsverringerung von weniger als 30 % würde in diesem Fall noch immer einen kurzfristigen Anstieg der Konzentration erzeugen, würde dann aber im Gegensatz zum CO2 zur Stabilisierung der Konzentration innerhalb einiger Jahrzehnte führen (Abb. 1c). Der Rückgang auf ein Niveau, bei dem sich die Konzentration eines solchen Gases stabilisieren würde, ist direkt proportional zur Emissionsverringerung. In diesem Beispiel wäre also eine mehr als 30-prozentige Verringerung der Emission dieses Spurengases notwendig, um die Konzentrationen auf einem wesentlich niedrigeren Niveau als dem derzeitigen zu stabilisieren. Eine vollständige Einstellung der Emissionen würde für ein Spurengas mit einer „Lebenszeit“ in der Größenordnung von einem Jahrzehnt innerhalb von weniger als einem Jahrhundert eine Rückkehr zu vorindustriellen Konzentrationen bewirken.

 

Quelle:
IPCC, 2007: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, S. 824-825, FAQ 10.3.

Zurück

© 2017 DKK - alle Rechte vorbehalten