Kolumne "Zur Sache"

Wie Forschende verbotene FCKW-Emissionen entdeckt haben und was wir daraus lernen können

Martin Heimann © Tristan Vostry, Latest Thinking GmbH

Lange Zeit wurde das Montrealer Protokoll als Erfolgsbeispiel genannt, wie ein internationales Umweltabkommen umzusetzen ist. Es war der Meilenstein zum Schutz der Ozonschicht. Jedoch entdeckten vor Kurzem Forschende, dass die FCKW-Emissionen wieder zugenommen haben. Dieser Fall zeigt, wie wichtig unabhängiges Monitoring ist – auch für Treibhausgase.

Ein Editorial von Prof. Dr. Martin Heimann, Max-Planck-Institut für Biogeochemie

Heute ist die Produktion und Freisetzung von Fluorkohlenwasserstoffen – sogenannten FCKW – international verboten. Jüngere Generationen können mit der Abkürzung oft wenig anfangen. Die älteren schon, denn vor mehr als 30 Jahren hatten FCKW eines der größten Umweltprobleme verursacht. Die damals überall zur Kühlung eingesetzten Gase enthalten Chloratome, die in der Stratosphäre freigesetzt werden und sehr schädlich für die Ozonschicht sind. Der Rückgang der Ozonschicht und damit die Vergrößerung des Ozonlochs über der Antarktis bewirken etwa, dass Pflanzen, Tiere und Menschen geschädigt werden, beim Menschen kann Hautkrebs die Folge der Strahlenbelastung sein. Die FCKW verstärken zudem den Treibhauseffekt und tragen daher zur globalen Erwärmung bei.  

Erst nachdem das Ozonloch von Forscherinnen und Forschern entdeckt und wissenschaftlich nachgewiesen wurde, dass Fluorkohlenwasserstoffe dafür verantwortlich sind, konnte der FCKW-Ausstieg auf den Weg gebracht und schließlich im Montreal Protokoll 1987 vereinbart werden. Lange Zeit wurde dieses Protokoll und seine Ergänzungen als positives Beispiel genannt, wie ein internationales Umweltabkommen umzusetzen ist. In der Tat gehen seit 1989 die Konzentrationen der wichtigsten FCKW-Verbindungen zurück und die Ozonschicht scheint sich zu erholen. 

Jedoch zeigt eine vor Kurzem im Fachmagazin „Nature“ veröffentlichte Studie von Stephen Montzka von der Nationalen Wetter- und Ozeanographiebehörde NOAA, dass eine der FCKW-Verbindungen, das CFC-11, in jüngster Zeit nicht im erwarteten Maße abnimmt und offenbar noch oder wieder erzeugt und emittiert wird. Aus Messungen an unterschiedlichen, weltweit verteilten Stationen konnte die Arbeitsgruppe auch den mutmaßlichen Standort der unerwarteten Emissionen in Ostasien ableiten.

Welche Lehren lassen sich aus dieser Studie in Hinblick auf das Pariser Abkommen zur Reduktion von Treibhausgasemissionen ziehen? Die Emissionsstatistiken der einzelnen Länder für Treibhausgase werden in der Regel von nationalen Behörden erhoben und an das UN-Klimasekretariat übermittelt – die zur Erstellung der Statistiken verwendeten Kriterien wurden mithilfe des Weltklimarats IPCC entwickelt. Aber sind diese sogenannten „bottom-up“ Inventare auch sicher genug? Obwohl dieses Verfahren die Emissionsberichterstattung auf eine global vergleichbare Basis stellt, kann es die tatsächlich ausgestoßenen Treibhausgase nicht vollkommen abbilden. Je nach Art der Emissionen sind die Regeln zur Erhebung relativ unflexibel und berücksichtigen nicht die Vielzahl lokaler Einflussfaktoren. Auch weniger bekannte Emissionen werden unzulänglich erfasst, etwa Methan aus dem Bergbau oder Lachgas aus der Landwirtschaft. Und schlussendlich lassen sich die ermittelten Statistiken manipulieren oder beschönigen, bevor sie berichtet werden. 

Entscheidend für die Atmosphäre und das Klima sind die tatsächlichen Emissionen. Unabhängige Verfahren, diese zu überprüfen, sind daher unabdingbar – auch um Vertrauen in die berichteten Statistiken zu erzeugen. Das oben angeführte Beispiel der CFC-11-Emissionen zeigt die Bedeutung dieses Ansatzes. 

Im Gegensatz zu den FCKW werden Kohlendioxid und Methan, die wichtigsten menschgemachten Treibhausgase in der Atmosphäre, heute an einer Vielzahl von weltweit verteilten Stationen mit genügender Genauigkeit gemessen – in Europa unter anderem auch vom hierzu geschaffenen „Integrated Carbon Observation System“ (ICOS). Die Treibhausgase lassen sich aber auch in globalem Maßstab von Instrumenten auf Satelliten erfassen. Verschiedene Institutionen, darunter die EU mit dem COPERNICUS Programm, planen für die nächste Dekade den Einsatz mehrerer Satelliten zur Treibhausgasüberwachung.  Alle diese Beobachtungen erfassen nur die raum-zeitliche Konzentrationsverteilung der Treibhausgase. Um die tatsächlichen Emissionen zu ermitteln, muss der Transport und die dreidimensionale Vermischung in der Atmosphäre berücksichtigt werden. Dazu verwendet man Verfahren der Datenassimilation, wie sie in der Meteorologie für die Wettervorhersage entwickelt wurden. Die Anforderungen an die Robustheit und Genauigkeit der zu ermittelnden Emissionsstärken und Emissionsverteilungen sind jedoch extrem hoch. Daher ist der Weg zu einem unabhängigen, belastbaren und international anerkannten System zur Überwachung von Treibhausgasemissionen nicht trivial und stellt eine wichtige wissenschaftliche – und organisatorische Herausforderung – für die kommenden Jahre dar.

 

Zum Autor
Prof. Dr. Martin Heimann
ist Physiker und war bis Frühjahr 2017 Direktor der Abteilung Biogeochemische Systeme am Max-Planck-Institut für Biogeochemie (MPI-BGC). Außerdem forscht er an der Universität von Helsinki am Institut für Atmosphären- und Erdsystemwissenschaften (INAR).

 

26. Juni 2018

Bildnachweis: Tristan Vostry, Latest Thinking GmbH

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