Leseprobe
Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
1. Einleitung
1.1 Einführung in das Thema
1.2 Problemstellung und Ziel dieser Arbeit
1.3 Aufbau der Arbeit
2. Grundlagen Keeling-Kurve
2.1 Klimasystem
2.2 Klimawandel
2.3 Treibhausgase
2.4 Kohlenstoffdioxid
3. Keeling-Kurve
3.1 Charles David Keeling
3.2 Historische Entwicklung
3.3 Erläuterung des Kurventrends
3.4 Wesentliche Auslöser des Kurvenverlaufs
3.4.1 Jährlicher Verlauf
3.4.2 Gesamtverlauf
3.5 Wissenschaftlicher Stand
4. Schlussbetrachtung
Literatur- und Quellenverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1 Keeling-Kurve (1960 - 2017)
Abbildung 2 Keeling-Kurve (2017)
1. Einleitung
1.1 Einführung in das Thema
„Die Emissionen von Treibhausgasen … führt zur globalen Erwärmung in einem Tempo, das zu Anfang signifikant war, dann alarmierend geworden ist und langfristig unerträglich sein wird.“1
Die Aussage des ehemaligen Premierminister des Vereinigten Königreichs Tony Blair zeigt, wie es der Klimawandel, seine Auswirkungen und evtl. seine Eindämmung, in der Prioritätsliste der Politik in den letzten Jahren bzw. Jahrzehnten auf einen der vorderen Plätze geschafft hat. Es gibt wenige Themen, die aktuell so omnipräsent sind, wie die Änderungen der klimatischen Bedingungen auf unserer Erde.
Es erreichen uns jeden Tag Meldungen von Naturkatastrophen aus allen Ländern der Welt, deren Häufung die Klimaänderungen nur untermauern. Das Hauptaugenmerk als Verursacher des Klimawandels liegt auf der Erhöhung der Konzentration von Kohlen-stoffdioxid (CO2) in der Atmosphäre, was es zu einem globalen Umweltproblem macht. Erstens betrifft seine Auswirkung die gesamte Weltbevölkerung, da es den gleichen Effekt auf die Konzentration des Gases in der Atmosphäre hat, egal wo es emittiert wird. Zweitens erfordert es im Gegensatz zu lokalen Umweltproblemen die Kooperation souveräner Staaten, da die fundamentalen Anreizprobleme bei der Bereitstellung glo-baler Umweltgüter nicht alleine durch die hoheitlichen Eingriffe des einzelnen Staats ge-löst werden kann.2
Einer der wichtigsten und aktuellsten Ansätze der Emissionsvermeidung von CO2 ist die voranschreitende Elektrifizierung der Auto- bzw. der gesamten Verkehrsindustrie. Dies wird allerdings ein langfristiger Prozess sein, bei dem der zu erhoffende Erfolg vor allem davon abhängt, ob die Produktion der Fahrzeuge und Komponenten sowie des elek-trischen „Kraftstoffs“ CO2-neutral möglich sein wird.
Gleichzeitig gibt es auch die Leugner der menschengemachten globalen Erwärmung, wie in folgendem Twitter-Zitat des US-amerikansichen Präsidenten sichtbar wird.
„Das Konzept der Klimaerwärmung wurde von und für die Chinesen geschaffen, um die amerikanische Produktion wettbewerbsunfähig zu machen.“3
Um solche unwissenschaftlichen und populistischen Aussagen zu widerlegen, ist es nö-tig, sich der Thematik faktisch und systematisch zu nähern. Ein Ansatz ist es, einen Zu-sammenhang zwischen dem Anstieg der CO2-Konzentration in der Atmosphäre und des Klimawandels herzustellen. Die nötige Grundlage für diesen Ansatz bildet die Keeling-Kurve, welche den Konzentrationsverlauf von CO2 seit dem Jahr 1958 wiedergibt.
1.2 Problemstellung und Ziel dieser Arbeit
Nachfolgend soll die Keeling-Kurve, welche den Anstieg der atmosphärischen Kohlen-dioxid-Konzentration aufzeigt, skizziert und ganzheitlich beschrieben und in ihren Aus-sagen und eventuellen Folgen für das Erdklima diskutiert werden. Die Problemstellung dieser Ausarbeitung liegt in der Fülle der Publikationen zum Thema Klimawandel und den sich auch teilweise widersprechenden Aussagen und Forschungsergebnissen. Die Herausforderung liegt also darin, die komplexe Informationsflut entsprechend zu selek-tieren, um die Aufgabenstellung mit faktisch belegbaren Erkenntnissen zu bearbeiten.
1.3 Aufbau der Arbeit
Um das Ziel, die Keeling-Kurve in ihrer Gesamtheit darzustellen, zu erläutern und zu diskutieren, werden zu Beginn dieser Arbeit in den Grundlagen die nötigen Fachbegriffe für das Verständnis und die Interpretation der Keeling-Kurve definiert. Hierbei wird zu-erst das Klimasystem der Erde, seine Zusammensetzung und die prinzipielle Funktion erläutert. Anschließend wird der bestehende Klimawandel bzw. die aktuellen Klimaver-änderungen und seine Auswirkungen aufgezeigt. Die Darstellung verschiedener Treib-hausgase und ihrer Wirkungen ist der vorletzte Punkt der Grundlagen, wonach ab-schließend noch explizit auf die Verbindung aus Kohlenstoff und Sauerstoff, bekannt als Kohlenstoffdioxid bzw. CO2 eingegangen wird.
Im Konzeptteil wird vorab die Keeling-Kurve, welche ein Anstieg der atmosphärischen Kohlenstoffdioxid-Konzentration aufzeigt, von ihrem Beginn der Messung an skizziert und beschrieben. Des Weiteren ist eine Erläuterung des Kurventrends durchzuführen und die wesentlichen Auslöser für den Verlauf und den Trend der Kurve zu nennen. Abschließend ist zu diskutieren, ob der Kurvenverlauf selbst oder seine daraus fol-genden Aussagen wissenschaftlich gesichert sind, oder ob hierzu gegenteilige Mei-nungen in der einschlägigen Literatur existieren.
Abschließend werden die erarbeiteten Erkenntnisse zusammengefasst und kritisch re-flektiert.
2. Grundlagen Keeling-Kurve
Um an das Thema des Klimawandels und der Keeling-Kurve heranzuführen, werden in diesem Abschnitt das Klimasystem, der Klimawandel, die unterschiedlichen Treibhaus-gase und speziell das Gas Kohlenstoffdioxid definiert und erläutert.
2.1 Klimasystem
Als erste Annäherung an den Gesamtbegriff des Klimasystems können die beiden Einzelbegriffe für sich betrachtet werden. Das Wort Klima stammt vom griechischen Verb klima ab, was in etwa dem deutschen Wort neigen oder krümmen entspricht, da es zunächst nur auf die unterschiedliche Sonneneinstrahlung in den verschiedenen Breitenzonen angewendet wurde. Im modernen Sinne gehen in den Begriff jedoch zahlreiche meß- oder beobachtbare Eigenschaften mit ein.4 Der ebenfalls aus dem grie-chischen Wort systema (zusammengesetztes, geordnetes Ganzes) stammende Begriff des Systems, meint eine sinn- oder zweckgebundene Gesamtheit, aus miteinander in Beziehung stehenden Elementen.5 Beim Klimasystem handelt es sich also um ein kom-plexes Zusammenspiel verschiedener Bereiche der Erde, die miteinander Stoffe und Energie austauschen:6
- Atmosphäre Die Gasförmige Lufthülle der Erde mitsamt den Kondensat- und Aerosolpartikeln.
- Hydrosphäre Hierzu zählen die Weltmeere, Seen, Flüße und das Grundwasser.
- Kryosphäre
- Kryosphäre umfasst die Inlandeisschilde, die Landgletscher und das Meereis.
- Erdoberfläche
Hierbei handelt es sich um die Fläche mit den stärksten Umwandlungen aller Klimagrößen.
- Biosphäre Der Großteil der Biosphäre entspricht der Vegetation auf der Erdoberfläche, aber auch die der Ozeane, ebenso die anthropogenen Aktivitäten die das Klima beein-flussen.
Zu den Faktoren die das Klimasystem beeinflussen, gehören die mit der geografischen Breite variierende Sonnenstrahlung, die Land- und Meerverteilung, die Höhe über dem Meeresniveau und ferner die Zusammensetzung der Atmosphäre. Zu den Klimaelemen-ten gehören Größen wie Temperatur, Luftfeuchte, Niederschlag, Luftdruck und Wind-stärke bzw –richtung. Eine ebenso entscheidende Bedeutung für das Klima hat die at-mosphärische Zirkulation, welche als sekundärer Klimafaktor bezeichnet wird, da er von den oben genannten Faktoren abhängt.7 Hierbei handelt es sich um Bewegungen in Gasen (Atmosphäre) und Flüssigkeiten (Weltmeere), die dem Einfluss der Schwerkraft unterliegen und welche durch Druck- und Reibungskräfte bestimmt werden, wobei zu-sätzlich Coriolis - und Zentrifugalkräfte wirken, da diese Teil des rotierenden Systems der Erde sind.8 Die entscheidende Energiezufuhr für dieses komplexe System der Klima-gestaltung unserer Erde wird von der Sonne in Form von Sonnenstrahlung geliefert.
2.2 Klimawandel
Wie zuvor beschrieben ist der entscheidende Antrieb des Klimasystems die einfallende Sonnenstrahlung. Eine Störung des Strahlungsgleichgewichts zwischen einfallender kurzwelliger Strahlung (KWS) von der Sonne und die in den Weltraum hinausgehende langwellige Strahlung (LWS) durch verschiedene Faktoren, beeinflusst das Klima und führt langfristig zu einem Klimawandel.9 Bei den Faktoren, die dieses Strahlungsgleich-gewicht beeinträchtigen, spielen hier vor allem strahlungsaktive Substanzen in der At-mosphäre, wie z.B. Treibhausgase oder auch Wasserdampf eine entscheidende Rolle. Die Erwartung eines möglicherweise tiefgreifenden anthropogenen Klimawandels beruht prinzipiell auf drei wissenschaftlichen Argumenten:10
- Physikalische Modelvorstellungen
Eine erhöhte atmosphärische Kohlenstoffdioxid-Konzentration vermindert die Wärmeabgabe der Erde, was zu einer erdbodennahen Temperaturerhöhung führt.
- Paläoklimatische Analoga
In Untersuchungen an Eisbohrkernen der Antarktis waren erhöhte CO2-Konzen-trationen in wärmeren Zeiten der letzten 150.000 Jahre ersichtlich.
- Temperaturtrends
Die in den letzten Jahren betrachteteten Temperaturverläufe erscheinen deutlich ungewöhnlicher im Sinne “normaler natürlicher” Klimaschwankungen, womit sie mit hoher Wahrscheinlichkeit als “nicht natürlich” eingestuft werden dürfen.
Seit Beginn der Industrialisierung sind deutliche überregionale bzw. globale Änder-ungen im Stoffhaushalt der Atmosphäre als Folge menschlicher Aktivitäten zu beo-bachten. So stiegen weltweit die Konzentrationen von Gasen in der Atmosphäre, die in der Natur praktisch nicht vorkommen, sondern fast ausschließlich vom Menschen er-zeugt werden. Der fünfte Sachstandsbericht des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen (IPCC) verdeutlicht, dass der Einfluss des Menschen auf das Klima wissenschaftlicher Fakt ist.11
2.3 Treibhausgase
Die Auswirkungen der sogenannten Treibhausgase auf das Erdklima und die Atmos-phäre beschäftigen die Wissenschaft bereits seit 200 Jahren. Der französische Mathe-matiker und Physiker Jean Baptiste Joseph Fourier beschäftigte sich bereits 1824 mit der Frage, was die mittlere Temperatur auf der Erde bestimmt. Mit den damals ver-fügbaren Theorien kam er auf das Ergebnis, dass die Erdoberfläche wärmer ist als sie eigentlich sein sollte. Er schloss daraus, dass die Atmosphäre einen Teil der Wärme-strahlung zurückhält und verglich dies mit dem “Glas eines Treibhauses”.12 Treibhaus-gase werden über ihre Fähigkeit der Infrarotquantenabsorption definiert, wodurch die Rückstrahlung von der Erde in den Weltraum erschwert wird und somit der zuvor angesprochene Strahlungshaushalt beeinflusst wird.13 Zu den Treibhausgasen lt. dem Kyoto-Protokoll zählen insbesondere:14
- Kohlenstoffdioxid (CO2)
- Methan (CH4)
Hauptverantwortlich für die Methanemissionen sind die Tierhaltung, Brennstoff-verteilung und die Deponiewirtschaft.
- Distickstoffmonoxid bzw. Lachgas (N2O)
Lachgasemissionen werden hauptsächlich durch die Landwirtschaft, Industrie-prozesse und die Verbrennung fossiler Brennstoffe verursacht.
- Fluorkohlenwasserstoffe bzw. F-Gase (u.a. HFC, PFC, SF6 und NF3)
Fluorkohlenwasserstoffe finden ihre Verwendung hauptsächlich als Treibgas, Kälte- oder Feuerlöschmittel.
Kohlenstoffdioxid bildet dabei mit fast 90 % den Großteil der Treibhausgasemissionen, womit auf ihm auch das Hauptaugenmerk bei der Begrenzung von Treibhausgasen liegt. Allerdings muss auch angemerkt werden, dass ohne den natürlichen Treibhaus-effekt ein Leben auf der dann erkalteten Erde nicht möglich wäre, wobei insbesondere die Stoffe Wasserdampf, Aerosole, Rußpartikel und Ozon mit zum natürlichen Treib-hauseffekt beitragen.
2.4 Kohlenstoffdioxid
Bei Kohlenstoffdioxid bzw. Kohlendioxid mit der Summenformel CO2 handelt es sich um ein farb- und geruchloses Gas, welches nicht brennbar, ungiftig, in höheren Konzen-trationen jedoch betäubend wirkt. Kohlenstoffdioxid ist eine chemische Verbindung aus Kohlenstoff und Sauerstoff und nimmt in der belebten Natur im Kohlenstoffkreislauf eine zentrale Rolle ein, da Pflanzen in der Verbindung mit Sonnenlicht und Chlorophyll damit in der Lage sind, komplexe Kohlenhydrate aufzubauen. Lebewesen verbrennen diese Kohlenhydrate in der Zellatmung kontrolliert wieder zu Kohlenstoffdioxid und Wasser, wobei die durch Photosynthese eingefangene Sonnenenergie wieder freigesetzt und zur Aufrechterhaltung von Stoffwechselvorgängen, Körpertemperatur und Mobilität genutzt wird.15 Kohlenstoffdioxid hat mit ca. 0,04 % einen sehr geringen Anteil an der Atmosphäre, weshalb es auch zu den Spurengasen zählt. Durch seinen messbaren kontinuierlichen Anstieg der Konzentrationswerte, seiner Fähigkeit der Infrarotquanten-absorption und der zeitgleichen, mittleren globalen Temperaturerhöhung, spielt es in der aktuellen Diskussion um den Treibhauseffekt allerdings die wichtigste Rolle.16 Alleine Deutschland ist seit dem Beginn der Industrialisierung für fast 5 % des globalen CO2-Ausstoßes verantwortlich. Die jährliche Pro-Kopf-CO2-Emission beträgt aktuell rund 9,6 Tonnen, was dem doppelten des internationalen Durchschnitts entspricht.17
[...]
1 Tony Blair in: Flannery, 2007, S. 277.
2 Vgl. Sturm/Vogt, 2018, S. 139.
3 https://twitter.com/realdonaldtrump/status/265895292191248385?lang=de (Zugriff am 01.01.2019).
4 Vgl. Hupfer/Kuttler, 1998, S. 226.
5 Vgl. Kammerer, 2010, S. 11.
6 Vgl. Hantel/Haimberger, 2016, S. 6.
7 Vgl. Hupfer/Kuttler, 1998, S. 227.
8 Vgl. Oertel, 2017, S. 611.
9 Vgl. Brasseur/Jacob/Schuck-Zöller, 2017, S. 9.
10 Vgl. Storch/Güss/Heimann, 1999, S. 2.
11 Vgl. Umweltbundesamt, 2018, S. 67.
12 Vgl. Fischedick/Görner/Thomeczeck, 2015, S. 13 ff.
13 Vgl. Diekmann/Rosenthal, 2014, S. 390.
14 Vgl. Umweltbundesamt, 2018, S. 69.
15 Vgl. Felixberger, 2017, S. 196.
16 Vgl. Wiegleb, 2016, S. 17 ff.
17 Vgl. Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit, 2018, S. 8.