Kohlendioxid

Durch Emissionen fossiler Kohlenwasserstoffe ist der CO₂-Gehalt der Atmosphäre in den letzten 150 Jahren von 0,028 Prozent auf 0,039 Prozent angestiegen. Etwa die Hälfte des durch den Menschen in die Atmosphäre emittierten CO₂ wird von den Ozeanen und der Vegetation aufgenommen, wobei die andere Hälfte in der Atmosphäre verbleibt (Latif 2007, S. 64). Das Verhältnis zwischen atmosphärischem und in den Ozeanen gebundenem CO₂ ist seit 1850 trotz ansteigendem, anthropogenem CO₂-Ausstoß gleichgeblieben und das Puffervermögen der Ozeane hat daher noch nicht abgenommen (Knorr 2009). Die Weltmeere speichern momentan um die 40.000 Gigatonnen Kohlenstoff, wobei im Ozean damit zur Zeit etwa 50-mal mehr CO2 gespeichert ist als in der Atmosphäre, und 20-mal mehr als in der terrestrischen Biosphäre und den Böden (Latif 2007, S. 167). Bisher haben die Weltmeere damit erst 30% des anthropogenen Kohlenstoffs aufgenommen, den sie langfristig bei gegenwärtiger atmosphärischer Konzentration absorbieren könnten.

Der limitierende Faktor ist der Transport des aufgenommenen Kohlenstoffs in die tieferen Meeresschichten (Latif 2007, S. 171) ist die behäbig operierende „biologische Pumpe“: CO₂ wird dabei von Meeresorganismen über Photosynthese aufgenommen und in organische Substanz eingebaut. Absterbende Organismen sinken in die Tiefe, was den Kohlenstoff aus der Oberflächenschicht entfernt (Latif 2007, S. 171). Zu beachten ist weiterhin, dass der CO₂-Druckunterschied zwischen Atmosphäre und Ozeanwasser regional variiert. Es gibt daher Meeresgebiete, die CO₂ aus der Atmosphäre aufnehmen und Meeresgebiete die CO₂ an die Atmosphäre abgeben (Feely et al. 2001).

Während sich das CO₂ in der Atmosphäre weitestgehend chemisch neutral verhält, also nicht mit anderen Gasen reagiert, ist es im Ozean chemisch aktiv. Gelöstes CO₂ trägt prinzipiell zur Absenkung des pH-Wertes bei und das Meer wird saurer. Dieser Effekt ist bereits messbar. Der pH-Wert des Oberflächenwassers der Meere ist von 8,2 im Mittel um 0,1 Einheiten gesunken (Ozean-der.Zukunft.de). Ein pH-Wert von 7 ist neutral. Von einem ganzzahligen pH-Wert zum nächsten ändert sich die Wasserstoff-Ionen-Konzentration um eine Zehnerpotenz. Das Meerwasser ist daher heute noch immer deutlich basisch und liegt nicht im sauren pH-Bereich, wird jedoch offenbar „saurer“. Die natürliche regionale Variabilität des pH-Wertes in den weltweiten Ozeanen beträgt dabei mindestens +/- 0,3.

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Der CO₂-Gehalt der Atmosphäre ist seit 1850 um etwa 110 ppm angestiegen, das ist unbestritten. Im Jahr 1958 begann hierzu am fast dreieinhalb Kilometer hoch gelegenen Mauna Loa Observatorium auf Hawaii eine CO₂-Messreihe, die die Werte seitdem tagesgenau erfasst hat. Die gängige Lehrmeinung ist, dass der CO2-Anstieg durch den menschlichen CO₂-Eintrag im Zusammenhang mit der Verbrennung fossiler Energieträger verursacht worden ist. Bei der Verbrennung von Erdöl, Gas und Kohle wird Kohlendioxid frei, das irgendwo hin muss.

Nun gibt es einige renommierte und daher durchaus ernst zu nehmende Wissenschaftler, die seit einigen Jahren an den Grundfesten dieses simplen Modells rütteln. Wir möchten die Argumente und möglichen Konsequenzen hier einmal vorstellen. Selbst wenn sich nur ein kleiner Teil der Hypothese als richtig herausstellen sollte, hätte dies große Auswirkungen auf die existierenden Klimamodelle.

Wie in der Finanzwelt, stellt die CO₂-Konzentration in der Atmosphäre den aktuellen Kontostand dar, nachdem Einnahmen und Ausgaben voneinander abgezogen wurden. Zu den „Einnahmen“ gehören etwa 5 Milliarden Tonnen Kohlenstoff pro Jahr, die aus menschlichen Quellen stammen. Das ist viel. Jedoch kommen dazu noch einmal etwa 150 Milliarden Tonnen Kohlenstoff pro Jahr aus natürlichen Quellen. Diese Zahl ist leider nicht ganz so gut bekannt und enthält große Unsicherheiten. Auf der Ausgabenseite sieht es ähnlich aus. Es wird angenommen, dass wiederum etwa 150 Milliarden Tonnen Kohlenstoff jährlich in natürlichen Kohlenstoffsenken verschwinden, wobei dieser Wert ebenfalls nicht genau bestimmt werden kann, jedoch ein natürliches Gleichgewicht gegenüber den natürlichen Kohlenstoffquellen angenommen wird (Abbildung 1). Der zusätzliche, menschengemachte CO₂-Beitrag ist also relativ klein gegenüber dem hohen Gesamtumsatz. Und aufgrund der großen Unsicherheiten in der Rechnung ist nicht vollkommen auszuschließen, dass das zusätzliche anthropogene CO₂ nicht vielleicht gänzlich im Gesamtkreislauf ohne größere Folgen untergehen könnte und möglicherweise ganz andere Effekte eine viel größere Rolle spielen. 

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Einer der wichtigsten Punkte der hitzigen Klimadebatte ist die Frage der Klimawirksamkeit des Kohlendioxids, also die CO₂-Klimasensitivität. Wieviel Erwärmung bringt zusätzliches CO₂ in der Atmosphäre eigentlich? Hier gehen die Meinungen bekanntlich weit auseinander. Da bietet es sich an, in die geologische Vergangenheit der Eiszeitzyklen der letzten 2 Millionen Jahre zu schauen, denn damals hat es bedeutende CO₂-Schwankungen gegeben. Und wir haben Glück, anhand von Eiskernen der Antarktis und in Grönland lassen sich CO₂-Gehalt und Temperaturentwicklung rekonstruieren.

Genau das hat man auch gemacht. Vor mehr als 10 Jahren veröffentlichte ein schweizerisch-französisches Forscherteam in der Zeitschrift Science eine Untersuchung eines Antarktis-Kerns. Mit dabei war übrigens auch der heutige Vorsitzende der Arbeitsgruppe „Wissenschaftliche Grundlagen“ des Weltklimarats IPCC, Thomas Stocker. Die Wissenschaftler konnten zeigen, dass das CO₂ der Temperaturentwicklung um ca. 800 Jahre hinterherhinkt. Berücksichtigt man diesen wichtigen zeitlichen Zusammenhang, so wird klar, dass die CO₂-Entwicklung während dieser Zeit wohl eher eine Reaktion auf die Temperatur darstellt und keineswegs die Ursache der Klimaänderungen sein kann. Aus den Eiskerndaten eine bedeutende Klimapotenz des CO₂ abzuleiten ist daher abwegig. Einen plausiblen Mechanismus für die beobachtete Entwicklung gibt es übrigens auch: In warmem Wasser kann sich nämlich weniger CO₂ lösen. Da sprudelt das freiwerdende Kohlendioxid zu Beginn der Warmzeit einfach aus dem Meer heraus und sammelt sich in der Atmosphäre. Wenn es dann zu Beginn einer neuen Eiszeit kälter wird, kann sich dieser CO₂-Überschuss im nun aufnahmebereiten Meerwasser wieder lösen und die CO₂-Konzentration der Atmosphäre sinkt.

Die verzögerte CO₂-Entwicklung versuchten einige bekannte Akteure der Klimadiskussion in der Vergangenheit gerne zu verschleiern, darunter auch Al Gore in seinem Oscar-prämierten Film „Eine unbequeme Wahrheit“. Der Fehlschluss ist Mitgrund dafür, dass der Film laut Gerichtsbeschluss an britischen Schulen nicht mehr unkommentiert gezeigt werden darf. Auch Hartmut Graßl wandte den Trick in seinem Buch „Klimawandel – Was stimmt? Die wichtigsten Antworten“ nur allzu gerne an. 

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