Kohlendioxid und der Klimawandel

Aus Jugendsymposion
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von Emma Engeland, 1. März 2010

In dem folgenden Essay werdet ihr einen einführenden Einblick in das weltweit diskutierte Thema Kohlendioxid im Zusammenhang mit dem Klimawandeln bekommen, mit welchem ich mich auch im Rahmen meiner 11. Klassarbeit auseinander gesetzt habe.


Kohlendioxid und der Klimawandel

Klimaforscher haben festgestellt, dass sich das Klima verändert. Vor allem der Trend zur globalen Erwärmung und der Zunahme von Kohlendioxid liegt in aller Munde und wird in der Politik, unter Forschern und auch unter den Menschen diskutiert, die sich der Temperaturzunahme bewusst sind. Damit ich dieses komplexe Thema besser verstehen und gliedern konnte, habe ich mir folgende Leitfragen gestellt:


Was ist Kohlendioxid?
Wie entsteht es und warum kommt es zu einem Überschuss?
Was ist der Treibhauseffekt?
Was hat das Kohlendioxid mit dem Klimawandel zu tun?
Welches sind die langfristigen Auswirkungen/Folgen von Klimaänderungen?
Was können wir/kann ich gegen den Klimawandel tun?


Das Kohlendioxid

Kohlendioxid ist ein unsichtbares Gas, welches in der Luft vorhanden ist. Andere Gase in der Luft sind Stickstoff, Sauerstoff und noch andere Gase in sehr geringen Mengen. Im Grunde genommen ist Kohlendioxid eine chemische Verbindung aus Kohlenstoff und Sauerstoff. In der chemischen Formelsprache wird für Kohlenstoff ein C und für Sauerstoff O2 aufgeschrieben. Kohlendioxid wird demnach in der Fachsprache als CO2 bezeichnet. Gemessen wird es in parts per million und wird abgekürzt mit ppm. In der Atmosphäre der Erde befinden sich momentan ungefähr 385 ppm, das sind umgerechnet 0,038 % der Luft, die wir einatmen. Ganz gleich ob Mensch oder Tier, jeder atmet einen gewissen Anteil von Kohlendioxid, der in der Luft vorhanden ist ein und dann wieder durch die Umsetzung von Kohlenhydraten, Fetten und Eiweißen in einer größeren Menge aus.

Das ist jedoch nicht die einzige Bedeutung des Kohlendioxids. Es spielt in einem Kreislauf eine wichtige Rolle, der sich seit Millionen von Jahren auf der Welt abspielt. Bei der Fotosynthese nimmt eine Pflanze Kohlendioxid und Wasser auf und wandelt diese Stoffe mit Hilfe des Lichtes zu Glucose und Sauerstoff um. Den Sauerstoff, den die Fotosynthese produziert, brauchen wir wieder rum zum Atmen. Man atmet ca. 0.038 % Kohlendioxid ein und ca. 4 % aus. Dadurch, dass wir mehr ausatmen als wir einatmen, ist es von Natur aus so geregelt, dass die Pflanze den Überschuss aufnehmen kann. Im Laufe der Zeit hat sich ein natürliches Gleichgewicht zwischen Fotosynthese und der Atmung der Lebewesen eingestellt.

Das durch den Stoffwechsel aller Sauerstoff atmenden Lebewesen produzierte Kohlendioxid ist also Teil des natürlichen Kreiseslaufes und ist deshalb sehr wahrscheinlich nicht der Grund für einen Überschuss an Kohlendioxid in der Atmosphäre. Warum hat man dann in den letzten 100 Jahren einen ansteigenden CO2 Wert in der Luft gemessen?

Den Überschuss an Kohlendioxid verdanken wir der industriellen Revolution. Die Hauptquelle von Kohlendioxid ist zwangsläufig die Verbrennung fossiler Brennstoffe, z.B. von Holz (bis ca. 1700), Kohle (bis ca. 1900), Erdöl und Erdgas (heute). In diesen fossilen Brennstoffen ist das Kohlendioxid enthalten, das vor Jahrmillionen mit Hilfe der Fotosynthese aus der Atmosphäre entfernt wurde. Ein Teil des Kohlendioxids reichert sich in der Atmosphäre an und ein anderer Teil löst sich im Wasser der Ozeane. Die Abholzung vieler Wälder ist ein weiterer Grund, warum Kohlendioxid in die Atmosphäre freigesetzt wird.

Der Überschuss an CO2 basiert demnach sehr wahrscheinlich auf den Taten der Menschen. Menschlich verursachte Taten zum Klimawandel, werden als anthropogener Klimawandel bezeichnet.


  • CO2-Gehalt der Luft seit 10000 Jahren, bis etwa 1850: 280 ppm
  • CO2-Gehalt heute: 385 ppm
  • CO2-Anstieg heute: min. 2 ppm pro Jahr
  • CO2-Emission durch Menschen: 35 x 109 CO2 t pro Jahr
  • CO2-Gehalt der Atmosphäre: 3100 x 109 t CO2


Der Treibhauseffekt

Der Treibhauseffekt ist für die Atmosphäre lebensnotwenig. Einfach beschrieben, ist mit diesem Begriff gemeint, dass unsere Erde so eine Art Treibhaus ist bzw. die Atmosphäre soll die Rolle eines Treibhauses vertreten. In der Atmosphäre sind die sogenannten Treibhausgase vorhanden und sie nehmen die von der Sonne kommenden Strahlungen auf (Absorbation) und erwärmen sich so selbst. Dann geben die Treibhausgase diese Wärme weiter ab an alle anderen Gase in der Atmosphäre (in der unteren Atmosphäre ist das die Luft). Die Wärme wird in alle Richtungen abgegeben und somit auch ein Teil an die Erdoberfläche. Diese vom Treibhauseffekt bestimmte Strahlung wird als atmosphärische Gegenstrahlung bezeichnet und erwärmt die Erdoberfläche mehr, als nur die Sonne es tun würde. Ohne die Treibhausgase in der Atmosphäre würde die Gegenstrahlung der Erde entfallen und die Durchschnittstemperatur der Erde wäre nur ca. -18°C und somit für viele Lebewesen nicht bewohnbar. Durch die Wirkung des Treibhauseffektes ist die Temperatur der Erdoberfläche also höher, als sie ohne den Treibhauseffekt wäre. Das wichtigste Treibhausgas ist der Wasserdampf in Form von Wolken. Ein Teil der Strahlungen die ins Weltall gerichtet sind, werden deshalb von der verdichteten Atmosphäre aufgehalten und bleibt in der Atmosphäre. Das führt zu einer weiteren Erwärmung. Aber auch andere Treibhausgase, wie Methan und Lachgas nehmen zu. Als eine Ursache gilt die Massentierhaltung für unsere Fleischversorgung.

Momentan ist besonders der Anstieg des Kohlendioxids zu beachten. Es ist das wichtigste, von Menschen verursachte (anthropogene) Treibhausgas und es kann sehr lange in der Atmosphäre verweilen. Man weiß, dass eine steigende CO2-Konzentration zu einer Erwärmung führen kann, das kann man auch in einem einfachen Versuch zeigen. Nach Messungen aus Eisbohrkernen betrug die Konzentration von Kohlendioxid in den letzten 800.000 Jahren nie mehr als 300 ppm. Wie bereits erwähnt ist der Wert seit Beginn der Industrialisierung auf 385 ppm gestiegen. Es ist anhand von fossilen Plankton-Organismen nachgewiesen, dass der Wert für die letzten 2,1 Millionen Jahre weitgehend konstant geblieben ist und erst seit dem Ursprung der Industrie um rund 40 % angestiegen ist. Dies ist wahrscheinlich der höchste Wert seit mindestens 15 bis 20 Millionen Jahren.

Die wichtigste Frage ist, ob der momentane Trend zur globalen Erwärmung damit im Zusammenhang steht, und was für Auswirkungen das zusätzliche, Menschen gemachte Kohlendioxid auf die Erde bzw. auf ihre Temperatur hat?


Kohlendioxid und der Klimawandel

Im Großen und Ganzen umschreibt der Klimawandel die natürliche und schon immer vorhandene Veränderung des Klimas auf der Erde. Den anthropogenen, also den durch den Menschen verursachten, Klimawandel bezeichnet man viel mehr als die globale Erwärmung, zu welcher natürlich auch globale Folgen zählen. Mit globaler Erwärmung ist der ansteigende Wert der Durchschnittstemperatur und die Erwärmung der bodennahen Atmosphäre und der Meere gemeint.

Jeder wissenschaftliche Erkenntnisstand zur globalen Erwärmung beruht auf der Faktenbasis des IPCC, dem „Intergovernmental Panel on Climate Change“. Im deutschen oft einfach nur als Weltklimarat bezeichnet. Der IPCC hat die Aufgabe Forschungsergebnisse aller Forschungen zum Thema globaler Erwärmung zu sichten, zu diskutieren, zu selektieren und zusammenzufassen. Auch die politischen Berichte der Politiker basieren auf den Aussagen des IPCC. Inzwischen ist der Klimawandel und Klimaschutz sogar zu einem wahlstrategischen Schwerpunkt geworden. Der Weltklimarat prognostiziert, dass die Durchschnittstemperatur der Atmosphäre um ca. 2 - 4,5°C ansteigen wird, wenn sich die Kohlendioxid Konzentration in der Atmosphäre verdoppelt. Auch bekannt als Klimasensitivität. Denn auch in den letzten tausenden Jahren lässt sich anhand von Tabellen erkennen, dass Temperatur und CO2 in fast gleichem Verhältnis zu - und abgenommen haben.

Unser Planet besteht zu 70 % aus Ozeanen. Diese haben sich insgesamt seit 1955 aufgrund ihres enormen Volumens und ihrer großen Temperaturträgheit um 0,037 °C aufgeheizt. Im Ozean bindet sich das Kohlendioxid, genauso wie auch auf der Erdoberfläche mit den Meerespflanzen, dem sogenannten Plankton und gibt Sauerstoff frei.

Natürlich gibt es auch Klimaforscher die andere Hypothesen aufgestellt haben und diese versuchen zu belegen. „In der Zeit wo es praktisch noch kein anthropogenes CO2 gab, gab es schon höhere Hochwasser als heute, und heute werden sie zu den Folgen der globalen Erwärmung gezählt“, bemängeln sie. Auch eine Zunahme von Hurrikans ist nicht unbedingt nachweisbar. Das Klima hat sich schon oft verändert, auch ohne die Einwirkung des Menschen verändert. Sie fragen sich aber vor allem ob das Kohlendioxid wirklich eine solche maßgebende Wirkung auf die Temperatur haben wird.

Trotzdem habe auch diese Forscher keine plausiblere Erklärung für die globale Erwärmung. Die Hypothese des Kohlendioxids erscheint dem Großteil der Forscher und auch dem IPCC am vernünftigsten.


Auswirkungen/Folgen der globalen Erwärmung

Durch den Temperaturanstieg der Atmosphäre sind vor allem die Kalt- und Eiszonen der Erde betroffen. Gebirgsgletscher und Schneebedeckungen haben abgenommen bzw. schmelzen immer schneller. In Sibirien, Kanada und Alaska tauen die permanent gefrorenen Böden, welche gewaltige Reservoire des Gases Methan lagern, das sich tief im Boden mit Wasser zu Methanhydrat verbunden hat, und entlassen gewaltige Mengen Methan in die Atmosphäre. Ob in der Zukunft mit dem Anstieg von Methangas zu rechnen ist, ist noch offen.

Wie bereits erwähnt haben sich neben der Luft auch die Ozeane erwärmt. Je wärmer diese werden, desto weniger Kohlendioxid können sie aufnehmen. Ein einfaches Beispiel hierfür bietet eine gekühlte Wasserflasche und eine warme Wasserflasche. Sowohl beim Öffnen, als auch beim Trinken merkt und spürt man den Unterschied. Eine kalte Wasserflasche kann mehr Kohlendioxid einspeichern. Wenn sich die Ozeane weiter erwärmen, werden sie auch weniger Kohlendioxid einspeichern und aufnehmen können. Der natürlich Kreislauf der Fotosynthese wird dann dort in den Tiefen der Meere nicht mehr statt finden können. Der Kohlendioxidanteil der Luft wird sich also noch mehr vergrößern.

Der Temperaturanstieg der Ozeane verfügt allerdings über einen noch weiteren negativen Aspekt. Warmes Wasser wird sich mehr ausdehnen. Das hat die Konsequenzen, dass der Meeresspiegel sowohl durch das langsame Schmelzen der Pole, als auch durch das Ausdehnen aufgrund der Erwärmung ansteigen wird.

Hier ein Beispiel dazu, welches die heutige Generation wahrscheinlich noch miterleben darf, ob es sich verwirklicht oder nicht: Der Präsident der Malediven macht sich Sorgen. Der IPCC hat prognostiziert das der Meeresspiegel um ca. 60 cm bis 2100 ansteigen wird. Die Malediven liegen 60 cm über dem Meeresspiegel. Zusätzlich bestehen sie aus vielen kleinen Inseln. Jede verfügt nur über eine kleine Fläche. Stimmen die Prognosen nur annähernd, so stehen die Chancen, dass sie bis zum Ende des Jahrhunderts mehrheitlich überflutet worden sind, sehr groß. Natürlich steigt der Meeresspiegel schon immer etwas an. Schließlich war Großbritannien auch mal ans Festland gekoppelt. Doch jetzt nimmt das Tempo aufgrund der globalen Erwärmung und dem damit verbundenen Anstieg der Meeresspiegels zu. Der Präsident sucht nach neuem Land für sein Volk. Nach seiner Meinung kann man den Klimawandel nicht stoppen, deswegen möchte er, bis er ein neues Land gefunden hat, aus den Malediven den ersten CO2 -neutralen Staat machen, um etwas Positives zum Klimawandel beizutragen. Auch das Thema ob Bremen in den nächsten Jahren bis 2100 vom Meeresspiegelanstieg betroffen ist, hat mich beschäftigt. Dazu passt gut die Nachricht, dass die Deiche Bremens in den nächsten Jahren um mehr als 0,5 m erhöht werden sollen.

Kohlenstoff ist der wichtigste Bestandteil des Kohlenstoffdioxids. Gleichzeitig ist Kohlenstoff auch ein wichtiger Bestandteil des Lebens. Pflanzen erzeugen Kohlenstoffverbindungen durch den Prozess der Fotosynthese, damit bauen sie dann ihre Zellen. Dafür benötigen tun sie CO2. Wie reagiert also eine Pflanze auf den Überschuss an Kohlendioxid in der Luft?

Laut Beobachtungen und Messungen vermindert sich der Eiweißgehalt der Pflanze und sie verfügt über einen größeren Anteil von Kohlenhydraten. Das würde für die Zukunft heißen, dass Tiere mehr Grünfutter essen müssten, um den gleichen Eiweißgehalt beizubehalten. Es ist wichtig, dass Pflanzen, wie große Wälder nicht abgeholzt werden, damit sie den überschüssigen Kohlenstoff aufnehmen können.


Was können wir/ich tun?

Immer öfter werden Klimagipfel stattfinden. Auch die Politiker beschäftigen sich mit der Frage wie es weitergehen soll und wie vor allem wir, die Menschen, die ansteigende Konzentration von Kohlendioxid in der Atmosphäre verringern können. Der letzte Klimagipfel fand im Dezember in Kopenhagen statt. Man setzte viele Hoffnungen in ihn, doch wirklich ergeben hat sich nichts. Neben den politischen Möglichkeiten existieren auch auf technischer Ebene eine Vielzahl von Möglichkeiten zur Verminderung von Kohlendioxidausstoßes (CO2 - Emission). Jedoch besonders die Kosten dafür bereiten einem Schwierigkeiten und hemmen bislang die notwendigen Investitionen.

Für mich als ein winziger Anteil der Weltbevölkerung gilt, besser etwas Geringes zum Klimaschutz beitragen, als gar nichts zu tun. Es gibt viele kleine Möglichkeiten was man als einzelne Person tun kann. Es beginnt schon beim Nutzen von Strom oder bei den kurzen Strecken, die man mal eben mit dem Auto zurücklegt. Fahrrad fahren ist nicht nur gesünder, sondern auch viel umweltschonender und das Einsetzen von Energiesparlampen würde schon einen kleinen Teil des Energieverbrauches reduzieren. Auch der große Fleischkonsum sorgt für einen hohen Energieverbrauch bei der aufwändigen Produktion. Dazu kommt auch noch, dass bei der Massentierhaltung ein großer Anteil, des in der Luft vorhandenen, Methan ausgestoßen wird. Der ansteigende Methanwert in der Atmosphäre ist aber eine andere Geschichte.

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