Die hier dargestellten Informationen basieren überwiegend auf dem Clim4Edu Handbuch, welches weitere Informationen zu diesem Thema enthält.
Wenn es um CO2 im Rahmen des Klimawandels geht, dann denkt man zunächst an die entsprechenden CO2-Emissionen durch die Verbrennung von Kohle, Öl und Erdgas.
Abbildung 50 zeigt die Zeitserie der globalen CO2-Emissionen in der Einheit GigaTonnen (Gt, also Milliarden Tonnen) CO2-Emissionen pro Jahr.
Diese Abbildung ist dem Spiegel Online Artikel „Warum der unaufhaltsame Anstieg der Emissionen ein Ende hat“ von Prof. Dr. Stefan Rahmstorf vom November 2021 entnommen (https://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/uno-klimagipfel-warum-der-unhaufhaltsame-anstieg-der-emissionen-ein-ende-hat-a-2dc7e80b-f9e0-4626-a964-8f69d5f67289).
In diesem Artikel wird auf eine gute Nachricht hingewiesen: "Der CO2-Ausstoß tut nicht mehr das, was er seit Jahrzehnten tut – er steigt nicht mehr". Hoffen wir, dass dies auch in Zukunft so bleibt und die Emissionen mittel- bzw. langfristig sogar sinken werden.
Abbildung 50: Zeitserie der globalen fossilen CO2-Emissionen mit Anmerkungen zu den Gründen temporärer Emissionsreduktionen. Quelle der Abbildung: Spiegel Online (https://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/uno-klimagipfel-warum-der-unhaufhaltsame-anstieg-der-emissionen-ein-ende-hat-a-2dc7e80b-f9e0-4626-a964-8f69d5f67289). Daten: Global Carbon Project (GCP) (https://www.globalcarbonproject.org/).
Dieser anthropogene Aspekt ist aber nur eine Komponente, wenn es um den globalen Kohlenstoffkreislauf geht. CO2 ist ein natürlicher Bestandteil unserer Atmosphäre und wird von Pflanzen zum Wachstum mittels Photosynthese aufgenommen und bei der Atmung (Respiration) wieder abgegeben.
Diese natürlichen Prozesse und die damit verbundenen Kohlenstoffflüsse sind Bestandteile des „natürlichen Kohlenstoff-Kreislaufs“.
Eine schematische übersicht über den globalen Kohlenstoffkreislauf zeigt Abbildung 51. Die Daten sind dem Informationsmaterial des Global Carbon Project (GCP, https://www.globalcarbonproject.org/) entnommen. Sie entstammen der vom GCP zur Verfügung gestellten Powerpoint-Datei (https://www.globalcarbonproject.org/carbonbudget/21/files/GCP_CarbonBudget_2021.pptx) bzw. der entsprechenden Veröffentlichung (Friedlingstein et al., 2021).
Die angegebenen Daten beziehen sich auf die Dekade 2011 – 2020. Die Atmosphäre enthält in dieser Dekade 3211 GtCO2 (Gt = Gigatonnen = Milliarden Tonnen) entsprechend 875 Gigatonnen Kohlenstoff (vor Beginn der Industrialisierung enthielt die Atmosphäre etwa 589 GtC entsprechend einem Mischungsverhältnis von etwa 280 ppm). CO2 Mengen und CO2 Flüssen werden oft in verschiedenen Einheiten angegeben, die sich aber alle ineinander umrechnen lassen. Eine Tonne C entspricht 3,67 Tonnen CO2. Abbildung 51 enthält auch teilweise Angaben in GtC, z.B. für die Kohlereserven, da hier die Angabe GtCO2 nicht sehr sinnvoll ist, da Kohle C-Atome enthält aber keine CO2-Moleküle, die erst durch die Verbrennung entstehen.
Der jährliche Zuwachs in der Atmosphäre betrug in der angegebenen Dekade 19 GtCO2/Jahr (entsprechend etwa 5,1 GtC/Jahr). Dies ist weniger als die Zufuhr durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe (35 GtCO2/Jahr) und CO2-Emissionen durch Landnutzungsänderungen zum Beispiel durch die Abholzung tropischer Regenwälder (4 GtCO2/Jahr). Der Grund hierfür sind die beiden „natürlichen Kohlenstoffsenken“, nämlich die Landvegetation und die Ozeane. Die Landsenke hat im Mittel 11 GtCO2/Jahr aufgenommen und die Ozeansenke 10 GtCO2/Jahr.
Die genannten Zahlen sind klein im Vergleich zu den riesigen Mengen, die jedes Jahr zwischen der Atmosphäre und der Landvegetation durch Photosynthese (in die eine Richtung) sowie Pflanzen- und Bodenatmung und Zersetzung organischen Materials (in die andere Richtung) hin und fließen (etwa 500 GtCO2/Jahr bzw. 138 GtC/Jahr). Auch zwischen der Atmosphäre und den Ozeanen wird viel CO2 ausgetauscht (etwa 290 GtCO2/Jahr bzw. 79 GtC/Jahr). Diese großen CO2-Austausch-Flüsse (in der Abbildung als dünnere Pfeile mit blasser Farbe dargestellt) sind die Ursache für die Schwankungen der atmosphärischen CO2-Menge innerhalb eines Jahres. Sie sind nicht die Ursache für die langfristige Zunahme des atmosphärischen CO2, welcher den anthropogenen Klimawandel verursacht. Die Ursache für die langfristige Zunahme des atmosphärische CO2 liegt in der Verbrennung fossiler Brennstoffe (roter Pfeil in Abbildung 51) und (zum kleineren Teil) in der Landnutzungsänderung (oranger Pfeil in Abbildung 51).
Abbildung 51: Schematische Darstellung des globalen Kohlenstoff-Kreislaufs. Daten: Global Carbon Project (GCP) (https://www.globalcarbonproject.org/) bzw. Friedlingstein et al., 2021. Für eine ähnliche Abbildung basierend auf früheren Daten siehe auch diese Abbildung, welche uns für die hier gezeigte Abbildung als Vorlage diente: https://mpimet.mpg.de/fileadmin/communication/Mediathek/Bilder_und_Grafik/2020/Kohlenstoffkreislauf/Kohlenstoffkreislauf_oT_IPCC_2013_2020_de.X3.pdf.
Relevant in diesem Zusammenhang ist auch der folgende Link, welcher auf Lernmaterialien für Schulen zum Thema Kohlenstoffkreislauf verweist: https://climate.esa.int/de/educate/climate-for-schools/carbon-cycle/.
Zur weiteren Vertiefung und Illustration dieser Thematik hier noch
eine interaktive Grafik, welche den Zeitverlauf der atmosphärischen
CO2-Konzentration in den letzten 450 Millionen Jahren zeigt sowie Hintergrundinformationen einschliesslich Anregungen zur Benutzung des Tools im Unterricht:
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