Juli 13, 2024

Warum die wachsende CO2-Konzentration weitgehend menschengemacht ist

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Häufig hören wir das Argument, dass die natürlichen Emissionen, sei es durch

  • Atmung der Pflanzen, Tiere und Menschen
  • biologische Zersetzungsprozesse
  • Ausgasung der Ozeane

so groß seien, dass die anthropogenen Emissionen im Vergleich kaum ins Gewicht fallen und quasi „im Rauschen untergehen“.

In der Tat sind die Respiration mit 130 GtC/a und die Ausgasung aus den Ozeanen mit 80 GtC/a wesentlich größer als die 9,5 GtC/a, die durch Verbrennung fossiler Energieträger und Zementproduktion zustandekommen.

Da liegt der Schluß nahe, anzunehmen, dass angesichts der großen natürlichen Umsätze von 210 GtC/a die anthropogenen Emissionen nur 5% ausmachen und daher relativ unbedeutend sind.

Dies ist aber ein Fehlschluß: Der Respiration steht ein gleichgroßer, sogar etwas größerer Betrag der Nettoprimärproduktion und der Ausgasung von 80 GtC/a ebenfalls ein leicht größerer Betrag der Absorption in den Ozeanen gegenüber.

Zwei einfache Tatsachen helfen, die Frage zu klären:

  1. Die jährlichen anthropogenen Emissionen sind deutlich größer als der Anstieg der CO2-Konzentration. Das heißt, dass es auf jeden Fall mehr Emissions-CO2 gibt als was von der der Atmosphäre aufgenommen wird. Die „restlichen“ Einflußfaktoren müssen demnach zwingend in ihrer Gesamtwirkung eine Kohlenstoffsenke sein – so stark, dass sie heute bereits mehr als die Hälfte des anthropogen erzeugten CO2 aufnehmen.
  2. In der Jahresbilanz sind sowohl die Ozeane als auch die Landpflanzen und mit ihnen die gesamte biologische Welt seit 100 Jahren strikte Kohlenstoffsenken sind, sie nehmen übers Jahr gemittelt jeweils mehr als 2 Gt/a mehr Kohlenstoff auf als sie abgeben.

Das folgende Diagramm zeigt sowohl die anthropenen Emissionen einschließlich Landnutzungsänderungen (Abholzung) als positive Beiträge während die „Verwendung“ dieser Emissionen als Verteilung nach Ozeanen, Landpflanzen und Anstieg der atmosphärischen Konzentration dargestellt ist:

Entscheidend ist, dass die unterjährigen natürlichen Austauschprozesse sich gegenseitig aufheben und nichts zum Anstieg der CO2-Konzentration beitragen, obwohl die beteiligten Mengen sehr viel größer als die anthropogenen Emissionen sind. Die Unterscheidung der Aufenthaltszeit und Ausgleichszeit hat Cawley in einer wissenschaftlichen Publikation vorgenommen. Hier möchte ich mich auf eine anschauliche vereinfachte Argumentation beschränken:

Eine Senke kann nicht gleichzeitig Quelle sein. Auch wenn es jahreszeitliche Schwankungen gibt, entscheidend ist die Bilanz am Ende des Jahres – wie bei einem Bankkonto. Darüber hinaus sind die Schwankungen der Art, dass die verstärkte Senkenwirkung aufgrund des Pflanzenwachstums im Frühjahr und Sommer stets dem folgenden Abbau und Zerfall vorausgeht. Die biologische Welt ist aus prinzipiellen Gründen immer eine Netto-Senke.

Die Ozeane kann man als riesige Kohlenstoff-Speicher mit der etwa 50 fachen Kapazität der Atmosphäre auffassen, die auf lange Sicht die CO2-Konzentration derjenigen der Atmosphäre „angleichen“, unter korrekter Berücksichtigung der nicht ganz trivialen physikalischen und chemischen Prozesse. Wir können davon ausgehen, dass bislang die Ozeane auf die vorindustrielle CO2-Konzentration von etwa 280 ppm angepasst sind und daher noch für sehr lange Zeit als effektive Senke wirken.

Daher müssen wir die Tatsache akzeptieren, dass die menschlichen Aktivitäten tatsächlich in den letzten 150 Jahren tatsächlich für ein Anwachsen der CO2-Konzentration um 50% gesorgt haben. An anderer Stelle wird der genaue Mechanismus der Abhängigkeit der Konzentration von den anthropogenen Emissionen behandelt. Damit ist allerdings noch nichts darüber gesagt, ob die Auswirkungen der erhöhten Konzentration eher nützlich oder schädlich sind.

Nachtrag 2.6.2024 — Kleine Einschränkung

Aufgrund neuerer Recherchen lässt sich ein Einfluss der globalen mittleren Wasseroberflächentemperatur auf die CO$_2$-Konzentration nachweisen. Da nicht die Konzentration mit den Temperaturschwankungen korreliert ist, sondern die natürlichen Emissionen, ist die Kausalität so, dass die Temperaturschwankungen zu Emissions- und schließlich zu Konzentrationsänderungen führen. Der definitive Nachweis bezieht sich bislang auf die Temperaturschwankungen, die vom langfristigen Trend abweichen, sowie auf die Daten der Eisbohrkerne aus der Antarktis. Der langfristige Einfluß der Temperatur auf die CO$_2$ Gleichgewichtskonzentration dürfte bei 13 ppm/°C liegen, also bei knapp 10% des CO$_2$ Konzentrationsanstiegs seit dem Beginn der Industrialisierung. Maximal möglich sind 65 ppm/°C. Das wäre dann schon fast die Hälfte.

4 Gedanken zu “Warum die wachsende CO2-Konzentration weitgehend menschengemacht ist

  1. Sehr geehrter Herr Dr. Dengler,

    das Verhältnis natürlicher zu anthropogenem CO2- Zufluss ist ja tatsächlich signifikant ungleich mit nur ca. 5% des Gesamtzuflusses aus menschlichen Quellen. Der Abfluss aus der Atmosphäre in die Senken richtet sich aber nicht nach der jeweiligen Quelle des CO2 oder der Menge des Zuflusses, sondern nach der Konzentration in der Luft. In dieser sind natürliches und menschenverursachtes CO2 gut durchmischt. Je höher die Konzentration, umso mehr CO2 wandert in die Senken. Dabei unterscheiden die Senken nicht danach, welchen Ursprung das jeweils absorbierte CO2- Molekül hat. Dem entsprechend wandert das in der Luft befindliche CO2 genau entsprechend seiner Quellen zurück in die Senken.

    In Folge der hohen natürlichen Umwälzung und deren Abhängigkeit von der Konzentration kann die Konzentration nur in dem Masse zunehmen, in dem die gesamten Freisetzungen erhöht werden. Die hinzu kommenden menschlichen Freisetzungen von ca. 5% können die Konzentration nur um 5% erhöht haben. Tatsächlich ist die Konzentration abberufend um 50 % angestiegen. Also müssen auch die Freisetzungen um 50% gestiegen sein.

    Sie selbst stellen fest, dass die Emissionen in den letzten 10 Jahren stagnieren. Die Konzentration steigt aber ungeachtet dessen an. Daraus muss gefolgert werden, dass es eine zusätzliche Quelle für den Anstieg der CO2- Konzentration geben muss, denn eine stagnierende anthropogene CO2- Emission kann den Anstieg ja wohl kaum verursachen. Die Senkenleistung dürfte auch nicht schwächeln, denn die Begrünung der Erdoberfläche steigt und auch Sie gehen davon aus, dass die Senkenwirkung der noch auf 280ppm eingestellten Ozeane noch etliche zeit nicht ausgeschöpft sein wird.

    Ich bin daher nicht wie Sie davon überzeugt, dass die Erhöhung der CO2- Konzentration allein auf dem Verbleib anthropogenen CO2’s beruht („airborne fraction“). Die Annahmen des Bern-Modells mit den unterschiedlichen Verweilzeiten ignorieren doch vollständig, dass alle CO2- Moleküle identisch aufgebaut sind und deshalb an den Senken auch identisch reagieren müssen.

    Ich stütze mich bei meinen Ausführungen auf die mE überzeugenden Ausführungen von Dr. Eike Roth.

    Mit freundlichen Grüßen,

    T. Oelschläger

    1. Aus Ihrem Argument „Sie selbst stellen fest, dass die Emissionen in den letzten 10 Jahren stagnieren. Die Konzentration steigt aber ungeachtet dessen an.“ schließe ich, dass Sie den Zusammenhang zwischen Emissionen und Konzentration überhaupt nicht verstanden haben. Solange die jährlichen anthropogenen Emissionen größer sind als die jährlichen natürlichen Senken, muß zwangsläufig die Konzentration ansteigen. Dabei spielt es überhaupt keine Rolle, wie groß zwischendurch die natürlichen Emissionen und Absorptionen waren. Wenn Sie 1000 € auf dem Konto haben, im Laufe des Jahres 1 Million einzahlen und den gleichen Betrag wieder abheben, haben Sie am Jahresende immer noch 1000 €. Wenn aber jemand anders zwischendurch mal 5€ einzahlt, sind des 1005 €. Mit den realen Zahlen des CO2 und konstanten Emissionen habe ich diesen Vergleich in diesem Artikel beschrieben: https://www.epochtimes.de/meinung/gastkommentar/wir-koennen-weiterleben-ohne-sorgen-um-co2-und-netto-null-a4314374.html?utm_source=influencer&utm_medium=all&utm_campaign=joadengl

      Vielleicht schauen Sie sich mal meine Publikation dazu an: https://www.mdpi.com/2073-4433/14/3/566. Dort zitiere ich u.a. Herrn Cawley, der den Unterschied zwischen „Residence time“ und „Adjustment time“ gut erklärt, auch wenn ich mit seinen Zahlen im einzelnen nicht übereinstimme: https://citeseerx.ist.psu.edu/document?repid=rep1&type=pdf&doi=5471573ac5bfc406b4e86957f58b252c2f095bcc. Dies zu verstehen ist wesentlich, um den Senkenfluss der Atmosphäre zu verstehen. Herr Roth ist dafür keine gute Referenz, seine Argumente kenne ich, sie sind nicht überzeugend.

      Ansonsten habe ich in diesem Artikel selbst das einfachste Argument vorgebracht. Die beiden großen Systeme Ozean und Landpflanzen sind in der Jahresbilanz reine Senken, sie schlucken also atmosphärisches CO2 (https://klima-fakten.net/wp-content/uploads/2024/01/image-2-300×178.png) Wie sollten sie daher zum Anstieg beitragen. Sie haben also die Beweislast: Wie kann ein System, das Netto der Atmosphäre nur CO2 entzieht, zur Vergrößerung der CO2-Konzentration beitragen???

  2. Fakt ist, dass der CO2 Kreislauf weder quantitativ noch qualitativ zu 100% verstanden und schon gar nicht zu bilanzieren ist. In der Bilanz fließen sowohl bei den Emissionen als auch bei der Absorption Schätzungen und Modellannahmen ein, die in Summe mehr Abweichungen von den tatsächlichen Salden betragen können wie die gesamte menschenveruraschten CO2 Emissionen betragen. Die von Klimawissenschaftlern gern gemachte Annahme, dass sich natürliche Emissionen und Absorptionen stets in einem Gleichgewicht befinden ist falsch.
    Wenn die 2 Annahmen
    “ Die jährlichen anthropogenen Emissionen sind deutlich größer als der Anstieg der CO2-Konzentration. Das heißt, dass es auf jeden Fall mehr Emissions-CO2 gibt als was von der der Atmosphäre aufgenommen wird. Die „restlichen“ Einflußfaktoren müssen demnach zwingend in ihrer Gesamtwirkung eine Kohlenstoffsenke sein – so stark, dass sie heute bereits mehr als die Hälfte des anthropogen erzeugten CO2 aufnehmen.
    In der Jahresbilanz sind sowohl die Ozeane als auch die Landpflanzen und mit ihnen die gesamte biologische Welt seit 100 Jahren strikte Kohlenstoffsenken sind, sie nehmen übers Jahr gemittelt jeweils mehr als 2 Gt/a mehr Kohlenstoff auf als sie abgeben.“ tatsächlich stimmen solten, dann ist es tatsächlich so, dass die menschenverursachten CO2 – Emissionen ab Beginn der Industrialisierung die Welt „gerettet“ haben. Der vorindustrielle CO2 Gehalt betrug bekanntlich 280 ppm, ein Minimum in der Erdgeschichte. Die CO2 Gehalte schwankten im Laufe der Erdgeschichte zwischen 8000ppm und eben den besagten 280ppm, aktuell wieder bei 420 ppm. Im Bereich zwischen 1000 und 2000 ppm lag die Phase der üppigsten Flora und Fauna in der Erdgeschichte, genau in dieser Phase wurden die fossilen Energieträger Erdöl, Erdgas und Kohle gebildet. Genau dieses damals gebundene CO2 setzen wir durch die Verbrennung heute wieder frei, was tatsächlich dazu führ dass die Flora auf unserem Planeten wieder üppiger wird (die Erde wird grüner) und vorallem, die Erträge in der Landwirtschaft steigen. Wäre der CO2 Gehalt nicht auf 420ppm gestiegen, sondern auf 140ppm weiter gefallen, gäbe es auf dem Planeten kein Leben mehr, weder Fauna noch Flora!

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