Kohlendioxid ist nicht das einzige Treibhausgas, das zählt. Gase unterscheiden sich stark in Wirksamkeit und Dauer

Anonim

Wenn man die Worte "Treibhausgas" hört, denken die meisten Menschen sofort an Kohlendioxid. Dies ist tatsächlich das Treibhausgas, das derzeit den größten Einfluss auf das sich schnell verändernde Klima der Erde hat. Aber es ist bei weitem nicht das Einzige, das seine Spuren hinterlässt, und um den Klimawandel zu mildern, ist es wichtig, die Auswirkungen der verschiedenen Gase, die zur Erwärmung des Planeten beitragen, vergleichen zu können.

Aber das ist nicht einfach zu machen.

Treibhausgase unterscheiden sich nicht nur in ihren Quellen und den zu ihrer Bekämpfung erforderlichen Maßen, sondern auch darin, wie stark sie die Sonnenwärme einfangen, wie lange sie in der Atmosphäre halten und wie sie mit anderen Gasen reagieren und schließlich ausgespült werden der Luft. Die Unterschiede machen es unmöglich, genau das zu tun, was Forscher und politische Entscheidungsträger am meisten wollen: einen einfachen Umrechnungsfaktor, um exakte Vergleiche zwischen ihnen zu ermöglichen.

Betrachten wir den extremsten Fall: Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW). Im Vergleich zu Kohlendioxid können FCKW mehr als 10.000 Mal mehr Wärme produzieren, wenn sie in der Luft liegen. Glücklicherweise wurden FCKW 1987 durch ein internationales Abkommen namens Montreal Protocol verboten - nicht wegen ihres dramatischen Erwärmungspotentials, obwohl dies ein sekundärer, damals anerkannter Grund war, sondern weil sie als Hauptursache für die schnell eskalierende Zerstörung angesehen wurden der Ozonschicht der Erde, die den Planeten vor gefährlichen, krebserregenden ultravioletten Strahlen schützt.

Aus dem Bild

CFCs würden "einen großen Beitrag leisten", wenn sie nicht zur globalen Erwärmung geführt hätten, sagt Susan Solomon, die Ellen Swallow Richards Professorin für Atmosphärenchemie und Klimaforschung am MIT. Wenn sie jetzt noch genauso schnell wie vor dem Ausstieg genutzt würden, würden CFCs etwa ein Drittel zum Treibhauseffekt der Erde beitragen wie Kohlendioxid, das bei weitem der größte Beitragsleister ist, sagt sie.

Zum Vergleich, so das Kyoto-Protokoll (das jetzt durch das Pariser Übereinkommen von 2015 ersetzt wurde), das eine Reihe von Maßnahmen zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen auf der ganzen Welt forderte, ergab sich eine Gesamtreduktion von etwa 2 Gigatonnen "Kohlenstoffäquivalent" -Emissionen pro Jahr, während der Ausstieg von FCKW bereits fünfmal so viel eliminiert hat - geschätzte 10 Gigatonnen Kohlenstoffäquivalent Gas pro Jahr.

Heute ist Methan, der Hauptbestandteil von Erdgas, der zweitgrößte Produzent von menschengemachten Treibhauseffekten. Wenn es freigesetzt wird, ist Methan etwa 100-mal potenter als Kohlendioxid, aber seine Lebensdauer in der Atmosphäre ist viel kürzer - etwa ein Jahrzehnt, anders als die Kohlendioxid-Verweilzeit von Jahrhunderten. Gemittelt über einen Zeitraum von 20 Jahren ist Methans "Treibhausgas-Äquivalenz" etwa 72-mal so hoch wie bei Kohlendioxid, aber wenn man es auf einen Zeitraum von 100 Jahren betrachtet, sinkt diese Äquivalenz auf nur 25-mal.

Methan kommt aus verschiedenen Quellen, von denen einige relativ schwer zu messen sind. Zum Beispiel ist die Leckage von Erdgasquellen, Speicheranlagen und Verteilungssystemen eine bedeutende Quelle. Da solche Lecks jedoch sehr unterschiedlich sind und von Faktoren wie Bauweisen und Wartungssystemen für die Infrastruktur abhängen, die in einigen Fällen proprietäre Informationen sind, gab es eine große Kontroverse über das Ausmaß solcher Lecks. Andere Quellen wie Emissionen in Zusammenhang mit Feuchtgebieten, Entwaldung und Vieh sind schwer genau zu messen.

Buchhaltung für Dynamik

Jessika Trancik, Associate Professor für Energiestudien am Institut für Daten, Systeme und Gesellschaft am MIT, erklärt, dass es aufgrund der sehr unterschiedlichen Dynamik von Methan in der Atmosphäre im Vergleich zu Kohlendioxid irreführend sein kann, sich auf das konventionelle Ein-Faktor-Vergleiche, die oft verwendet werden. Stattdessen schlugen sie und ihre Mitarbeiter 2014 in einem Forschungspapier vor - und ergänzten die Idee 2016 weiter -, dass ein Maß für die relativen Effekte verschiedener Gase auf der Grundlage spezifischer Klimaschutzziele verwendet werden sollte, zum Beispiel wo der Zeithorizont für den Vergleich liegt basiert auf einem spezifischen Stabilisierungsziel.

Die übliche Art, Treibhausgase zu vergleichen, besteht in einem einzigen Umrechnungsfaktor, dem Treibhauspotenzial, der einen willkürlich gewählten Zeithorizont von 100 Jahren verwendet. Für Methan wird dies normalerweise als ein Faktor von 25 angegeben (das heißt, Methan ist 25-mal stärker als Kohlendioxid). Trancik schlägt jedoch vor, dass es sinnvoller ist, "zielorientierte Metriken" zu verwenden, die die unterschiedlichen Verweilzeiten verschiedener Gase über einen Zeitraum berücksichtigen, der davon abhängt, wann die Emissionen relativ zu einem Minderungsziel auftreten: eine sofortige Klimawirkung (ICI) und eine kumulative Klimawirkung (CCI). Sie sagt, dass das Gewicht, das den verschiedenen Faktoren beigemessen wird, "darauf zurückzuführen ist, wie sehr man sich kurzfristig um die Veränderungsrate kümmert, im Gegensatz zum Gleichgewichtszustand", in dem sich das Klima schließlich einpendeln wird - was vielleicht nicht erreicht wird seit Jahrhunderten.

Solomons Forschung hat kürzlich gezeigt, dass einige der Auswirkungen von Treibhausgasen über Jahrhunderte bestehen bleiben können, selbst nachdem die Gase, die diese Veränderungen ursprünglich ausgelöst haben, überhaupt nicht mehr emittiert werden. Insbesondere kann die Ausdehnung des Wassers, wenn es erwärmt wird, in Verbindung mit dem Schmelzen des Polar- und Gletschereises zu einem signifikanten Anstieg des Meeresspiegels führen, der Jahrhunderte überdauern würde, selbst wenn alle neuen Treibhausgasemissionen vollständig gestoppt würden. Das liegt daran, dass diese Gase in der Atmosphäre bleiben und auch nach der Eliminierung ihrer Quellen weiterhin Wärme speichern - eine Tatsache, die in Diskussionen über die Eindämmung des Klimawandels manchmal übersehen wird. Wenn alle Kohlendioxidemissionen bis 2050 beseitigt würden, würden Solomon und ihre Co-Autoren feststellen, dass die Hälfte der Emissionen 750 Jahre später immer noch in der Luft liegen und den Planeten immer noch wärmen würden.

"Es ist keine Frage, dass Kohlendioxid den größten Beitrag zum vom Menschen verursachten Klimawandel leistet", sagt Trancik. "Das ist der große Schwerpunkt der Klimaschutzmaßnahmen. Aber es gibt eine Reihe anderer, die ebenfalls von Bedeutung sind. Diese Emissionen ohne Kohlendioxidemissionen." Sie entstehen oft durch Leckagen im Versorgungssystem, im Gegensatz zu den direkten Emissionen von Kohlendioxid, die bei der Verbrennung kohlenstoffhaltiger fossiler Brennstoffe entstehen. Es gibt Möglichkeiten, diese Systeme zu reinigen, um Leckagen zu reduzieren, obwohl dies nicht immer einfach ist. "

Sie sagt auch: "Es gibt eine Herausforderung beim Verständnis der atmosphärischen Lebensdauern all dieser Treibhausgase und wie sich der Strahlungsantrieb verändert, wenn sich die Konzentration ändert. Es gibt interaktive Effekte, die die Strahlungswirksamkeit aller dieser Gase verändern."

Gase sind nicht die einzigen Faktoren, die zum Treibhauseffekt beitragen: Ruß, auch bekannt als Ruß, sowie einige andere Partikel können ebenfalls eine Rolle spielen. Solche Materialien haben jedoch noch kürzere Verweilzeiten, typischerweise nur wenige Tage oder Wochen, da sie dazu neigen, beim nächsten Regen aus der Luft herausgespült zu werden.

Das bringt uns zum größten Treibhausgas überhaupt: Wasserdampf. Es besteht kein Zweifel, dass Wasserdampf für mehr Treibhauseffekt verantwortlich ist als jeder andere atmosphärische Bestandteil. Das Verhalten von Wasserdampf hängt jedoch vom Klima ab und ist daher kein Motor für den Klimawandel, sondern eher eine verstärkende Rückkopplung, da der Wasserkreislauf ein konstanter Teil der atmosphärischen Zirkulation ist. Wenn die Luft wärmer wird, kann sie mehr Wasserdampf aufnehmen, so dass ein sich erwärmendes Klima zu mehr Dampf in der Luft führt, was einen Rückkopplungseffekt mit sich bringt und möglicherweise zu dramatischen Veränderungen der Niederschlagsmuster führt. Aber Wasserdampf bleibt nur bis zum nächsten Niederschlag übrig. "Wasserdampf ist ein Sklave des Klimasystems, es ist kein Meister", sagt Solomon.

Wenn es also darum geht, das Klima des Planeten zu verändern, ist Kohlendioxid tatsächlich der wichtigste Faktor - und wird dies auch auf absehbare Zeit sein, auch wenn alle Emissionen jetzt aufhören sollten. Ein großer Teil des Kohlendioxids, das im letzten Jahrhundert emittiert wurde, wird auch in Zukunft noch Jahrhunderte dauern - und wird den Planeten immer noch erwärmen und den Meeresspiegel ansteigen lassen. "Ein Teil unseres Kohlendioxids wird in 1.000 Jahren noch da sein", sagt Solomon. Für alle praktischen Zwecke sagt sie, dass Kohlendioxid, das in die Luft emittiert wird, auf einer menschlichen Zeitskala "zur Irreversibilität der Kohlendioxid-induzierten Erwärmung" führt.

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