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Treibhausgase

Autor: Hans Lohninger

In der Rubrik Chemie im Alltag werden Chemikalien des täglichen Gebrauchs und deren Wirkung allgemein verständich beschrieben.
Wenn man den extrem heißen Juli/August 2013 mit Tageshöchstwerten knapp unter 40°C in Österreich (!) vor Augen hat, stellt sich natürlich die Frage nach dem Klimawandel. Sind diese extrem heißen Tage die Vorboten für den bevorstehenden und heftig diskutierten Klimawandel, oder sind es nur natürliche statistische Schwankungen?

Um dieser politisch kontroversiell diskutierten Frage aus dem Weg zu gehen wollen wir hier an dieser Stelle die Chemie und Physik der sogenannten Treibhausgase ein wenig näher betrachten.

Was sind Treibhausgase?

Treibhausgase sind Gase, die in der Atmosphäre zwar nur in geringen Mengen vorkommen, aber die Eigenschaft aufweisen, Teile des Sonnenlichts zu absorbieren und letztendlich in Wärme zu verwandeln. In Summe führt dies dazu, dass sich die Atmosphäre erwärmt und dadurch ein Klimawandel ausgelöst wird. Die folgende Tabelle gibt einen Überblick zu den wichtigsten Treibhausgasen:

Gas Treibhauswirkung
relativ zu CO2		 Konzentration
[ppb], Stand 2013		 rel. Beitrag
zur Erwärmung
Distickstoffmonoxid (Lachgas) 300 325 5.6 %
Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) 5000-15000 bis zu 0.55 10.4 %
Kohlendioxid 1 390000 57.2 %
Methan 25 1800 15.7 %
bodennahes Ozon 2000 40-100 10 %
Schwefelhexafluorid 22800 0.005 < 1%
Stickstofftrifluorid 17200 0.001 < 1%

Wie man aus der Tabelle entnehmen kann, sind die verschiedenen Treibhausgase unterschiedlich wirksam. Das hängt einerseits mit dem spektralen Bereich zusammen, in dem das jeweilige Gas absorbiert, und andererseits mit der Verweildauer des jeweiligen Gases in der Atmosphäre. Für den Beitrag zum Klimawandel ist aber natürlich auch die Konzentration des jeweiligen Gases von Bedeutung. So trägt Kohlendioxid, aufgrund der vergleichsweisen hohen Konzentration, wesentlich mehr zum Klimawandel bei als z.B. das hoch-wirksame Schwefelhexafluorid, das aber nur in sehr niedrigen Konzentrationen in der Erdatmosphäre auftritt.

Wie ist die historische Entwicklung der Konzentration der Treibhausgase?

Historisch betrachtet, sieht man - so weit Daten über längere Zeiträume vorliegen - bei allen Treibhausgasen außer den FCKW einen mehr oder weniger deutlichen Anstieg der Konzentration in den letzten Jahrzehnten. Das Abflachen und der teilweise Rückgang bei den FCKWs ist auf das Montreal-Protokoll zurückzuführen, das den Einsatz von Gasen die die Ozonschicht zerstören, reglementiert.

Die Veränderung der Konzentrationen der vier wichtigsten Treibhausgase in den letzten 30 Jahren. Quelle: NOAA

Berechnet man aus den Konzentrationen und der relativen Wirksamkeit den Strahlungsleistungsbeitrag (engl. "radiative forcing") der einzelnen Gase, so kommt man zu vergleichbaren Zahlen, die zeigen, wo man in erster Linie den Hebel ansetzen müsste:

Der Strahlungseintrag der wichtigsten Treibhausgase. Datenquelle NOAA

Wie man aus obiger Abbildung erkennt, hat sich der dominante Beitrag von Kohlendioxid zum Treibhauseffekt in den letzten 30 Jahren noch deutlich erhöht. Vorrangiges Ziel wäre es also, die Menge an emittiertem CO2 zu reduzieren - gelungen ist das bis dato allerdings nicht.

Was hat es mit bodennahem Ozon auf sich?

Bodennahes Ozon(1) wird in vielen Betrachtungen zum Klimawandel vernachlässigt, da die Berechnungen dazu mit erheblichen Unsicherheiten behaftet sind. Dies liegt einerseits an der Kurzlebigkeit von Ozon und andererseits an der Art und Weise wie Ozon in der Troposphäre entsteht (Hauptquelle sind Stickoxide und Kohlenwasserstoffe, die unter Einwirkung von Sonnenlicht in einer komplizierten Reaktion Ozon erzeugen). Der Ozongehalt hängt sehr stark von der Jahreszeit und der Verschmutzung der Luft ab und ist regional sehr unterschiedlich. Global gesehen schätzt man den relativen Anteil zur Erderwärmung aber mit ca. 10% ein.


(1) Nicht zu verwechseln mit Ozon in der Stratosphäre, das einen Schutzschirm gegen die UV-Strahlung der Sonne bildet.



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Last Update: 2013-08-20