Mobilität A-Z: Treibhauseffekt

Was ist der Treibhauseffekt?

Leben auf der Erde ist nur durch die Sonneneinstrahlung und durch die sie umgebende gasförmige Atmosphäre möglich. In den oberen Schichten der Erdatmosphäre befinden sich Wasserdampf, Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4), Ozon (O4) und Distickstoffoxid (Lachgas N2O). Diese natürlich vorkommenden Gase (insbesondere das Kohlendioxid) wirken ähnlich wie das Glasdach eines Treibhauses, deshalb spricht man von Treibhausgasen.

Der natürliche Treibhauseffekt

Die kurzwelligen Sonnenstrahlen, die durch die Atmosphäre dringen, werden zu 30 % direkt wieder zurück in den Weltraum reflektiert, durch Wolken, Luft und z. B. Eis- und Schneegebiete. Der Hauptanteil von 70 % wird von der Erde und den Ozeanen absorbiert. Die Erde wärmt sich auf und gibt die Wärme nachts in Form von langwelliger Wärmestrahlung (Infrarotstrahlung) wieder ab.

Ein Teil dieser „Abwärme“ gelangt durch sogenannte atmosphärische Fenster wieder zurück in den Weltraum. Der andere Teil wird durch die natürlich vorkommenden Treibhausgase zurückgehalten. Kohlendioxid zum Beispiel kann die Wärmestrahlung absorbieren, damit bleibt die Wärme in der Atmosphäre und sorgt auf der Erde für eine mittlere bodennahe Durchschnittstemperatur von + 15°C. Dies ist der so genannte natürliche Treibhauseffekt, ohne den Leben wie wir es kennen auf der Erde nicht möglich wäre, denn ohne ihn läge die Temperatur bei ca. –18°C.

Der anthropogene (vom Menschen verursachte) Treibhauseffekt

Das natürliche Gleichgewicht wird durch den Menschen seit der Industrialisierung Ende des 19. Jahrhunderts gestört. Durch Menschen produzierte Treibhausgase, aber auch Rodungen von Wäldern und andere Landnutzungsänderungen, wie das Trockenlegen von Sümpfen zur Ackerlandgewinnung, fügen dem natürlichen Treibhauseffekt vom Menschen verursachte Anteile hinzu.

Weitere Informationen zum Klimawandel:

Der Verkehr als Beschleuniger des Treibhauseffektes

Der Verkehrssektor zählt zu den Hauptverursachern für Treibhausgasemissionen. Im Gegensatz zu allen anderen Bereichen nehmen seine Emissionen immer noch deutlich zu. Der höchste Anteil der Emissionen im Verkehr ist auf den Pkw- und den Luftverkehr zurückzuführen. Treibhausgase entstehen dabei nicht nur bei der Herstellung und Verbrennung von Diesel, Benzin oder Erdgas, sondern auch beim Bau, bei der Instandhaltung und beim Betrieb von Straßen, Brücken, Parkplätzen und Verkehrsleitsystemen und bei der Produktion von Fahrzeugen und Biokraftstoffen.

Durch den Verkehr werden auch Stoffe freigesetzt die indirekt den Treibhauseffekt ankurbeln, beispielsweise indem sie wie Stickoxide zur Ozonbildung beitragen oder indem sie sich wie Rußpartikel auf Schnee- und Eisflächen ablagern und so die Reflektion der kurzwelligen Sonneneinstrahlung stark vermindern. Auch die Produktion von Biokraftstoffen ist bei weitem nicht klimaneutral: Grasland, Brachflächen und Sümpfe werden in intensiv genutzte Flächen umgewandelt und oft verdrängen die Pflanzen für die Biokraftstoffproduktion andere Kulturen, für deren Anbau dann wieder Wälder gerodet werden. Es reicht also bei weitem nicht aus, nur CO2 im Blick zu behalten, denn Partikel, Stickoxide, Kohlenwasserstoffe, Landnutzungsänderungen und Kältemittel aus Klimaanlagen zusammen genommen verursachen einen erheblichen Teil des verkehrsbedingten Treibhauseffekts.

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Anteile der Gase am antropogenen Treibhauseffekt

(ohne Berücksichtigung der Wirkungen von Ruß und Ozon)

Kohlendioxid (CO2) entsteht durch das Verbrennen fossiler Rohstoffe wie Kohle, Erdöl und Erdgas sowie zum Beispiel durch Brandrodungen. Die Energieerzeugung und der Verkehr sind heute die Hauptverursacher des CO2-Anstiegs. Die Kohlendioxidkonzentration hat sich seit der Industrialisierung Ende des 19. Jahrhunderts von ca. 278 ppm auf über 390 ppm, also um über 40 % ständig erhöht. Kohlenstoffdioxid ist mit einem Anteil von ca. 65 % (Stand 2011) an den  Klimawirkungen der antropogenen Treibhausgase das bedeutsamste Treibhausgas (Strahlungsantrieb 1,82 W*m^-2).

Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), die in Spraydosen und Kühlschränken oder bei der Schaumstoffherstellung verwendet wurden, bleiben bis zu 400 Jahre in der Atmosphäre bestehen und zerstören aktiv die Ozonschicht. Trotz der im Vergleich zu Kohlenstoffdioxid geringen Emissionen haben alle FCKW in Summe durch ihre bis zu 14.800-fach stärkere Klimawirkung einen Anteil von derzeit fast 10 % an der durch Treibhausgase verursachten Klimawirkung (Strahlungsantrieb 0,63 W*m^-2). Seit 1996 sind FCKW in den Industrieländern verboten.

Methan entsteht in der Landwirtschaft beim Reisanbau, der Rinderzucht („tierische Abgase“), durch das Düngen und bei der Förderung und beim Transport von Erdöl und Erdgas. Methan trägt durch seine 25-mal stärkere Klimawirkung als Kohlenstoffdioxid mit fast 17 % (Stand 2011) zur Wirkung der antropogenen Treibhausgase bei (Strahlungsantrieb 0,48 W*m^-2). Seine Konzentration ist von 720 ppb in vorindustriellen Zeiten auf heute über 1750 ppb gestiegen und steigt weiter. 

Lachgas (Distickstoffoxid) hat eine etwa 300 mal stärkere Klimawirkung als Kohlendioxid. Es ist ebenfalls ein Ergebnis intensiver Landwirtschaft, entsteht aber auch in der chemischen Industrie und bei der Verbrennung von Kraftstoffen und bei der Abgasreinigung mit modernen Katalysatoren. Es trägt zu 6 % zur Wirkung der antropogenen Treibhausgasemissionen bei und ist damit seit 2011 nach CO2 und Methan das dritt-stärkste Treibhausgas (Strahlungsantrieb 0,17 W*m^-2).

Bodennahes Ozon entsteht tagsüber unter Einwirkung von Sonnenlicht aus Emissionen des Autoverkehrs und der Industrie (Sommersmog). Es ist sehr reaktiv und deshalb langfristig nicht stabil. Es trägt derzeit mit einem globalen Strahlungsantrieb von ca 0,4 W*m^-1 stärker zum Treibhauseffekt bei als alle FCKW in Summe.

Neuere Klimagase sind die Stoffe PFC (perfluorierte Kohlenwasserstoffe), HKFW (teilhalogenisierte Kohlenwasserstoffe) und SF6 (Schwefelhexafluorid) und – obwohl im eigentlichen Sinne kein Gas sonder ein Aerosol – auch Ruß. Ruß (Black Carbon – BC) auf Schnee trägt mit 0,1 W*m^-2 zum Treibhauseffekt bei. Ruß ist in der Summe seiner Wirkungen mit 0,64 W*m^-2 derzeit bedeutsamer als Methan. Er entsteht bei der Verbrennung kohlenstoffhaltiger Energieträger wie Öl, Kohle und Holz. 

Zusätzlich trägt CO2  aus Landnutzungsänderungen und Forstwirtschaft mit etwa 11% zum durch die Menschen verursachten Treibhauseffekt bei.

Zu den Folgen des Treibhauseffektes

Die Erhöhung der CO2-Konzentration und der Anstieg der anderen Treibhausgase bewirken, dass in der Atmosphäre mehr Wärme zurückgehalten wird: Das Klima auf der Erde verändert sich, in vielen Gebieten steigen die Temperaturen deutlich an, die Verteilung von Niederschlägen sowie von Wind und Meeresströmungen aber auch die Verbreitung von Pflanzen und Tierarten verändern sich.

Die Folgen des Treibhauseffektes sind weitreichend und gehen über die bloßen klimatischen Veränderungen weit hinaus.