Allgemeines / Regionales zum Klimawandel Treibhauseffekt

Wo bleibt da das schlechte Wetter?“ „Sonnenschein wirkt köstlich, Regen erfrischend, Wind aufrüttelnd, Schnee erheiternd. Wo bleibt da das schlechte Wetter?“ John Ruskin (*1819 †1900)

Inhalt Atmosphäre Emissionen Klimasystem der Erde der natürliche Treibhauseffekt Treibhausgase der anthropogene Treibhauseffekt Treibhausgaspotenzial Kohlenstoffkreislauf Wasserkreislauf

Atmosphäre Die Atmosphäre ist eine gasförmige Hülle, welche die Erde umgibt. Die trockene Atmosphäre besteht fast gänzlich aus Stickstoff (78,1 Vol.%) und Sauerstoff (20,9 Vol.%), zusammen mit einer Anzahl an Spurengasen wie Argon (0,93 Vol.%), Helium und strahlungsaktiven Treibhausgasen wie Kohlendioxid (0,047 Vol.%) und Ozon. Zusätzlich enthält die Atmosphäre Wasserdampf, dessen Menge stark schwankt, aber typischerweise bei 1 Vol.% liegt. Die A. enthält auch Wolken und Aerosole. Bernhofer et al. (2008): Sachsen im Klimawandel – Eine Analyse. Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft (Hrsg.)

Emissionen E. nennt man allgemein den Ausstoß von Stoffen, Immissionen den Eintrag von Stoffen. Besonders bedeutend sind die Emissionen von Treibhausgasen (THG) oder deren Vorläufern (d.h. Stoffe, die sich später mit anderen Stoffen zu THG verbinden können) und von Aerosolen (kleinste Partikel aus Abgasen und Rauch, die die Wolkenbildung beeinflussen), die mit menschlichen Aktivitäten in Verbindung stehen. Anthropogene Emissionen werden durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe zur Energiegewinnung, durch Rodung und andere Landnutzungsänderungen verursacht. Bernhofer et al. (2008): Sachsen im Klimawandel – Eine Analyse. Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft (Hrsg.)

Klimasystem – vereinfachte Darstellung DWD

Der natürliche Treibhauseffekt Diese, nach unten abgestrahlte Wärmestrahlung bezeichnet man als natürlichen Treibhauseffekt Bild-Quelle: http://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Datei:Treibhauseffekt.gif (eingesehen am 07.11.2017)

Der natürliche Treibhauseffekt Das Klimasystem der Erde wird durch die Sonneneinstrahlung angetrieben. Die gesamte kurzwellige Sonnenstrahlung wird als Global- strahlung bezeichnet. Die Erde ist von der Atmosphäre, einer Art Lufthülle umgeben. In der Atmosphäre befinden sich verschiedene Gase. Manche dieser Gase lassen kurzwellige Sonnenstrahlung ungehindert auf die Erde durch. Die Sonnenstrahlung wird zu ca. 50% von der Erdoberfläche und zu ca. 20% von der unteren Luftschicht absorbiert. Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2009) Klimawandel

Der natürliche Treibhauseffekt 30% der Sonnenstrahlung werden von der Erdoberfläche wieder in die Atmosphäre reflektiert. Beim Auftreffen der kurzwelligen Sonnenstrahlung auf die Erdoberfläche wird diese in langwellige Wärmestrahlung umgewandelt und erwärmt somit die Erdoberfläche. Ein Teil dieser langwelligen Wärmestrahlung wird zurück Richtung Weltraum emittiert. Treibhausgase absorbieren diese Wärmestrahlung und geben sie in alle Richtungen wieder ab. Somit heizen sich die Erdoberfläche und die unteren Luftschichten auf. Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2009) Klimawandel

Der natürliche Treibhauseffekt Ohne diesen natürlichen Treibhauseffekt (= Wärmestau in den unteren Luftschichten) wäre die Mitteltemperatur auf der Erde ca. 33 °C niedriger (also bei ca. -18 °C) und somit auch keine Landwirtschaft möglich!! Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2009) Klimawandel

Der natürliche Treibhauseffekt DWD

mehr Wasserdampf in der Atmosphäre stärkere Niederschläge Wasserkreislauf mehr Wasserdampf in der Atmosphäre höhere Temperaturen höhere Verdunstung stärkere Niederschläge Emissionen von Treibhausgasen, z.B. aus: Industrie Verkehr Landwirtschaft Dürren Hochwasser

Gesamtanteil in der Atmosphäre ca. 1% Treibhausgase die wichtigsten Treibhausgase (THG) Wasserdampf (H2O) Kohlendioxid (CO2) Methan (CH4) Lachgas (N2O) Ozon (O3) THG absorbieren langwellige Strahlung → es kommt zu einer Erwärmung der unteren Atmosphäre Gesamtanteil in der Atmosphäre ca. 1% J. Paeger (2015) http://www.oekosystem-erde.de/html/kohlenstoffkreislauf.html (eingesehen am 07.11.2017)

Treibhausgaspotenzial = Fähigkeit eines Stoffes die Wärmeleitfähigkeit der Atmosphäre zu verringern (GWP = global warming potential) Treibhausgas chem. Formel GWP Kohlendioxid CO2 1 Methan CH4 25 Lachgas N2O 298 FCKW-12-Molekül 10.900 Umweltbundesamt (Hrsg.) 2017 Berichterstattung unter der Klimarahmenkonvention der Vereinten Nationen und dem Kyoto-Protokoll 2017 Nationaler Inventarbericht zum Deutschen Treibhausgasinventar 1990-2015

Umrechnung des Kraftstoffverbrauches in CO2-Emissionen 1 Liter Kraftstoff CO2-Emission in g Benzin 2.320 Diesel 2.650 Autogas (LPG) 1.790 Erdgas (CNG) 1.630 Deutsche Handwerks Zeitung (06.02.2017): Kraftstoffverbrauch: So viel CO2 stößt ihr Auto aus

Der anthropogene Treibhauseffekt seit Beginn des Industriezeitalters beeinflusst der Mensch die klimatische Wirksamkeit der Atmosphäre durch einen zusätzlichen Treibhauseffekt die Konzentrationen der natürlichen THG werden erhöht und mit den FCKWs kommen weitere (neue) THG hinzu

Anthropogener Treibhauseffekt die atmosphärischen Konzentrationen von CO2, CH4 und N2O sind auf Werte angestiegen, die seit mindestens den letzten 800.000 Jahren noch nie vorgekommen sind CO2-Konzentration ist im Zeitraum 1750 bis 2015 weltweit um 43% angestiegen (Methan-Konzentration hat sich in diesem Zeitraum um den Faktor 2,5 erhöht) ca. 30% des anthropogen emittierten CO2 hat der Ozean aufgenommen, dies führte zu einer Versauerung. Umweltbundesamt (Hrsg.) 2017 Berichterstattung unter der Klimarahmenkonvention der Vereinten Nationen und dem Kyoto-Protokoll 2017 Nationaler Inventarbericht zum Deutschen Treibhausgasinventar 1990-2015 IPCC (2014): Klimaänderung 2013. Naturwissenschaftliche Grundlagen

Anthropogener Treibhauseffekt der Mensch leistet einen großen Anteil an der Konzentrationszunahme von THG gegenwärtig werden ca. 30 Milliarden Tonnen CO2 jährlich in die Atmosphäre emittiert 75 % des emittierten CO2 stammen aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe der hohe CO2-Ausstoß wird den Treibhauseffekt verstärken das IPCC (Intergovernmental Panel on Cimate Change) geht von einer Erderwärmung von +2 bis +5 °C bis zum Jahr 2100 aus (modellierte Erwartung) Bei einer kurzfristigen Reduktion der CO2-Emission um mehr als 50% sind 2 °C Temperaturerwärmung als realistisch zu betrachten DWD

Konzentration von Treibhausgasen Vergleich von 1750 und 2011 Atmosphärisches CO2 IPCC (2014): Klimaänderung 2013. Naturwissenschaftliche Grundlagen

Quellen von Treibhausgasen, die mit der Landwirtschaft in Verbindung stehen Bild-Quelle: DWD

Status quo und Einordnung von Treibhausgasemissionen in der Sächsischen Landwirtschaft ca. 7,6% aller THG-Emissionen in Sachsen stammen aus der Landwirtschaft Flächenbezogene THG-Bilanz: Sachsen: 3,0 t CO2e/ha LN Bundesdurchschnitt: 5,1 t CO2e/ha LN von Buttlar & Freitag (2014):Minderung von Treibhausgas-Emissionen der Landwirtschaft. Schriftenreihe des LfULG, Heft 31/2014. Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (Hrsg.)

Zusammensetzung der THG-Emissionen (kt CO2e/a) in Sachsen nach Emissionsquellen, Bilanzraum Landwirtschaft gemäß NIR-Bericht inkl. Landnutzung/Landnutzungsänderung (Bilanzjahr 2010) von Buttlar & Freitag (2014):Minderung von Treibhausgas-Emissionen der Landwirtschaft. Schriftenreihe des LfULG, Heft 31/2014. Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (Hrsg.)

THG-Emissionen in der sächsischen Landwirtschaft für das Jahr 2010 von Buttlar & Freitag (2014):Minderung von Treibhausgas-Emissionen der Landwirtschaft. Schriftenreihe des LfULG, Heft 31/2014. Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (Hrsg.)

THG-Emissionen aus der Pflanzenproduktion und Tierhaltung für das Jahr 2010 in Sachsen von Buttlar & Freitag (2014):Minderung von Treibhausgas-Emissionen der Landwirtschaft. Schriftenreihe des LfULG, Heft 31/2014. Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (Hrsg.)

Kohlenstoffkreislauf Bild-Quelle: J. Paeger (2015) http://www.oekosystem-erde.de/html/kohlenstoffkreislauf.html (eingesehen am 07.11.2017)

Kohlenstoffkreislauf Einheiten: C-Flüsse: G t /Jahr (Giga-Tonnen pro Jahr = 109 t /Jahr) Natürliche C-Flüsse (gelb) Anthropogene Flüsse (rot) Vorräte (weiß) Einheit: G t Bild-Quelle: https://earthobservatory.nasa.gov/Features/CarbonCycle/ (eingesehen am 07.11.2017)