Lexikon der Geographie: Kohlendioxid
Kohlendioxid, CO2, geruchsloses Gas aus Kohlenstoff (C) und Sauerstoff. Es wirkt bei Werten von 0,5-0,7% für den Menschen konzentrationsmindernd. Ab 4% wirkt es direkt gesundheitsbeeinträchtigend und ab 25% tödlich. Bei der Dissimilation der Pflanzen, aber auch bei Energieumsetzungen von Mensch und Tier wird Kohlendioxid freigesetzt. Folglich zeichnen sich bei der Konzentration an CO2 sowohl tages- als auch jahreszeitliche Schwankungen (0,02-0,05%) ab. Dabei liegt das CO2-Maximum nachts in Bodennähe. Besonders groß sind die Tagesschwankungen in der Hauptvegetationszeit (Mai-September auf der Nordhalbkugel). Entsprechend der Vegetationsrhythmik der außertropischen Breiten wird das saisonale Maximum vor Beginn der Vegetationszeit, das Minimum zu Anfang der Winterruhe erreicht. Global gesehen bildet sich somit eine Zick-Zack-Kurve aus. Hervorgerufen wird sie dadurch, dass der Land- und damit auch der Vegetationsanteil auf der Nord- bedeutend größer als auf der Südhalbkugel ist. Folglich wird das CO2-Minimum während der Vegetationsperiode auf der Nordhalbkugel erreicht. Gesteigert wird das winterliche Maximum durch die Heizperiode. Die aktuelle CO2-Produktion beträgt weltweit 2·1010t. Anthropogen bedingt stieg der CO2-Gehalt der Atmosphäre seit Mitte des 18. Jh. zwischen 260 und maximal 280 ppm auf aktuell ca. 360 ppm an. Eine relativ lange Messreihe des CO2 (Beginn: 1956) liegt vom Mauna-Loa-Observatorium auf Hawaii (3400 m ü.NN) vor. Das jährliche globale Wachstum beträgt z.Zt. 1,6 ppm. Anthropogen freigesetzt werden jährlich 8·109 t Kohlenstoff. Die wichtigsten Kohlenstoffsenken stellen dagegen die Weltmeere dar, die der Atmosphäre jährlich 2-3·109 t Kohlenstoff entziehen. Wasser vermag erhebliche Mengen an CO2 aufzunehmen. Noch mehr (160-fach) gelingt dies Bicarbonaten und Carbonaten. So kann ein Liter Meerwasser bis zu 48 cm3 CO2 aufnehmen (Kohlenstoffkreislauf). Bereits 1861 untersuchte der englische Naturforscher Tyndall und 1898 der schwedische Physiker Arrhenius die Bedeutung von CO2 für die Atmosphäre. Inzwischen ist nachgewiesen, dass sich seit 1900 der jährliche globale Energieverbrauch verzwölffacht hat. So werden knapp 20 Mrd. t CO2 durch die Nutzung fossiler Energieträger jährlich aus Kohle, Erdöl, Benzin und Erdgas freigesetzt. Auf die letzten 100 Jahre bezogen ergibt sich ein Gesamtbetrag von 600 Mrd. t CO2.
CO2 absorbiert 17% der solaren Strahlung zwischen 13 und 17 μm und verhindert so, dass die langwellige IR-Strahlung aus der Atmosphäre entweichen kann. Es ist daher ein wichtiger Verursacher des Treibhauseffekts.
Nach den inzwischen weltweit verstärkt durchgeführten Analysen über die Auswirkungen der CO2-Zunahme auf das Weltklima geht man von einer Erhöhung des weltweiten Temperaturmittels seit 1861 um 0,7°C aus. Durch die Auswertung von Eisbohrkernen aus Gletschern und Inlandeis hat man inzwischen die atmosphärische CO2-Konzentration weiter zurückverfolgen können. Bei anhaltender Erhöhung der CO2-Freisetzung sind nach neueren Berechnungen im globalen Mittel Temperaturerhöhungen zwischen 2 und 5°C in den nächsten 50 Jahren möglich. Größere Schwierigkeiten bereitet bei diesen Analysen die Wirksamkeit der Weltmeere als CO2-Senken, der Eiskappen sowie der Auswirkungen eines Bevölkerungswachstums auf die CO2-Freisetzung.
Die Bundesregierung hat sich völkerrechtlich verbindlich zu einer CO2-Minderung in Deutschland verpflichtet. Auf der Basis des energiebedingten Ausstoßes von CO2 soll bis zum Jahre 2005 der Ausstoß in Deutschland gegenüber 1990 (Basisjahr der Klimarahmenkonvention; Klimakonferenz) um ca. 25% reduziert werden ( Abb.). Folgende wichtige Forschungsfelder zeichnen sich im Rahmen der CO2-Problematik im Rahmen künftiger Geotechnologieverfahren nach Auffassung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) für geowissenschaftliche Gemeinschaftsforschung ab: a)Ursachen der Variabilitäten von CO2 in der Atmosphäre während des Paläoklimas; b) Ursprung und Akkumulation von CO2 in Erdgaslagerstätten; c) Art und Umfang einer nutzungsbedingten Freisetzung in die Atmosphäre; d) Nachweis potenzieller CO2-Speicher wie Böden und Biomasse, Abgabe und Transport aus terrestrischen Speichern; e) natürliche Pufferung von geogenem und anthropogenem CO2 in Böden und Sedimentgesteinen und f) natürliche Senken von anthropogenen CO2-Emissionen.
MM
Lit: [1] HÄCKEL, H. (1999): Meteorologie. – Stuttgart. [2] SCHÖNWIESE, C.-D. (1995): Klimaänderungen... – Berlin, Heidelberg.
Kohlendioxid: Kohlendioxid: CO2-Ausstoß in Deutschland.
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