Die große Lücke der KlimapolitikWoher kommt das CO₂ in der Atmosphäre?
Natürliche CO₂-Quellen werden in der Klimapolitik bisher kaum beachtet, zu gering sei ihr Anteil an den weltweiten Emissionen. Aber ist dem wirklich so? Ein Blick auf zahlreiche CO₂-Quellen, die die „menschengemachten Emissionen“ weit übertreffen.
Das CO₂ in der Atmosphäre stammt zu großen Teilen aus der Natur selbst.
Foto: Sansert Sangsakawrat/iStock
Lebewesen wie Bakterien, Insekten und Tiere sind ebenso CO₂-Quellen wie Vulkane, Wälder sowie Waldbrände, Böden und Moore. Sie alle eint, dass ihre Emissionen weitgehend ignoriert werden. Streng genommen gibt es noch eine weitere – menschliche, aber ebenso ausgeblendete – Quelle von Kohlenstoffdioxid: Der Mensch, der atmet.
Stattdessen konzentriert sich die Klimapolitik auf „anthropogene CO₂-Emissionen“, die durch menschengemachte Maschinen und unserem Bedarf nach Nahrung verursacht werden. Diese gelten als maßgebliche Ursache für Klimaveränderungen der jüngeren Vergangenheit.
Ob ein solcher kausaler Zusammenhang tatsächlich besteht, ist in der Wissenschaft, trotz vieler anderslautender Medienberichte, umstritten. Zu beachten ist dabei auch, dass rund zwei Drittel der anthropogenen CO₂-Emissionen von Hydrosphäre und Biosphäre aufgenommen werden. All das soll jedoch nicht Gegenstand dieses Artikels sein, vielmehr soll im Folgenden eine Bestandsaufnahme erfolgen, eine Bestandsaufnahme, wie groß oder klein der Anteil der Emissionen von Mensch, Maschine und Mastbetrieben ist.
Die Menge an CO₂, die an unterschiedlichen Stellen auf der Erde ausgestoßen wird, kann gemessen oder berechnet werden. Bei Tieren und Menschen sind Atmung und Nahrungsaufnahme geeignete Messgrößen. Bei Bakterien und Insekten ist es der Zusammenhang von Biomasse und CO₂-Emissionen, der eine Quantifizierung ermöglicht.
Während der CO₂-Ausstoß von Vulkanen am Land messbar ist, muss jener von Unterwasservulkanen statistisch ermittelt werden. Die CO₂-Entwicklung bei Waldbränden ergibt sich wiederum aus der Größe der vernichteten Waldflächen.
CO₂-Emissionen von Mensch und Tier
Der CO₂-Ausstoß eines Menschen hängt zunächst von Atmung und Nahrungsaufnahme ab. – Die Betrachtung anderer CO₂-erzeugender Aktivitäten folgt weiter unten.
Ein Mensch mit 70 Kilogramm Körpergewicht atmet täglich über 12 Kubikmeter Luft mit einem Kohlenstoffdioxidgehalt von 0,04 Prozent ein und atmet die Luft mit 4 Prozent CO₂ wieder aus. Daraus ergeben sich jährliche Emissionen in Höhe von 450 Kilogramm pro Person. Die Weltbevölkerung von über 8 Milliarden Menschen atmet somit jährlich etwa 4 Milliarden Tonnen CO₂ aus.
Auch bei Säugetieren besteht ein Zusammenhang zwischen Körpergewicht, Lungenvolumen und Atemvolumen pro Zeit. So haben beispielsweise Rinder ein 5-fach größeres Lungenvolumen und ein 16-fach größeres Atemvolumen als der Mensch. Daraus lässt sich wiederum die ausgeatmete Menge CO₂ bestimmen. Das Ergebnis wurde auch mithilfe der Nahrungsaufnahme bestätigt. Gemeinsam mit anderen Nutztieren bringen diese rund 10 Milliarden Tonnen CO₂ in die Atmosphäre ein.
CO₂-Emissionen ausgewählter Nutztiere.
Foto: ts/Epoch Times, Daten: Statistisches Bundesamt
Emissionen über und unter Wasser
Allgemein gilt, dass die CO₂-Erzeugung von Lebewesen mit der Biomasse steigt. Diese wird in der Fachwelt in Tonnen Kohlenstoff angegeben. Biomasse besteht überwiegend aus Eiweiß, Kohlehydrat und Fett in unterschiedlicher Zusammensetzung. Die Faktoren zur Umrechnung der Kohlenstoff-Biomasse in Molekül-Biomasse beziehungsweise CO₂ schwanken deshalb im Bereich von etwa plus/minus 10 Prozent.
Die im Folgenden ermittelten CO₂-Werte können daher nur Richtwerte sein. Sie beruhen auf der Umrechnung von 1 Tonne Kohlenstoff-Biomasse in 6 Tonnen Molekül-Biomasse und 1 Tonne Molekül-Biomasse in jährliche Emissionen von etwa 7 Tonnen CO₂. Über die Molekül-Biomasse – oder Körpermasse – lassen sich so für Pflanzen und Lebewesen die CO₂-Emissionen berechnen.
Die Ozeane gelten als CO₂-Senken und enthalten etwa 150.000 Milliarden Tonnen Kohlenstoffdioxid. Dies entspricht etwa der 50-fachen Menge in der Erdatmosphäre. Da Ozeane und Atmosphäre ihrerseits in Wechselwirkung stehen, führt eine Erhöhung der Konzentration im Wasser – etwa durch die Atmung der Meerestiere – zu einem verstärkten Ausgasen. Analog nehmen Ozeane aus der Atmosphäre CO₂ auf, wenn das chemische Gleichgewicht aus der Balance gerät. Dies ist für die Betrachtung der Herkunft des atmosphärischen CO₂ jedoch irrelevant.
Ebenso sind viele andere große Tiere aufgrund ihrer verhältnismäßig geringen Zahl – wie Löwen und Tiger – oder Masse – Vögel – vernachlässigbar und daher hier nicht aufgeführt. An der abschließenden Gesamtbetrachtung ändert dieser Umstand nichts. Die tierischen Gesamtemissionen liegen bei rund 20 Milliarden Tonnen CO₂.
Kleine Wesen ganz groß
Auch wenn Elefant, Giraffe und Co beeindruckende Tiere sind, machen sie nur einen Bruchteil der irdischen Lebewesen aus. Deutlich mehr Biomasse auf die Waage bringen die kleinsten der Natur: Bakterien und Gliederfüßer wie Insekten.
So beträgt allein die Biomasse der Bakterien rund 70 Milliarden Tonnen Kohlenstoff, was nach Umrechnung rund 420 Milliarden Tonnen lebende Bakterien beziehungsweise Molekül-Biomasse und jährliche Emissionen von rund 2.900 Milliarden Tonnen CO₂ ergibt. Analog berechnen sich für Gliederfüßer, darunter Insekten wie Termiten, rund 6 Milliarden Tonnen Körpermasse und Jahresemissionen in Höhe von über 40 Milliarden Tonnen CO₂.
Termiten gehören zur Gattung der Gliederfüßer und sind dieser Zahl bereits enthalten, sollen aufgrund ihrer Verbreitung und Messverfahren einmal genauer betrachtet werden. Sie zählen zu den wichtigsten CO₂-Erzeugern unter den Lebewesen. So wurde nach Infrarotmessungen in Köderfallen im Regenwald des Amazonasgebiets ermittelt, dass die dortigen Termiten jährlich 1,5 Milliarden Tonnen CO₂ freisetzten. Hochgerechnet auf die weltweiten Regenwälder erhöht sich diese Zahl auf rund 5 Milliarden Tonnen.
Darüber hinaus sind große Teile der afrikanischen Savanne von Millionen meterhohen Termitenhügeln bedeckt. Allein im südafrikanischen Krüger-Nationalpark wurden über eine Million Termitenhügel gezählt, von denen jeder mehrere Millionen Termiten enthält. Ebenso findet man in der asiatischen Steppe sowie in Australien große Ansammlungen von Termiten. Berücksichtigt man, dass Termiten nicht nur in Regenwäldern, sondern weltweit zwischen dem nördlichen und dem südlichen 40. Breitengrad leben, verdoppeln sich die Emissionen der kleinen Krabbler auf rund 10 Milliarden Tonnen CO₂ pro Jahr.
Termitenhügel im australischen Outback.
Foto: Adrian Wojcik/iStock
Milliarden Tonnen CO₂ aus Böden und Mooren
Böden speichern große Mengen Kohlenstoff und geben jährlich Milliarden Tonnen CO₂ an die Atmosphäre ab, die zum großen Teil von Pflanzen aufgenommen und zum kleineren Teil in die Atmosphäre gehen. Über den Einfluss der Zusammensetzung des Bodens auf die CO₂-Bindung ist noch wenig bekannt.
Besser untersucht ist die Freisetzung von Methan aus Mooren. Die Treibhauswirkung von Methan übersteigt jene des CO₂ um ein Vielfaches. Angaben in der Literatur schwanken zwischen Faktor 25 und Faktor 80. Unabhängig von der exakten Zahl kann somit die Ausgasung von Methan in sogenannte CO₂-Äquivalente umgerechnet werden. Weltweit emittieren Moore rund 2 Milliarden Tonnen CO₂-Äquivalente, wobei etwa zwei Drittel auf Moore in Indonesien, Russland und China entfallen. Einschließlich weiterer Bodenemissionen ist mit rund 10 Milliarden Tonnen CO₂ zu rechnen.
Vulkane an Land …
Obwohl optisch weitaus beeindruckender, sind Vulkane für verhältnismäßig geringe Emissionen verantwortlich – zumindest jene an der Erdoberfläche. Nach einem Bericht des Zwischenstaatlichen Gremiums für Klimawandel (IPCC), oft fälschlicherweise zum „Weltklimarat“ erhoben, „gibt [es] keine Hinweise, dass sich die vulkanische Aktivität in den vergangenen Jahrzehnten deutlich verändert hat. Vulkane haben nicht zum Anstieg der CO₂-Konzentration in der Atmosphäre beigetragen.“
Die Emissionen der Vulkane wurden mit rund 640 Millionen Tonnen pro Jahr angegeben. Der Großteil des irdischen Vulkanismus läuft jedoch unter Wasser ab und die meisten Eruptionen unterseeischer Vulkane werden nicht oder erst im Nachhinein entdeckt.
… sind nur die Spitze des Emissionseisbergs
Der Ausbruch des unterseeischen Hunga Tonga im Pazifik 2022 war die stärkste Eruption seit Ausbruch des Pinatubo im Jahr 1991 und stellt diesbezüglich eine Ausnahme dar. Viele andere Vulkanausbrüche, wie der des unterseeischen Havre-Vulkans 2012 nordöstlich von Neuseeland, wurde erst durch einen riesigen Bimssteinfloß entdeckt, der sich über Hunderte Quadratkilometer ausbreitete.
Bimsstein entsteht bei Vulkanausbrüchen, wenn ausgestoßene Lava durch Wasserdampf und Gase aufgeschäumt wird. Erkaltet ähnelt dieser Lavaschaum einem festen Schwamm und ist mit einer Dichte von nur 300 Gramm pro Liter etwa dreimal leichter als Wasser.
Auch nach der Eruption des Unterwasservulkans Late’iki 2019 im Tongabogen des Pazifik wurden große Bimssteinflöße und eine schwimmende Bimssteininsel mit über 20.000 Quadratmeter entdeckt. Ein ähnlicher Bimssteinfloß erreichte die Nähe der australischen Ostküste in über 3.000 Kilometer Entfernung.
Zwischen 2005 und 2006 erzeugte ein Vulkanausbruch (oder mehrere) in Tonga ein großer Bimssteinfloß sowie eine neue Insel.
Foto: ts/Epoch Times nach Jesse Allen/NASA Earth Observatory, MODIS Rapid Response System/Goddard Space Flight Center
Anzahl und Größe solcher Flöße weisen auf gewaltige CO₂-Emissionen hin. Weltweit ist die Lage von rund 19.000 submarinen Vulkanen dank Radaraufnahmen bekannt. Zugleich sind andere Bereiche der bis über 2.500 Kilometer langen und bis über 10 Kilometer tiefen Tiefseegräben kaum erforscht. Schätzungen gehen von insgesamt mehr als 30.000 aktiven Vulkanen im Meer aus. Zahlenmäßig übertreffen sie damit die Vulkane an Land um etwa das 20-fache.
Es erscheint angebracht, die Daten des IPCC um die weltweiten unterseeischen Vulkane zu ergänzen. In Summe ist mit vulkanischen Emissionen in Höhe von rund 10 Milliarden Tonnen CO₂ zu rechnen.
CO₂-Emissionen durch Waldbrände
Weitere Naturkatastrophen mit hohen Emissionen sind Waldbrände. So entstehen regelmäßig große Brände im Amazonas- und Pantanalgebiet Brasiliens, in Sibirien, Kanada, den USA sowie in südlichen europäischen Ländern. Auch in Deutschland kommt es immer wieder zu Waldbränden. Ursachen sind im Regelfall Unachtsamkeit oder Brandstiftung.
Rund 40 Millionen Quadratkilometer Wald bedecken die Erde, davon verbrannten in den vergangenen 20 Jahren etwa 1,5 Millionen Quadratkilometer. Tendenz sinkend. Dennoch verbrennen allein in Jakutien, Sibirien, jährlich Zehntausende Quadratkilometer Wald. In Europa verbrannten 2022 ebenfalls über 9.500 Quadratkilometer Wald.
Die verbrannten Flächen und Emissionen aus Waldbränden sinken seit der Jahrtausendwende in fast allen Regionen der Erde. Im borealen Nordamerika und in Nordafrika dauert dieser Trend seit über 100 Jahren an. In Deutschland stiegen Flächen und Emissionen indes – auf niedrigem Niveau – an.
Foto: ts/Epoch Times nach OurWorldInData, GWIS, CC BY 4.0
Die Erfassung der Flächen erfolgt unter anderem durch den Europäischen Wetterdienst (ECMWF) im Rahmen des Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS). Der Wetterdienst stellt zudem Daten zum freigesetzten Kohlenstoff zur Verfügung. Im Jahr 2024 entsprach dies über 7 Milliarden Tonnen CO₂. Zusätzliche Emissionen entstehen durch Brandrodung zur Gewinnung von Nutzflächen. Im Folgenden werden die jährlichen Emissionen aus brennender Vegetation daher auf etwa 10 Milliarden Tonnen geschätzt.
Auch Pflanzen erzeugen CO₂
Bisher gelten Wälder wie die riesigen Regenwälder entlang des Äquators und die weiten Nadelwälder im hohen Norden überwiegend als CO₂-Senke, weil sie jährlich rund 25 Milliarden Tonnen Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre aufnehmen.
Pflanzen und Wälder setzen jedoch auch Emissionen frei, weil sie viel Energie verbrauchen: für Atmung, Zellteilung, Wassertransport, für den Aufbau neuer Triebe, die Ausbildung von Früchten sowie für den Ersatz alter Gewebe, außerdem für die Synthese von Eiweiß, Kohlehydraten und Fetten. Über die CO₂-Abgabe liegen bisher kaum Zahlen vor.
Mit anderen Worten: Für die eigenen Lebensfunktionen benötigen Pflanzen enorme Energiemengen, die sie den durch Photosynthese aus CO₂ und Wasser gebildeten Rohstoffen entnehmen. Im Vergleich dazu spielt die CO₂-Freisetzung aus Altholz eine geringe Rolle. Dadurch kommt es bei Pflanzen zu einer wesentlich höheren CO₂-Abgabe als -Aufnahme. Wegen des hohen Energiebedarfs eines Baums und der hohen Biomasse der Wälder sind die CO₂-Emissionen der Wälder mit weit über 100 Milliarden Tonnen anzusetzen.
Die Zahl beruht auf einer Schätzung von Baumbestand und Biomasse und kann mit der Senkenleistung in Höhe von rund 25 Milliarden Tonnen CO₂ verrechnet werden. Es ist jedoch damit zu rechnen, dass das Ergebnis von „weit über 100 Milliarden“ minus 25 Milliarden weiterhin in der Größenordnung von 100 Milliarden liegen wird.
Zusammenfassung
Pflanzen bilden mit rund 80 Prozent den größten Anteil der Biomasse auf der Erde, gefolgt von Bakterien und Gliederfüßern mit Insekten, Tausendfüßlern, Spinnen und anderen. Auch die Biomasse von höheren Lebewesen ist mit Emissionen verbunden, wobei die größten Emissionen auf Lebewesen mit hoher Biomasse entfallen.
Die „menschengemachten“ CO₂-Emissionen entstehen durch Industrieproduktion, Energieerzeugung, Transport, Verkehr, Gewerbe und Haushalte und erreichen jährlich weltweit rund 40 Milliarden Tonnen. Die Tendenz ist trotz aller Bemühungen, vorwiegend westlicher Länder, weiter steigend.
Für die Klimapolitik und Teile der Wissenschaft gilt dieses vom Menschen gemachte CO₂ als Hauptursache für den Klimawandel. Festzuhalten ist aber auch, dass die jährlichen CO₂-Emissionen aus natürlichen Quellen die menschengemachten CO₂-Emissionen um ein Vielfaches übersteigen.
Die umfangreichen natürlichen CO₂-Quellen stehen somit im Widerspruch zur Auffassung, dass die menschlichen Emissionen die überwiegende Ursache für den Klimawandel sind. Bisher fehlen jedoch weiterhin ausreichende Untersuchungen über Ausmaß und Auswirkungen natürlicher CO₂-Emissionen.
Jährliche CO₂-Emissionen im Vergleich. Summen gerundet.
Foto: ts/Epoch Times
Alle Zahlen in diesem Artikel sind als Richtwerte und nicht als absolute Werte zu verstehen. Sie dienen zur Veranschaulichung der Größenordnung natürlicher und anthropogener Emissionen und stellen keine vollständige Erfassung aller Emissionen dar.
Über den Autor
Dr. rer. nat. Günther Riedel arbeitete 35 Jahre als Chemiker in Forschung, Entwicklung und Anwendungstechnik, zuletzt als Leiter einer anwendungstechnischen Abteilung der BASF. Im Ruhestand studierte er Astronomie und Biochemie an der Universität Heidelberg und beschäftigt sich mit Klima- und Energiefragen.
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