Anthropogener Treibhauseffekt: Ursachen und Folgen

Die Erde ist von einer Lufthülle umgeben, der Atmosphäre. Darin sind Treibhausgase, zum Beispiel Wasserdampf, Kohlenstoffdioxid (CO₂) und Methan. Sie lassen die kurzwellige Strahlung der Sonne weitgehend durch. Einen Großteil der Infrarotstrahlung (Wärmestrahlung), die von der Erde ausgeht, halten sie aber zurück. Ein Teil davon wird als „atmosphärische Gegenstrahlung“ zur Erdoberfläche zurückgestrahlt. Deshalb erwärmt sich der Boden stärker, als wenn nur die Sonne ihn wärmen würde.

Die Gase sind natürliche Bestandteile der Atmosphäre. Darum heißt diese Wirkung natürlicher Treibhauseffekt. Er führt dazu, dass die Durchschnittstemperatur der Erde bei etwa +14 °C liegt. Ohne ihn läge sie bei etwa −18 °C. Das sind rechnerisch bestimmte Werte.

Der anthropogene Treibhauseffekt ist der zusätzliche Teil, den Menschen verursachen. „Anthropogen“ heißt „durch menschliche Aktivitäten entstanden“. Menschen reichern die Atmosphäre mit weiteren Treibhausgasen an und verstärken so den natürlichen Effekt. Der Name „Treibhauseffekt“ ist nur ein Vergleich mit dem Gewächshaus: Licht kommt hinein, die Wärme kann schwerer hinaus.

Menschen setzen Treibhausgase auf verschiedenen Wegen frei. Für jedes der drei Gase gibt es typische Quellen.

Kohlenstoffdioxid (CO₂) entsteht unter anderem bei der Verbrennung fossiler Energieträger wie Kohle, Erdöl und Erdgas. Das geschieht durch Verkehr, Heizen, Stromerzeugung und Industrie. Auch die Entwaldung ist eine bedeutende Quelle. Vulkane setzen jährlich nur etwa ein Prozent der CO₂-Menge frei, die aus fossilen Brennstoffen stammt.

Methan (CH₄) entsteht circa zur einen Hälfte in Land- und Forstwirtschaft, in der Tierproduktion (vor allem bei Wiederkäuern wie Rindern, Schafen und Ziegen), in Klärwerken und auf Mülldeponien. Zur anderen Hälfte wird es im industriellen Bereich frei, vor allem durch Lecks bei Förderung, Transport und Verarbeitung von Erdgas. Auch Reisfelder setzen Methan frei.

Lachgas (N₂O) stammt hauptsächlich aus der Landwirtschaft, zum Beispiel aus Düngemitteln und Gülle. Weniger kommt aus der Medizintechnik, aus Kraftwerken mit fossilen Brennstoffen und aus dem Verkehr. Nach einem Sonderbericht von 2019 gehen 82 % der menschengemachten Lachgas-Emissionen auf die Landnutzung zurück.

Emissionen sind Treibhausgase, die in die Luft gelangen. Mehr Emissionen bedeuten: Die Konzentration, also der Anteil der Gase in der Luft, steigt. Bei CO₂ ist das gemessen: Die Messstation Mauna Loa zeigt, dass die mittlere CO₂-Konzentration von etwa 280 ppm vor der Industrialisierung auf über 420 ppm stieg. „ppm“ ist eine Einheit für sehr kleine Anteile. Trotzdem wirkt CO₂ stark: Entscheidend ist die Gesamtmenge der CO₂-Moleküle, nicht der kleine Anteil.

Mehr Treibhausgase halten mehr Wärmestrahlung zurück. Satellitendaten zeigen: Die Wärmeabstrahlung von der Erdoberfläche ins Weltall geht mit steigender Konzentration zurück. Der Treibhauseffekt wird verstärkt. Die Temperatur steigt, bis sich ein Gleichgewicht einstellt. Diese Gleichgewichtstemperatur liegt höher, je mehr Treibhausgase vorhanden sind. In der Klimaforschung gilt es als Konsens, dass die gestiegene Konzentration mit hoher Wahrscheinlichkeit die wichtigste Ursache der globalen Erwärmung ist.

Nach Angaben des Weltklimarats IPCC betrug der Temperaturanstieg bis zu den 2010er Jahren etwa 1,1 °C im Vergleich zu 1850–1900. Die Ozeane haben über 90 % der zusätzlichen Wärmeenergie aufgenommen. Wärmere Luft führt außerdem zu mehr Verdunstung. Der zusätzliche Wasserdampf treibt die Erwärmung noch weiter an.

Je nach Erdregion gehören zu den Folgen: Meereis- und Gletscherschmelze, ein Anstieg des Meeresspiegels, auftauende Permafrostböden, wachsende Dürrezonen und mehr Wetter-Extreme. Hitzewellen werden häufiger, und die Verdunstung erhöht das Risiko für Starkregen und Hochwasser. Wie schwer die Folgen sind, hängt von Ausmaß und Dauer der Erwärmung ab. Der IPCC rechnet bei 1,5 Grad Erwärmung mit einem Rückgang der weltweiten Korallenriffe um 70–90 %, bei 2 Grad um mehr als 99 %.