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Bildrechte: Panthermedia/MDR Wissen

MDR KLIMA-UPDATE | 28. Oktober 2022Wie CO2 gemessen wird und warum der Treibhauseffekt dabei wichtig istAusgabe #62 vom Freitag, 28. Oktober 2022

von Clemens Haug

Stand: 28. Oktober 2022, 11:00 Uhr

Hätten Sie gewusst, dass schon Max Planck den Treibhauseffekt von CO2 erklären konnte? Und wussten Sie auch, dass der Treibhauseffekt selbst zur Messung von CO2 genutzt wird? Falls nicht: Lesen Sie das MDR Klima-Update.

Liebe Lesende,

übernächste Woche trifft sich die Welt in Ägypten zur nächsten Klimakonferenz. Inhaltlich wollen Politiker und Forscherinnen vor allem darüber sprechen, wie die bereits beschlossenen Klimaziele nun endlich wirklich umgesetzt werden sollen und wie die Anstrengungen zum Klimaschutz erheblich verstärkt werden können.

Gute Gründe, hier erheblich mehr zu tun, gibt es ja genug. Mal abgesehen vom Erhalt unserer ökologischen Lebensgrundlagen ist dieses Jahr noch die Überwindung der Energiekrise hinzugekommen, die von Russlands Gaslieferstopp und der Krise der französischen Nuklearstromerzeugung ausgelöst wurde. Aber das wissen Sie alles längst!

Sind Sie aber auch sattelfest, was die Grundlagen der Klimaforschung angeht? Bei MDR WISSEN zum Beispiel haben wir uns gefragt, wie man eigentlich das Treibhausgas CO2 in unserer Atmosphäre misst. Erstaunt erfuhren wir von einem Umweltphysiker, dass man dafür einfach Sonnenteleskope verwenden kann. Mehr dazu im Thema der Woche.

Parallel zum Gipfel ab dem 7. November werden wir auf unserer Webseite eine kleine Serie von Beiträgen veröffentlichen, die sich mit der Frage beschäftigen, wie wir das bereits ausgestoßene CO2 wieder einfangen und weiterverarbeiten können. Wenn wir den Anteil der Treibhausgase in unserer Atmosphäre nicht wieder absenken, stehen uns immer extremere Hitzesommer bevor, die auch zur Verringerung unserer Lebenserwartung führen werden.


Zahl der Woche:

4.500

…Hitzetote gab in diesem Sommer in Deutschland, so die Schätzungen des Robert Koch-Instituts. Die Übersterblichkeit durch Corona haben die Statistiker des RKI dabei schon abgezogen. Der Sommer 2022 reiht sich damit ein in die Hitzesommer 2018 bis 2020, die ebenfalls überdurchschnittliche viele Menschen das Leben gekostet hatten. Rekordhalter ist 2018 mit schätzungsweise 8.300 Hitzetoten, gefolgt von 2019 mit 6.900 Hitzetoten. 2020 lag mit 3.600 Hitzetoten etwas unter dem Niveau, aber dennoch deutlich über den Werten von 2012 (ca. 1.000 Hitzetote) oder 2021 (ca. 1.900 Tote durch Hitze).

2022 hatte den insgesamt viertwärmsten Sommer seit Beginn der Wetteraufzeichnungen im Jahr 1881. Besonders alte Menschen können während sehr warmer Tage an Hitzschlägen sterben oder sie verdursten oder es kommt zu Komplikationen mit Vorerkrankungen am Herz- und Kreislaufsystem.

Das Treibhausgas CO2 und seine Messung

Der Treibhauseffekt von CO2 ist alt bekannt. Unter anderen Max Planck hat mit seinen Strahlengesetzen erklärt, wie es dazu kommt. Planck (neben Albert Einstein und Werner Heisenberg einer der Giganten der modernen Physik) hatte sich mit dem Strahlungsverhalten von Gasen befasst und dabei festgestellt: Drei- oder mehratomige Moleküle können Wärmestrahlung reflektieren.

In Bezug auf die Atmosphäre der Erde bedeutet das: Eintreffendes Licht von der Sonne erwärmt Böden und Meere, die die Wärme in die Atmosphäre abstrahlen und zwar in Form von Infraroter Strahlung. Die Atmosphäre besteht zu 98,9 Prozent aus Sauerstoff (O2), Stickstoff (N2) und Argon (Ar), die nur ein, beziehungsweise zwei Atome besitzen und deshalb die infrarote Strahlung ungehindert ins All entkommen lassen. 

CO2, Wasserdampf (H2O), Ozon (O3) oder Methan (CH4) hingegen reflektieren die infrarote Strahlung teilweise zurück zum Boden und erwärmen ihn dadurch weiter. Das ist der Treibhauseffekt. Bei unserem Nachbarplaneten Venus, dessen Gashülle zu 96 Prozent aus CO2 besteht, führt dieser Effekt zu Spitzentemperaturen von 490 Grad Celsius. (Die nur etwas nähere Position an der Sonne hat damit nur wenig zu tun).

Der Treibhauseffekt. Bildrechte: MDR WISSEN

Die Keeling-Kurve

An unserer Luft hat CO2 auch nach 150 Jahren industriellen Emissionen zwar nur einen relativ geringen Anteil von 0,04 Prozent. Doch CO2 ist langlebig und kann so Verstärkungseffekte in Gang setzen. Beispielsweise heizt sich die Atomsphäre durch einen höheren CO2 Anteil etwas auf, wodurch sich das Wasser der Meere weiter erwärmt, die mehr Wasserdampf in die Atmosphäre abgeben, die sich durch das Treibhausgas Wasser weiter aufheizt.

Um CO2 und andere Klimagase zu messen, nutzen Forschende den Treibhauseffekt aus. Sie schicken einen infraroten Laserstrahl durch eine Gasprobe und messen, wie viel Strahlung durch die Probe verschluckt wird. Indem sie das Lichtspektrum am Ende des Tests analysieren (mit Spektroskopie), können sie bestimmen, welche Gase zu welchen Anteilen in der Probe enthalten waren. Der US-Forscher David Keeling hat auf Basis dieser Methode 1958 mit regelmäßigen Messungen auf dem Mauna Loa auf Hawaii begonnen. Nach ihm ist die sogenannte Keeling-Kurve benannt, die den seitdem steil ansteigenden Anteil von CO2 an der Atmosphäre zeigt.

Bildrechte: MITTELDEUTSCHER RUNDFUNK

CO2-Messverfahren und Stationen

Will man nun den CO2-Anteil in unserer Atmosphäre bestimmen, kann man dazu im Grunde einfach ein Teleskop auf die Sonne richten und das eingefangene Licht mit einem Spektrometer untersuchen. Das macht in Deutschland unter anderem das Institut für Umweltphysik an der Universität Bremen so.

Für den Kampf gegen den Klimawandel ist es allerdings wichtig, nicht nur den aktuellen Stand der CO2 Menge in der Atmosphäre zu kennen, sondern auch die Quellen der Treibhausgase näher zu bestimmen. Zu diesem Zweck baut Europa seit 2015 das "Integrated Carbon Observation System" (ICOS) auf, ein Netzwerk von stationären und mobilen Messestellen, dass den Fluss des CO2s in der Atmosphäre besser sichtbar machen soll.

Einer dieser für ICOS errichteten neuen Messtürme steht in Gartow an der Elbe. Die Lage abseits großer Metropolregionen ist Absicht, die Forschenden wollen hier Daten über die CO2-Verteilung in verschiedenen Luftschichten gewinnen, die nicht von den Abgasfahnen großer Betriebe oder Kraftwerke beeinflusst werden. Diese Daten können später mit denen von Satelliten und denen, die CO2 Messgeräte in Flugzeugen aufzeichnen kombiniert werden.

"Wir wollen charakterisieren, wie die Flüsse des CO2s zwischen den verschiedenen Messstationen aussehen", erklärt Christian Plaß-Dülmer vom Deutschen Wetterdienst. Der DWD ist Partner in dem Projekt, denn die Meteorologen können die Ströme der Treibhausgase mit ihren Wettermodellen genau berechnen.

Messturm mit Instrumenten in Gartow an der Elbe. Bildrechte: Deutscher Wetterdienst (DWD)

Auch die Beobachtungsdaten aus dem Weltraum sollen weiter verbessert werden. Die Europäische Raumfahrtagentur ESA will dazu Anfang 2026 im Rahmen der "Copernicus Anthropogenic CO2 Monitoring (CO2M) Mission" zwei neue Satelliten in eine Erdumlaufbahn schicken. Sie werden mit Nahinfrarot- und Kurzwelleninfrarot-Spektrometern ausgerüstet sein, um die Quellen des menschlichen CO2s genauer erfassen zu können. Die Messungen sollen Unsicherheiten bei den Schätzungen der Kohlendioxidemissionen aus menschlichen Quellen verringern. Mit dem Start der Mission " würde die EU über eine einzigartige und unabhängige Informationsquelle verfügen, um die Wirksamkeit politischer Maßnahmen zu bewerten", sagt ESA-Sprecherin Simona-Elena Nichiteanu.

Gut möglich, dass es bald eine Art CO2-Livetracking geben wird, mit dem wir den Kampf gegen Klimawandel direkt verfolgen können. Dass das funktionieren kann, haben kanadische Forscher gerade mit bereits existierenden Nasa-Satelliten nachgewiesen, mit denen sie die Emissionen des Braunkohlekraftwerks Bełchatów (das ist das größte Wärmekraftwerk in Europa) direkt aufzeichneten.


🗓 Klima-Termine

Dienstag, 1. November – Dresden

Die TU Dresden lädt alle Menschen zur offenen Vorlesung „It’s a rich man’s world – wie dein Geld das Klima beeinflusst“ ein. Darin sollen Fragen rund ums Thema Finanzen und Klimaschutz beantwortet werden.

Mittwoch, 2. November – Weimar

Die Volkshochschule Weimar bietet einen Online-Vortrag an, in dem die Ethnologin Sarah Louis Montgomery erklärt, warum und wie Genderaspekte in der Klimapolitik stärker berücksichtigt werden müssten.

Mittwoch, 2. November – Halle (Saale)

Die Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg lädt in der Veranstaltung „Klimaschutz in Halle: Pflichtaufgabe oder Wunschkonzert“ alle Interessierten dazu ein, mit Expertinnen und Experten über Fragen des Klimaschutzes in Halle zu diskutieren.

Donnerstag, 3. November – Magdeburg

Im Gesellschaftshaus findet der 10. Magdeburger Klimadialog zum Thema „Alltagstest einer Familie“ mit Journalist und Autor Günther Wessel statt. Er beschreibt, wie seine Familie versuchte, klimafreundlich zu leben und gute Kompromisse für den Alltag zu finden. Die Veranstaltung wird auch via Livestream übertragen.

Freitag, 4. November – Dresden

Die Initiative „Mein Baum Mein Dresden“ lädt dazu ein, in Wachau gemeinsam Bäume und Sträucher zu pflanzen.

Donnerstag, 17. November – Halle (Saale)

Unter dem Titel "Projekt Nachhaltigkeit 2022: Auszeichnen – Vernetzen – Weiterdenken" lädt der Verein "Zukunftsfähiges Thüringen" Projekte aus Mitteldeutschland, Berlin und Brandenburg zu einem Vernetzungs- und Exkursionstreffen.


📰 Klimaforschung und Menschheit

Pilzschwemme im Herbst ist eine Folge der Sommer-Trockenheit

Auch wenn Pilzsammler bei ihren Touren in die Wälder aktuell ins Schwärmen geraten angesichts der vielen Pilze überall – eigentlich sei 2022 kein besonders gutes Jahr für Pilze, so der Experte Stefan Fischer von der Deutschen Gesellschaft für Mykologie im Gespräch mit MDR WISSEN. Denn im Frühjahr hätten viele Pilzarten gefehlt und auch im Sommer sei oft gar nichts zu finden gewesen, wegen der Trockenheit. Die Myzelien, also die Geflechte der Pilze im Boden, seien während der Dürremonate in eine Art Ruhezustand gegangen und hätten deshalb erst jetzt nach den Regenfällen im September Früchte austreiben können. Das erkläre das derzeit auftretende Massenaufkommen. Grundsätzlich gefährden viele trockene Sommer in Folge aber die Pilze. "Besonders die für viele Pilzarten wichtige Symbiose mit den Wurzeln verschiedener Bäume leidet in Trockenzeiten. Dies schadet sowohl Pilzen als auch den Bäumen", sagt Fischer. "Den Pilzmyzelien fehlt am Ende oft die Kraft zur Fruchtkörperbildung. Es ist, wie bei einem Baum, der zuerst weniger Früchte bildet, dann gar keine mehr und am Ende absterben wird. Das ist ja oft auch ein längerer Prozess." ens/iz

99 Wissenschaftler: Klimakrise wird zur wachsenden Gesundheitsgefahr

Der Klimawandel gefährdet nicht nur die globalen Ökosysteme sondern auch die menschliche Gesundheit, davor warnt die siebte Ausgabe des "Lancet Countdown on Health and Climate Change", die am Dienstag erschienen ist. Die unmittelbarste Gefahr stelle dabei die globale Ernährungssicherheit dar, so der Bericht, der von 99 Fachleuten aus 51 Institutionen und UN-Organisationen erstellt wurde. Einer Analyse von 103 Ländern zufolge, nehmen Tage mit extremer Hitze aufgrund des Klimawandels an Häufigkeit und Intensität zu. Als Folge daraus habe dort die Zahl der Menschen, die von einer mäßigen bis schweren Ernährungsunsicherheit betroffen sind, 2020 um 98 Millionen Menschen höher gelegen als im Schnitt der Jahre von 1981 bis 2010. Weitere Gefahren stellten Hitzewellen dar, die Herz-Kreislauf- und Atemwegserkrankungen verschlimmern, negative Auswirkungen auf Schwangerschaften haben und zu Hitzschlag, verschlechtertem Schlafverhalten und schlechter psychischer Gesundheit führen können. Insgesamt sei die Zahl hitzebedingter Todesfälle im Zeitraum von 2017 bis 2021 im Vergleich zu den Jahren 2000 bis 2004 um 68 Prozent gestiegen, so die Autoren. Zudem fördere der Klimawandel die Ausbreitung von Infektionskrankheiten wie Malaria und Dengue. ens/dpa

Wechselwarme Tierspezies akut vom Klimawandel gefährdet

Kalt-, beziehungsweise sogenannte wechselwarme Tiere sind besonders stark von der Klimaerwärmung betroffen, zeigt eine neue Studie im Magazin Nature. Bei 112 wechselwarmen Spezies verdoppelt sich das Risiko von tödlichen Hitzschlägen oder Hitzekoma-Anfällen bei jedem Grad zusätzlicher Erderwärmung, schreibt das Team um Johannes Overgaard von der Universität Aarhus in Dänemark in Südafrika. Insgesamt hatten die Forschenden Eigenschaften wie Herzschlag, Stoffwechsel und Enzymaktivität bei 314 wechselwarmen Spezies untersucht. Dazu gehören beispielsweise Fische, Ameisen und Fruchtfliegen. Bei ungebremster Erderwärmung steigt das hitzebedingte Sterberisiko für wechselwarme Tiere an Land um 774 Prozent bis zum Jahr 2100. Bei Tieren im Meer sind es immerhin noch 180 Prozent. Wechselwarme Tiere sind auf externe Wärmequellen angewiesen um ihre Körpertemperatur und ihre biochemischen Prozesse zu regulieren. Das macht sie besonders verwundbar für Veränderungen des Klimas.

2021: Sprunghafter Anstieg von Methan in Erdatmosphäre

Forschende haben einen besorgniserregenden Anstieg der globalen Methanemissionen im Jahr 2021 festgestellt. Nach Schätzungen der Weltwetterorganisation WMO stieg der Anteil von Methan im Jahr 2021 um 18 ppb, heißt es in einem Bericht, der am Mittwoch veröffentlicht wurde. Auch 2020 war der Anstieg mit 15 ppb besonders stark. Vor der Industrialisierung gab es etwa 262 Prozent weniger Methan in der Atmosphäre. Die Meteorologen können diesen zusätzlichen Anstieg bislang nicht erklären. Sowohl natürliche als auch vom Menschen verursachte Prozesse seien mögliche Ursachen. Methan (CH4) ist neben Kohlenstoffdioxid (CO2) und Lachgas (N20) für den Treibhauseffekt verantwortlich. Die Nasa hat kürzlich Satellitenbilder veröffentlicht, die große Methanquellen auf der Erde zeigen. Dazu zählen unter anderem große Mülldeponien. Satelliten der europäischen Weltraumagentur Esa hatten vor kurzen gigantische Methanwolken festgestellt, die aus den leckgeschlagenen Pipelines North Stream 1 und 2 ausgetreten waren.


📻 Klima in MDR und ARD


👋 Zum Schluss

Wann immer Ihnen im Herbst kühles und regnerisches Wetter aufs Gemüt schlägt, denken Sie an alle Pflanzen und Tiere, die Feuchtigkeit und Kälte brauchen. Hoffen wir auf einen regnerischen Winter, der vielleicht nicht allzu kalt wird, damit wir nicht so viel heizen müssen.

Herzlichst
Ihr Clemens Haug

Sie haben eine Frage oder Feedback?

Schreiben Sie uns an klima@mdr.de.