Atmosphärische Treibhausgas-Konzentrationen

Durch das Verbrennen fossiler Energieträger (wie zum Beispiel Kohle und Erdöl) und durch großflächige Entwaldung wird Kohlendioxid (CO₂) in der Atmosphäre angereichert. Diese Anreicherung wurde durch die Wissenschaft unzweifelhaft nachgewiesen.

Die weltweite Kohlendioxid-Konzentration lag im Jahr 2024 bei 422,79 (ppm) Kohlendioxid (NOAA 2024). Hinzu kommen Konzentrationen weiterer Treibhausgase, die ebenfalls zum weltweiten Klimawandel beitragen.

Die Auswertung von Messungen der atmosphärischen Kohlendioxid-Konzentration für das Jahr 2015 an den Messstationen des Umweltbundesamtes Schauinsland (Südschwarzwald) und auf der Zugspitze hat gezeigt, dass in diesem Jahr die Konzentration an beiden Stationen im Jahresdurchschnitt erstmals über 400 µmol/mol (ppm) lag. Zum Vergleich: Die Kohlendioxid-Konzentration aus vorindustrieller Zeit lag bei etwa 280 µmol/mol (ppm).

Auf Deutschlands höchstem Gipfel sind die Messwerte besonders repräsentativ für die Hintergrundbelastung der Atmosphäre, da die Zuspitze häufig in der unteren freien Troposphäre liegt und somit weitestgehend unbeeinflusst von lokalen Quellen ist. Im Jahr 2024 stieg der Jahresmittelwert auf der Zugspitze auf 424,2 µmol/mol (ppm) (siehe Abb. „Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosphäre (Monatsmittel)“).

Lange Messreihen ergeben ein zuverlässiges Maß für den globalen Anstieg der Kohlendioxid-Konzentration. Dank ihrer Genauigkeit ermöglichen sie es, den Effekt der Verbrennung fossiler Brennstoffe von natürlichen Konzentrations-Schwankungen zu unterscheiden. Auf dieser Grundlage kann die langfristige Veränderung des Kohlendioxid-Vorrats in der Atmosphäre mit Klimamodellen genauer analysiert werden.

Die Auswertung der Messreihe vom aktiven Vulkan Mauna Loa auf Hawaii werden zur Bestimmung des globalen Kohlendioxid-Anstiegs genutzt, da sich die Messstation in größer Höhe und weit entfernt von störenden Kohlendioxidquellen befindet. Während in den 1960er-Jahren der jährliche Anstieg auf Mauna Loa (aktiver Vulkan auf Hawaii, wo) im Mittel noch bei 0,86 µmol/mol (ppm) Kohlendioxid lag, stieg der Welttrend in den vergangenen 15 Jahren im Mittel auf 2,47 µmol/mol (ppm) pro Jahr, in Mauna Loa auf 2,5 µmol/mol (ppm) pro Jahr. Gegenüber den 1950er-Jahren wurde damit der globale Kohlendioxid-Anstieg annähernd verdreifacht.

Bis 2024 stieg die weltweite Methan-Konzentration bis etwas über 1929,7 nmol/mol (ppb).

An der Messstation Zugspitze wurde für 2024 ein Jahresmittelwert von 2003 nmol/mol (ppb) gemessen (siehe Abb. „Methan-Konzentration in der Atmosphäre (Monats- und Jahresmittelwerte)“).

Weltweit lag die Lachgas-Konzentration im Jahr 2024 bei über 337,7 nmol/mol (ppb).

An der Messstation Zugspitze wurde für 2024 ein Jahresmittelwert von 338,5 nmol/mol (ppb) gemessen (siehe Abb. „Lachgas-Konzentration in der Atmosphäre (Monatsmittelwerte)“).

In der Summe bilden Kohlendioxid (CO₂), Methan, Lachgas und die halogenierten Treibhausgase den sogenannten Treibhauseffekt: Die langlebigen Treibhausgase leisteten 2023 einen Beitrag zur globalen Erwärmung (NOAA 2024) von insgesamt 3,485 W/m² (Watt pro Quadratmeter). Verglichen mit dem Stand von 1990 ergibt dies eine Zunahme von fast 52 %. Dabei leistet atmosphärisches CO₂ den vom Menschen in erheblichem Umfang mit verursachten Hauptbeitrag zur Erwärmung des Erdklimas. In Folge dieser Klimaerwärmung nimmt auch der sehr mobile und wechselnd wirkende Wasserdampf in der Atmosphäre zu. Im Vergleich zu CO₂ ist dieser zwar deutlich maßgebender für die Erwärmung, atmosphärisches CO₂ bleibt aber der vom Menschen verursachte Hauptantrieb.

Wie stark die verschiedenen langlebigen Klimagase im Einzelnen zur Erwärmung beitragen, ist in der Abbildung „Beitrag zum Treibhauseffekt durch Kohlendioxid und langlebige Treibhausgase 2023“ zu sehen. Der größte Anteil dabei entfällt auf Kohlendioxid mit etwa 66 %, gefolgt von Methan mit 16 %, Lachgas mit 6%, und den halogenierten Treibhausgasen insgesamt mit 12 %.

Um die angestrebte Zwei-Grad-Obergrenze der atmosphärischen Temperaturerhöhung mit einer Wahrscheinlichkeit von mindestens 66 % zu unterschreiten, müsste die gesamte Treibhausgas-Konzentration (Kohlendioxid, Methan, Lachgas und F-Gase) in der Atmosphäre bis zum Jahrhundertende bei rund 450 ppm Kohlendioxid-Äquivalenten stabilisiert werden. Dabei ist eine kurzfristige Überschreitung dieses Konzentrationsniveaus möglich (IPCC-Synthesebericht).

2023 lag die gesamte Treibhausgas-Konzentration bei 534 ppm Kohlendioxid-Äquivalenten (siehe Abb. „Treibhausgas-Konzentration in der Atmosphäre“). Um die angestrebte Stabilisierung zu erreichen, müssen die globalen Treibhausgas-Emissionen gesenkt werden. In den meisten Szenarien des Welt-Klimarates (IPCC) entspricht dies einer Menge von weltweiten Treibhausgas-Emissionen zwischen 30 und 50 Milliarden Tonnen (Mrd. t) Kohlendioxid-Äquivalenten im Jahr 2030. Im weiteren Verlauf bis 2050 müssten die Emissionen weltweit zwischen 40 % und 70 % unter das Niveau von 2010 gesenkt werden und bis Ende des Jahrhunderts auf nahezu null sinken. Dazu sind verbindliche Zielsetzungen im Rahmen einer globalen Klimaschutzvereinbarung erforderlich.

Im Dezember 2015 vereinbarte die Staatengemeinschaft auf der 21. Vertragsstaatenkonferenz unter der Klimarahmenkonvention (COP21) das Klimaschutz-Übereinkommen von Paris. Darin ist zum ersten Mal in einem völkerrechtlichen Abkommen verankert, dass die durchschnittliche globale Erwärmung auf deutlich unter zwei Grad begrenzt werden soll. Darüber hinaus sollen sich die Vertragsstaaten bemühen, den globalen Temperaturanstieg möglichst unter 1,5 Grad zu halten. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen die Treibhausgas-Emissionen sobald wie möglich abgesenkt werden. In der zweiten Hälfte des Jahrhunderts soll eine globale Balance der Quellen und das Senken von Treibhausgas-Emissionen (Netto-Null-Emissionen) erreicht werden. Das bedeutet die Dekarbonisierung der Weltwirtschaft und damit einen Ausstieg aus der Nutzung fossiler Energieträger. Enorme Anstrengungen sind notwendig, um dieses Ziel zu erreichen, und zwar nicht nur in Deutschland, sondern in allen Staaten, insbesondere den Industrienationen. Zur Erreichung der Klimaziele hat Deutschland das Klimaschutzprogramm 2030 verabschiedet.

Auf den folgenden Seiten finden Sie weiterführende Informationen zu internationalen Klimabeobachtungssystemen:

• Thema: Globale Überwachung der Atmosphäre (GAW)
• WMO: Global Atmosphere Watch (GAW)
• WMO: Global Climate Observing System (GCOS)
• Weltdatenzentrum für Treibhausgase (WDCGG)
• BMVBS/DWD: Die deutschen Klimabeobachtungssysteme

Wir danken der Nationalen Administration für die Ozeane und die Atmosphäre (NOAA Global Monitoring Division) in Boulder, USA und dem Scripps Institut für Ozeanography, La Jolla, USA für die CO₂-Daten des GAW Globalobservatoriums von Mauna Loa, Hawaii, sowie dem Mace Head GAW Globalobservatorium, Irland und dem AGAGE Projekt für die Lachgasdaten.