Treibhauspotenzial
Das (relative) Treibhauspotenzial (englisch Global warming potential, greenhouse warming potential oder GWP) oder CO2-Äquivalent gibt an, wie viel eine festgelegte Menge eines Treibhausgases zum Treibhauseffekt beiträgt. Als Vergleichswert dient Kohlenstoffdioxid; die Abkürzung lautet CO2e (für equivalent). Der Wert beschreibt die mittlere Erwärmungswirkung über einen bestimmten Zeitraum; oft werden 100 Jahre betrachtet.
Beispielsweise beträgt das CO2-Äquivalent für Methan bei einem Zeithorizont von 100 Jahren 25: Das bedeutet, dass ein Kilogramm Methan innerhalb der ersten 100 Jahre nach der Freisetzung 25-mal so stark zum Treibhauseffekt beiträgt wie ein Kilogramm CO2.
Das Treibhauspotenzial ist aber nicht mit dem tatsächlichen Anteil an der globalen Erwärmung gleichzusetzen, da sich die Emissionsmengen der verschiedenen Gase stark unterscheiden. Mit diesem Konzept können bei bekannten Emissionsmengen die unterschiedlichen Beiträge einzelner Treibhausgase verglichen werden.
In der ersten Verpflichtungsperiode des Kyoto-Protokolls werden Emissionsmengen mit Hilfe der CO2-Äquivalente der einzelnen Gase bewertet und so gemäß ihren Treibhauspotenzialen gewichtet. Dies bedeutet, dass beispielsweise eine Methan-Emissionsreduktion um 1 Tonne gleichwertig zu einer CO2-Reduktion um 21 Tonnen ist, da in beiden Fällen Emissionen in der Höhe von 21 Tonnen CO2-Äquivalent weniger anfallen. Maßgeblich sind dabei die Zahlen gemäß dem zweiten Sachstandsbericht des IPCC aus dem Jahr 1995, bei einem Zeithorizont von 100 Jahren.
Das IPCC selbst gibt jedoch GWP-Werte für Zeithorizonte von 20 Jahren, 100 Jahren und 500 Jahren an und betont, dass dessen Wahl von politischen Überlegungen bestimmt sei. So wäre z. B. ein langer Zeithorizont zu wählen, wenn bevorzugt die Eindämmung der langfristigen Folgen der globalen Erwärmung angestrebt wird.
Inhaltsverzeichnis |
Werte von Treibhausgaspotenzialen [Bearbeiten]
| Treibhausgas | Summen- formel |
Quelle | GWP gemäß IPCC AR4[1] (bezogen auf 20 Jahre) |
GWP gemäß IPCC AR4 (bezogen auf 100 Jahre) |
Verweildauer [Jahre] |
|---|---|---|---|---|---|
| Kohlenstoffdioxid | CO2 | Verbrennung fossiler Energieträger (Kohle, Erdöl, Erdgas in Verkehr und Industrie) und von Biomasse (Wald-/ Brandrodung), Zementproduktion, ebenfalls entsteht es bei der äußeren Atmung | 1 | 1 | 30-95[2] |
| Methan | CH4 | Reisanbau, Viehzucht, Kläranlagen, Mülldeponien, Steinkohlenbergbau (Grubengas), Erdgas- und Erdölproduktion, Zerfall von Methanhydrat-Vorkommen durch die globale Erwärmung | 72 | 25 | 12 |
| Distickstoffoxid (Lachgas) |
N2O | Stickstoffdünger in der Landwirtschaft, Verbrennung von Biomasse | 289 | 298 | 114 |
| Tetrafluorethan (R-134a, HFC-134a) |
C2H2F4 | Kältemittel in Kühlanlagen | 3.830 | 1.430 | 14 |
| Fluorchlorkohlenwasserstoffe |
z.B. CClF3 | Gruppe verschiedener Verbindungen, Treibgase in Sprühdosen, Kältemittel in Kühlanlagen, Narkosemittel, Füllgase in Schaumstoffen. In Deutschland seit 1995 verboten. | 10.800 | 14.400 | 640 |
| Fluorkohlenwasserstoffe FKW/HFKW |
z.B. CHF3 | Treibgase in Spraydosen, Kältemittel in Kühlanlagen, Füllgase in Schaumstoffen | 12.000 | 14.000 | 270 |
| Stickstofftrifluorid | NF3 | Herstellung von Halbleitern, Solarzellen und Flüssigkristallbildschirmen[3] | 17.200 | 17.200 | 270 |
| Schwefelhexafluorid | SF6 | Schutzgas bei der technischen Erzeugung von Magnesium, Isoliergas in Hochspannungsschaltanlagen | 22.800 | 22.800 | 3.200 |
Quellen und Anmerkungen: [4][5]
Einflussgrößen [Bearbeiten]
Das relative Treibhauspotenzial (GWP) eines Treibhausgases wird durch verschiedene Faktoren bestimmt.
Einfluss des Absorptionsverhaltens [Bearbeiten]
Der Effekt eines Treibhausgases beruht auf seiner Fähigkeit, die von der Erdoberfläche reflektierte Wärmestrahlung im Infrarotbereich zu absorbieren und so die Atmosphäre zu erwärmen (Treibhauseffekt). Da hier der zusätzliche Erwärmungseffekt des Gases betrachtet wird, ist insbesondere sein Absorptionsverhalten in denjenigen Spektralbereichen von Bedeutung, in denen die natürlich vorhandenen Treibhausgase (vor allem Wasserdampf und Kohlenstoffdioxid) nicht oder nur wenig absorbieren. Dies ist insbesondere das sog. atmosphärischen Fenster im Bereich 8–13 Mikrometer Wellenlänge.
Entgegen einem gelegentlich vorgebrachten Einwand ist zusätzlich in die Atmosphäre emittiertes Kohlenstoffdioxid (CO2) in der Lage, den Treibhauseffekt zu verstärken, obwohl das vorhandene CO2 innerhalb seiner Absorptionsbanden die Wärmestrahlung bereits praktisch vollständig absorbiert.
Die Erde strahlt im Mittel in einer Höhe von 5.500 m Wärme ins All ab, nicht auf Meeresspiegelniveau.[6] Eine Erhöhung der Treibhausgaskonzentrationen dort bewirkt, dass der Bereich, in dem die Erde ihre Wärme ins All abstrahlt, nach oben wandert. Damit dort die Wärmestrahlung gleich stark ist, muss sich auch das Temperaturfeld nach oben verschieben. Die Temperatur steigt also entsprechend dem Temperaturgradienten an.[7]
Das Absorptionsverhalten eines Treibhausgases, also in welchen Wellenlängenbereichen es die Wärmestrahlung absorbieren kann, hängt von der molekularen Struktur des jeweiligen Gases ab.
Einfluss der Verweilzeit [Bearbeiten]
Ebenfalls von entscheidender Bedeutung ist die mittlere Verweilzeit des Gases in der Atmosphäre. Hierbei spielt auch der gewählte Zeithorizont eine wichtige Rolle. So haben Fluor-haltige Treibhausgase aufgrund ihrer hohen Verweilzeit (z. B. 3200 Jahre für SF6) in der Atmosphäre ein wesentlich höheres GWP als Treibhausgase ohne Fluoratome im Molekül, auch für lange Zeithorizonte. Methan (Verweilzeit ca. 12 Jahre) wirkt andererseits kurzfristig, sein GWP ist daher für kurze Zeithorizonte wesentlich größer als für lange.
Weblinks [Bearbeiten]
- Intergovernmental Panel on Climate Change: The Physical Science Basis
- Klimarahmenkonvention der Vereinten Nationen: Global Warming Potentials
Einzelnachweise [Bearbeiten]
- ↑ IPCC Fourth Assessment Report, Table 2.14, Chap. 2, p. 212 (PDF; 8,0 MB)
- ↑ 20 % verweilen über 1000 Jahre.
- ↑ Ray F. Weiss, et al.: Nitrogen trifluoride in the global atmosphere, Geophys. Res. Lett., 35, L20821, doi:10.1029/2008GL035913.
- ↑ P. Forster, P., V. Ramaswamy et al.: Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing. In: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge und New York 2007, S. 212, (PDF)
- ↑ Int. J. Nuclear Hydrogen Production and Application, Vol. 1, No. 1, 2006 57 Copyright © 2006 Inderscience Enterprises Ltd, Global environmental impacts of the hydrogen economy Online, PDF
- ↑ Vorlesung Atmosphärenchemie WS 2005/2006, letzte Folie (PDF; 1,8 MB)
- ↑ Spencer Weart: The Discovery of Global Warming, Center of History amAmerican Institute of Physics, 2003; online
