Kohlendioxid: Wo ist das Problem?

Einleitung

David Coe, MA (Physik), ein pensionierter Forscher, der in der Industrie gearbeitet und sich vor allem auf die Messung atmosphärischer Gase mithilfe der Infrarotabsorptionsspektroskopie spezialisiert hat, veröffentlichte vor Kurzem wichtige neue Forschungsergebnisse zum Klimawandel.

Seine gemeinsam mit Walter Fabinski und Gerhard Wiegleb verfasste Schrift stellt die vorherrschende Meinung infrage. Demnach soll erstens das durch die Nutzung fossiler Brennstoffe freigesetzte Kohlendioxid die Hauptursache für die Erwärmung der Erdatmosphäre sein, und zweitens sollen wir bis zum Jahr 2050 auf die Nutzung fossiler Brennstoffe verzichten, um im Sinne einer Netto-Null-Politik keine beschleunigte und schließlich unkontrollierbare Überhitzung des Planeten zu riskieren. Wir werden täglich von beinahe sämtlichen Medien mit Geschichten über den drohenden Weltuntergang bombardiert, der eintreten soll, wenn wir nicht sofort und entschieden handeln.

Die vollständige Fassung von Coes Arbeit trägt den Titel „The Impact of CO₂, H₂O and Other ‚Greenhouse Gases‘ on Equilibrium Earth Temperatures“ und wurde im Dezember 2021 im International Journal of Atmospheric and Oceanic Sciences veröffentlicht.

Die Ergebnisse der Arbeit zeigen auf, dass die weitverbreiteten Behauptungen, Kohlendioxid sei in der Lage, die Durchschnittstemperatur des Planeten zu beeinflussen, stark übertrieben sind und auf unwissenschaftlichen Aussagen beruhen. Netto-Null ist daher eine Überreaktion, die Politik fußt auf fehlerhaften Annahmen. Der folgende Text stellt eine vereinfachte Version dieser wissenschaftlichen Arbeit dar.

Die Gleichgewichtsklimasensitivität und die HITRAN-Datenbank

Als wissenschaftlicher Maßstab, mit dem das Ausmaß dieser scheinbaren Bedrohung gemessen werden soll, dient die sogenannte „Gleichgewichtsklimasensitivität“ (equilibrium climate sensitivity, ECS), das heißt, wie stark die globale Durchschnittstemperatur durch eine Verdoppelung der atmosphärischen CO₂-Konzentration ansteigt. Unter Wissenschaftlern herrscht jedoch keine generelle Einigkeit über diese Zahl. Die Schätzungen der ECS schwankten im Laufe der Jahre stark zwischen 1 °C und 6 °C und pendeln sich derzeit auf eine Spanne zwischen 1,5 °C und 4,5 °C ein, was immer noch einer Schwankung um den Faktor drei entspricht. Auf der Website des britischen Met Office wird dies folgendermaßen zusammengefasst:

„Da es keine ‚perfekte‘ Methode zur Schätzung der Klimasensitivität gibt, bleibt dies ein heiß diskutierter Bereich der Wissenschaft und es gibt weiterhin eine große Bandbreite von Schätzungen, wie hoch die ECS sein könnte.“

Coes Forschung verfolgt einen rein physikalischen Ansatz zur Berechnung des Treibhauseffekts bzw. der Wärmeabsorptionsfähigkeit der Gaskomponenten in der Atmosphäre auf Grundlage ihrer seit Langem bekannten thermischen Eigenschaften. Diese Werte wurden mittels Spektralanalysen am Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics sehr genau gemessen und in dessen HITRAN-Datenbank gespeichert.

Die Bedeutung von CO₂ für die Erderwärmung wurde übertrieben dargestellt

Coe wendet diese HITRAN-Daten auf ein vereinfachtes Modell der Atmosphäre und ihrer Wechselwirkung mit der Sonneneinstrahlung an, in dem jedoch alle wichtigen Einflüsse berücksichtigt werden. Im Ergebnis kommt er zu dem Schluss, dass die ECS von CO₂ nur 0,5 °C beträgt, also nur ein Drittel des niedrigsten Wertes innerhalb der zurzeit akzeptierten Spanne von 1,5 bis 4,5 °C pro Verdopplung. Was bedeutet das? Abbildung 1 veranschaulicht ausschließlich die Wirkung von Kohlendioxid ohne den Einfluss anderer Gase. Die orangefarbene Linie stellt die Erwärmung dar, die eintreten würde, wenn CO₂das einzig vorhandene Treibhausgas wäre. Die blaue Linie dient lediglich dazu, die derzeitige Durchschnittstemperatur der Erde von 15 °C zu verdeutlichen. Die vertikale Achse stellt die mittlere Temperatur der Erde in Grad Celsius dar. Die horizontale Achse ist eine Skala der atmosphärischen CO₂-Konzentration in Anteilen pro Million (ppm).

Ausgehend von der linken Seite, wo kein CO₂ vorhanden ist, beträgt die Erdtemperatur –18 °C. Mit anderen Worten: Ohne eine „Treibhauserwärmung“ würde der Planet in einer permanenten Eiszeit verharren. Bei der Erhöhung des CO₂-Gehaltes auf den heutigen Wert von 400 ppm entlang der horizontalen Achse steigt die Kurve steil an, sodass bei 400 ppm Kohlendioxid ein Temperaturanstieg von etwa 6 °C zu verzeichnen ist. Wohlgemerkt ist es dann immer noch eiszeitlich kalt bei –12 °C. Ein weiterer Anstieg der CO2-Konzentration führt zu immer geringeren Temperaturanstiegen, was am allmählichen Abflachen der Kurve zu erkennen ist. Selbst bei einer enormen Konzentration von 3.000 ppm, wie sie auf der rechten Seite des Diagramms zu sehen ist, erhöht reines CO₂ die Temperatur der Erde von –18 °C auf nur etwa –10 °C. Der Grund dafür, dass wir trotzdem nicht mehr in solch eisigen Bedingungen gefangen sind, ist der Einfluss des Wasserdampfes.

Wasserdampf und sein übergeordneter Einfluss

Die Auswirkungen des Wasserdampfes werden nun in das ursprüngliche Diagramm aufgenommen, wie es unten dargestellt ist. Die orangefarbene Linie, die die Erwärmung allein durch CO₂ repräsentiert, wurde beibehalten.

Im Diagramm in Abbildung 2 werden die Daten für Wasserdampf mit denen für CO₂ kombiniert, wobei berücksichtigt wird, dass sich ihre Wärmeabsorptionseigenschaften zum Teil überschneiden. Es werden verschiedene realistisch erscheinende Annahmen getroffen, zum Beispiel dass fast die gesamte Treibhauserwärmung bis zu einer Höhe von 5.000 Metern stattfindet. Die Gruppe von Linien in den farblichen Abstufungen von Gelb bis Dunkelgrün steht für die unterschiedlichen Konzentrationen des Wasserdampfes (siehe Legende unter dem Diagramm). Für etwa 1 % Wasserdampf, was in etwa der durchschnittlichen Konzen­tra­tion in der Erdatmosphäre entspricht, wird die Auswirkung eines steigenden CO₂-Gehalts durch die hellbraune Linie dargestellt. Das ergibt bei dem derzeitigen CO₂-Gehalt von etwa 400 ppm eine Verschiebung der mittleren Temperatur von –10 °C auf +15 °C, was der aktuellen Durchschnittstemperatur der Erde entspricht. Diese hellbraune Linie zeigt, wie sich die Temperatur der Erde in Abhängigkeit von der CO₂-Menge von 0 bis 3.000 ppm verändert. Die weiteren farbigen Linien in der Gruppe zeigen, was bei anderen Wasserdampfkonzentrationen geschieht. Man kann somit erkennen, dass es der Wasserdampf ist, der die mittlere Temperatur um rund 25 °C anhebt. Und nach diesem Anstieg des Wasserdampfgehalts haben Schwankungen des CO₂-Gehalts nur noch einen sehr begrenzten Einfluss auf die mittlere Temperatur der Erde. Den Haupteinfluss hat hier also der Wasserdampf und nicht das Kohlendioxid.

Abb. 1: Wie sich die Temperatur der Erde durch die Zunahme von CO2 ohne den Einfluss des atmosphärischen Wasserdampfs verändert

Bei der heutigen CO₂-Konzentration von etwa 400 ppm zeigen die Berechnungen von Coe, dass, wenn man die Wirkung von Spurengasen einmal außer Acht lässt, Wasserdampf 92,3 % des Treibhauseffekts ausmacht, während es bei Kohlendioxid nur 7,7 % sind. Es ist also der Wasserdampf, der in unserer Atmosphäre die „Schwerstarbeit“ leistet und uns hier auf der Erde ein Klima beschert, was das Leben ermöglicht. CO₂ beeinflusst die mittlere Temperatur auf dem Planeten nur in relativ geringem Maße.

Der Wald, der in der Klimadebatte vor lauter Bäumen nicht gesehen wird, ist die wissenschaftliche Tatsache, dass atmosphärischer Wasserdampf etwa 12-mal so viel Wärme speichert wie Kohlendioxid.