Treibhausgase
Erstellt am: 25.03.2011 | Stand des Wissens: 20.11.2023
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IKEM - Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität e.V.
Laut des Kyoto-Protokolls von 1997 werden folgende Gase zu den vom Menschen freigesetzten Treibhausgasen gezählt:
Kohlenstoffdioxid (CO2),
Methan (CH4),
Distickstoffoxid beziehungsweise Lachgas (N2O) und
die fluorierten Treibhausgase (F-Gase) wie
wasserstoffhaltige Fluorkohlenwasserstoffe (HFKW),
perfluorierte Kohlenwasserstoffe (FKW),
Schwefelhexafluorid (SF6),
Stickstofftrifluorid (NF3).
Die Gase Kohlenstoffdioxid (CO2), Methan (CH4) und Distickstoffoxid (N2O) kommen zwar natürlicherweise in der Atmosphäre vor, ihre Konzentration steigt allerdings erheblich durch den zusätzlichen Ausstoß des Menschen. Während CO2 vor allem durch die Verbrennung fossiler Energieträger und die fortschreitende Entwaldung emittiert wird, entsteht CH4 insbesondere bei der Tierhaltung, beim Reisanbau und auf Abfalldeponien. Fluorierte Treibhausgase (F-Gase) werden dagegen fast ausschließlich durch den Menschen erzeugt, um in Kühl- oder Löschmitteln verwendet zu werden. Sie kommen nicht natürlicherweise in der Umwelt vor. [UBA22w]
Die Wirkung der verschiedenen Treibhausgase, also wie viel Strahlung sie in der Atmosphäre halten, hängt von drei wesentlichen Faktoren ab . [Buho21]:
Der Konzentration, also der Menge eines Treibhausgases in der Atmosphäre.
Der Verweilzeit, also dem Zeitraum von der Freisetzung bis zum Abbau des Gases aus der Atmosphäre.
Der Stärke (Treibhauspotenzial), also der Fähigkeit eines Gasmoleküls, eine bestimmte Menge an Energie aufzunehmen und wieder abzustrahlen.
Diese drei Faktoren sind eng miteinander verknüpft. So hat zum Beispiel die Verweilzeit einen großen Einfluss auf die Konzentration, denn ein Treibhausgas mit einer längeren Verweilzeit sammelt sich stärker in der Atmosphäre an. Auch die Stärke eines Treibhausgases hat nur eine geringe Aussagefähigkeit, ohne die Verweilzeit zu kennen. So kann beispielsweise ein starkes Gas eine geringere Wirkung haben als ein schwaches Gas, wenn ersteres weniger Zeit in der Atmosphäre verweilt. Um diese drei Faktoren zu berücksichtigen und damit die Wirkung der verschiedenen Treibhausgase vergleichbar zu machen, wurde das Maß des Strahlungsantriebes entwickelt. Der Strahlungsantrieb misst den Energiefluss von der Atmosphäre zur Erdoberfläche und wird in der Einheit Watt pro Quadratmeter (W/m2) angegeben. Er wird immer für einen Zeitraum ermittelt, also im Fall von Treibhausgasen in der Regel von Beginn der Industrialisierung bis in die Gegenwart. Das Treibhausgas mit dem höchsten Strahlungsantrieb und dementsprechend dem größten Beitrag zum anthropogenen Treibhauseffekt ist CO2. Das liegt daran, dass CO2 am meisten vom Menschen emittiert wird (siehe Abbildung 1) und gleichzeitig eine relativ hohe Verweilzeit in der Atmosphäre aufweist. Während CO2 mehrere Jahrhunderte benötigt, wird Methan schon nach etwa zehn Jahren aus der Atmosphäre abgebaut. Deshalb besitzt CO2 die höchste Konzentration der genannten Treibhausgase in der Atmosphäre (417 Mikromol pro Mol im Jahr 2022) [UBA23o]. Die Stärke (Treibhauspotenzial) von CO2 ist dagegen im Vergleich zu den anderen Treibhausgasen gering. So weist Methan ein Treibhauspotenzial auf, welches etwa 25-mal so hoch ist. [Buho21]
Kohlenstoffdioxid (CO2),
Methan (CH4),
Distickstoffoxid beziehungsweise Lachgas (N2O) und
die fluorierten Treibhausgase (F-Gase) wie
wasserstoffhaltige Fluorkohlenwasserstoffe (HFKW),
perfluorierte Kohlenwasserstoffe (FKW),
Schwefelhexafluorid (SF6),
Stickstofftrifluorid (NF3).
Die Gase Kohlenstoffdioxid (CO2), Methan (CH4) und Distickstoffoxid (N2O) kommen zwar natürlicherweise in der Atmosphäre vor, ihre Konzentration steigt allerdings erheblich durch den zusätzlichen Ausstoß des Menschen. Während CO2 vor allem durch die Verbrennung fossiler Energieträger und die fortschreitende Entwaldung emittiert wird, entsteht CH4 insbesondere bei der Tierhaltung, beim Reisanbau und auf Abfalldeponien. Fluorierte Treibhausgase (F-Gase) werden dagegen fast ausschließlich durch den Menschen erzeugt, um in Kühl- oder Löschmitteln verwendet zu werden. Sie kommen nicht natürlicherweise in der Umwelt vor. [UBA22w]
Die Wirkung der verschiedenen Treibhausgase, also wie viel Strahlung sie in der Atmosphäre halten, hängt von drei wesentlichen Faktoren ab . [Buho21]:
Der Konzentration, also der Menge eines Treibhausgases in der Atmosphäre.
Der Verweilzeit, also dem Zeitraum von der Freisetzung bis zum Abbau des Gases aus der Atmosphäre.
Der Stärke (Treibhauspotenzial), also der Fähigkeit eines Gasmoleküls, eine bestimmte Menge an Energie aufzunehmen und wieder abzustrahlen.
Diese drei Faktoren sind eng miteinander verknüpft. So hat zum Beispiel die Verweilzeit einen großen Einfluss auf die Konzentration, denn ein Treibhausgas mit einer längeren Verweilzeit sammelt sich stärker in der Atmosphäre an. Auch die Stärke eines Treibhausgases hat nur eine geringe Aussagefähigkeit, ohne die Verweilzeit zu kennen. So kann beispielsweise ein starkes Gas eine geringere Wirkung haben als ein schwaches Gas, wenn ersteres weniger Zeit in der Atmosphäre verweilt. Um diese drei Faktoren zu berücksichtigen und damit die Wirkung der verschiedenen Treibhausgase vergleichbar zu machen, wurde das Maß des Strahlungsantriebes entwickelt. Der Strahlungsantrieb misst den Energiefluss von der Atmosphäre zur Erdoberfläche und wird in der Einheit Watt pro Quadratmeter (W/m2) angegeben. Er wird immer für einen Zeitraum ermittelt, also im Fall von Treibhausgasen in der Regel von Beginn der Industrialisierung bis in die Gegenwart. Das Treibhausgas mit dem höchsten Strahlungsantrieb und dementsprechend dem größten Beitrag zum anthropogenen Treibhauseffekt ist CO2. Das liegt daran, dass CO2 am meisten vom Menschen emittiert wird (siehe Abbildung 1) und gleichzeitig eine relativ hohe Verweilzeit in der Atmosphäre aufweist. Während CO2 mehrere Jahrhunderte benötigt, wird Methan schon nach etwa zehn Jahren aus der Atmosphäre abgebaut. Deshalb besitzt CO2 die höchste Konzentration der genannten Treibhausgase in der Atmosphäre (417 Mikromol pro Mol im Jahr 2022) [UBA23o]. Die Stärke (Treibhauspotenzial) von CO2 ist dagegen im Vergleich zu den anderen Treibhausgasen gering. So weist Methan ein Treibhauspotenzial auf, welches etwa 25-mal so hoch ist. [Buho21]
Abb. 2: Anteil von CO2 an emittierten Treibhausgasen in Deutschland im Jahr 2022 [UBA23p] (Grafik zum Vergrößern bitte anklicken)