Der globale Kohlenstoffkreislauf

Der globale Kohlenstoffkreislauf spielt im Erdsystem eine zentrale Rolle. Kohlendioxid (CO2) wird permanent zwischen Atmosphäre, Ozean und Landoberflächen ausgetauscht. Im Ozean sowie in der Vegetation und in Böden wird Kohlenstoff umgewandelt und zum Teil langfristig gespeichert. Messungen von Eisbohrkernen zeigen, dass die CO2-Konzentration während des Holozäns, also der jüngsten 10.000 Jahre seit der letzten Eiszeit bis zu Beginn der industriellen Revolution um 1750 nahezu konstant bei ca. 280 ppm lag.

Seitdem wird der natürliche Kohlenstoffkreislauf durch den Menschen hochgradig gestört. Durch die Verbrennung von Kohle, Erdöl und Erdgas, durch massive Änderungen der Landnutzung (z.B. Rodungen von Wäldern) und durch die Herstellung von Zement entstehen gewaltige Mengen CO2, die in die Atmosphäre emittiert werden.

Gegenüber dem vorindustriellen Gehalt ist die CO2-Konzentration in der Atmosphäre um fast 50% auf über 415 ppm gestiegen; das entspricht einer Kohlenstoffmenge in der Atmosphäre von 880 Gigatonnen. Ein Teil dieses freigesetzten CO2 wird über den Kohlenstoffkreislauf von den Ozeanen und der Landbiosphäre aufgenommen. Der Rest akkumuliert in der Atmosphäre, verstärkt den Treibhauseffekt und trägt maßgeblich zur globalen Erwärmung des Erdklimas bei.
Genau diese Zusammenhänge, Rückkopplungen und Prozesse des Kohlenstoffkreislaufs werden in der neuen Ausgabe der meteorologischen Fortbildungszeitschrift promet näher beleuchtet. Vom Anstieg der CO2-Konzentration (Abb.1) und welchen Anteil die Verbrennung fossiler Energieträger daran hat (Abb. 2) über die Auswirkungen der zunehmenden Landnutzung weltweit (Abb. 3) bis hin zur Rolle des Ozeans und die Folgen für das Ökosystem Meer.

Natürlich wird auch ein Blick in die Zukunft geworfen: Welcher Temperaturanstieg ist zu erwarten, wenn wir weiter so viel CO2 emittieren wie bisher und womit würden wir unter der 2-Grad-Grenze bleiben (siehe Abb. 4)? Auch die viel diskutierten Geoengineering-Verfahren, um CO2 nachträglich aus der Atmosphäre zu entfernen, werden auf Potential, Kosten und Nebenwirkungen untersucht (siehe Abb. 5).

Ein vielseitiges und lehrreiches Heft also, das nicht nur für Meteorologen die Kenntnisse über den Kohlenstoffkreislauf vertieft, sondern durch das auch der interessierte Leser bei der nächsten Diskussion über den Klimawandel am Familientisch mit Fachwissen glänzen kann.

Dipl.-Met. Magdalena Bertelmann
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 30.01.2023
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