Lade Inhalt...

Der Anstieg der atmosphärischen Kohlendioxid-Konzentration. Trend und Auslöser der Keeling Kurve

Studienarbeit 2019 22 Seiten

Geowissenschaften / Geographie - Meteorologie, Aeronomie, Klimatologie

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Aufgabenstellung

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Fragestellung und Zielsetzung
1.2 Aufbau des Assignments

2 Der Beginn der Klimaforschung
2.1 Korrelation der atmosphärischen Zusammensetzung und des Klimas
2.2 Grundstein der Klimadiskussion
2.3 Der Kohlenstoffkreislauf
2.4 Der Treibhauseffekt

3 Klimaforschung und die Keeling Kurve
3.1 Die Keeling Kurve
3.2 Was kann die Keeling Kurve nicht leisten?
3.3 Weitere Faktoren der Klimaentwicklung
3.4 Positive Effekte aufgrund der Klimaforschung

4 Zusammenfassung und Ausblick

Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Bestandteile der Erdatmosphäre in Bodennähe

Abbildung 2: Haupt- und Spurengase der Atmosphäre

Abbildung 3: Temperatur-, Druckverlauf und Schichtenmodell der Erdatmosphäre

Abbildung 4: Keeling-Kurve

Abbildung 5: Kohlenstoffkreislauf (schematisch)

Abbildung 6: Verlauf CO2-Konzentration Mauna Loa, Hawaii

Abbildung 7: Temperatur und CO2 Verlauf (1980-2012)

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Einleitung

Der Klimawandel ist in vollem Gange und stellt die Menschheit in der Zukunft vor große Aufgaben für die es gilt, Methoden, Werkzeuge und Modelle zu erarbeiten, die eine Möglichkeit konstatieren können, potentielle Folgen und Auswirkungen abzuschätzen und im Besten Fall sinnvolle und umsetzbare Gegenmaßnahmen abzuleiten. Der Klimawandel ist so alt, wie die Erde selber und kann für die Gegenwart Fluch und Segen gleichermaßen darstellen. Aufgrund der Arbeit von Charles Keeling und den von seiner Messstation ermittelten Werten, die Aufschluss über die Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre geben, ist ein wichtiges Instrument erarbeitet worden, damit die Auswirkungen des Klimawandels aufgrund der steigenden CO2-Konzentration voraussagbar und einzuordnen sind. Diese Aufgabe kann nicht nur auf den Messwerten bezüglich des Kohlendioxids fußen, da die Atmosphäre sich aus vielen weiteren Elementen zusammensetzt, die in ihrer Komplexität und Wechselwirkung aktiv sind. Dieses Assignment stellt die sogenannte Keeling Kurve vor und stellt ihre Bedeutung für die Klimaforschung in einen Gesamtzusammenhang.

1.1 Fragestellung und Zielsetzung

Dieses Assignment bearbeitet die Fragestellung, welchen Stellenwert die Keeling Kurve in der gegenwärtigen Klimaforschung besitzt und welche weiteren Faktoren für die Klimaforschung von höchster Bedeutung sind. Durch diese Arbeit sollen die von Charles Keeling erarbeiteten Messwerte in Form der Keeling Kurve vorgestellt und in einen Gesamtzusammenhang gestellt werden. Weitere, die Klimaforschung betreffende Faktoren werden ebenfalls erarbeitet und mit der Keeling Kurve in ein Verhältnis gestellt, um letztlich die Bedeutung der Keeling Kurve darstellen zu können.

1.2 Aufbau des Assignments

Diese Arbeit beginnt mit der Hinführung zum Thema durch das einleitende Kapitel. Daran schließt sich eine Erläuterung der theoretischen Grundlagen an, in der auf die einzelnen Themen Atmosphäre, Kohlenstoff, Kohlenstoffkreislauf und den Treibhauseffekt eingegangen wird. Im folgenden Kapitel wird die Keeling Kurve vorgestellt und mit der Klimaforschung verknüpft. Es wird ferner deutlich gemacht, was die Keeling Kurve nicht darstellen kann. Ergänzend dazu, werden weitere Faktoren vorgestellt und erläutert, die im Bezug auf die Klimaforschung von Bedeutung sind. Positive Effekte durch die Feststellung des starken Anstiegs des Kohlendioxids in der Atmosphäre schließen dieses Kapitel. Abschließend werden die Ergebnisse vorgestellt und ein Fazit gezogen.

2 Der Beginn der Klimaforschung

2.1 Korrelation der atmosphärischen Zusammensetzung und des Klimas

Im Gegenteil zum Urnebel, der auch Primordialatmosphäre bezeichnet wird, ist durch verschiedene bio- wie auch geochemische Prozesse die heutige Atmosphäre entstanden, ohne die kein menschliches Leben auf dieser Erde möglich wäre. Die Atmosphäre der Erde setzt sich aus den folgenden Bestandteilen nahe der Erdoberfläche zusammen.1 Hauptbestandteile der Erdatmosphäre sind 78,084% Stickstoff, 20,946% Sauerstoff, 0,934% Argon und 0,0355% Kohlendioxid (Stand 2009). Zu den weiteren Bestandteilen der Erdatmosphäre gehören zu geringen Volumenanteilen Elemente wie Neon, Helium, Methan etc. Die exakten Werte können in der folgenden Abbildung eingesehen werden. Die Größenordnung ist bei den kleinsten Bestandteilen der Erdatmosphäre in ppt (parts per trillion - 1 Billionstel) bzw. ppb (parts per billion - 1 Milliardstel) bzw. ppm (parts per million - 1 Millionstel) Volumenanteil angegeben. Aus diesen Angaben wird die Verhältnismäßigkeit der chemischen atmosphärischen Zusammensetzung deutlich.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Bestandteile der Erdatmosphäre in Bodennähe (Quelle: Entnommen aus Kappas, M. (2009), S. 72.)

Unterschieden werden zwischen den sogenannten Hauptgasen der Atmosphäre und den sogenannten Spurengasen, die nur zu sehr geringen Volumenanteilen in der Atmosphäre vorkommen. Die folgende Abbildung stellt die Haupt- und Spurengase der Atmosphäre grafisch dar.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Haupt- und Spurengase der Atmosphäre

(Quelle: Entnommen aus Tuckermann, R. (2005), S. 10.)

Kohlendioxid ist seit dem 18. Jahrhundert bekannt und kommt in seiner chemischen Zusammensetzung (CO2) in vielen natürlichen und technischen Prozessen vor.2 Kohlendioxid wird in der heutigen Klimadiskussion als Ursache des weltweiten Klimawandels kontrovers behandelt. Die Atmosphäre unterscheidet sich in Abhängigkeit von der Höhe ausgehend von der Erdoberfläche durch verschiedene Schichten. Die Atmosphäre der Erde setzt sich zusammen aus der Wettersphäre - Troposphäre -, der unteren und oberen Stratosphäre sowie der Mesosphäre und der Thermosphäre, die den Übergang zum Weltall darstellt. Zwischen den einzelnen Schichten sind Übergangsschichten vorhanden, die als Tropopause, Stratopause oder Mesopause bezeichnet werden.3 Die folgende Abbildung zeigt das Schichtenmodell der Atmosphäre.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: Temperatur-, Druckverlauf und Schichtenmodell der Erdatmosphäre (Quelle: Entnommen aus Tuckermann, R. (2005), S. 12.)

Ausgehend von der Zusammensetzung der Schichten der Atmosphäre stellt sich über den gesamten Erdball entlang der Breitengrade ein verschiedenes Klima ein, dass bis in die Neuzeit mit unterschiedlichen Einstrahlungswinkeln der Sonne erklärt wurde, da der Begriff Klima „ich neige“ im Griechischen bedeutet. Ergänzend zum Einstrahlungswinkel sind ferner der Vulkanismus4, die Sonnenaktivität5 und die atmosphärisch-ozeanische Zirkulation, welche sich durch Winde, Meeresströmungen, Hebungs- und Absinkvorgänge6 auszeichnet, zu nennen. Die vorhandene Schneedecke sowie die Vegetation, als auch der Treibhauseffekt stellen Grundlagen für Klimaveränderungen dar.7 Die zyklischen Klimaveränderungen werden mitunter in einer Debatte thematisiert, die auf der Annahme eines anthropogenen Klimawandels argumentiert werden, die ihren Ursprung in der Keeling-Kurve hat, die im Folgenden näher dargestellt wird.

2.2 Grundstein der Klimadiskussion

Nachdem sich Jean Baptiste Fourier und John Tyndall im 19. Jahrhundert mit der Untersuchung des Treibhauseffekts und der Charakteristik von Spurengasen auseinandergesetzt hatten, begann Svante Arrhenius mit der Berechnung eines natürlichen Treibhauseffektes durch das Spurengas CO2.8 Mehr als 60 Jahre später hat der US-amerikanische Klimaforscher Charles David Keeling mit der Errichtung einer Messstation auf dem Berg Mauna Loa auf Hawaii zur Verifizierung der CO2-Konzentration in der Atmosphäre den Grundstein für die heutige Klimaforschung gesetzt.9 Durch die Errichtung der Messstation konnten seither kontinuierlich Messwerte ermittelt und anschließend zu einer grafischen Darstellung verarbeitet werden. Die Messwerte der CO2-Konzentration in der Erdatmosphäre stellen seit Aufzeichnungsbeginn einen stetigen Anstieg dar.10 Das Sägezahnmuster des Verlaufs der Kurve stellt den jahreszeitlichen Verlauf, ausgelöst durch die Verhältnismäßigkeit von Nord- und Südhalbkugelvegetation, fest. Die Flora ist ungleichmäßig auf der Nord- und Südhalbkugel verteilt. Da die Nordhalbkugel einen doppelt so großen Anteil an Festland, also auch Pflanzen gegenüber der Südhalbkugel hat, ist das Verhältnis zu ihren Gunsten auszulegen. Ist im Frühling auf der Nordhalbkugel der Wert der CO2-Konzentration erhöht, so wird dieser im Herbst einen erniedrigten Wert vorweisen, da das Pflanzenvorkommen ihr CO2-Verarbeitungsmaximum durch Photosynthese erreicht hat.11 In der folgenden Abbildung ist die ,nach dem Klimaforscher benannte Keeling-Kurve, in erweiterter Form dargestellt. Zu sehen sind neben den Messwerten der Mauna Loa Station (farbliche Markierung) die historischen Werte, die zeigen, dass die Messwerte der CO2-Konzentration seit ca. 1750 stetig steigen, jedoch einen annähernd exponentiellen Verlauf ab Mitte des 20. Jahrhunderts (1958) aufweisen. Die separierte Keeling Kurve ist in Abbildung 6 dargestellt. Dies wird mit dem verstärkten Schadstoffausstoß durch die Nutzung fossiler Brennstoffe begründet und direkt mit der einsetzenden Industrialisierung verknüpft. Die entstehenden Schadstoffe sind wiederum insgesamt auf den Zuwachs an CO2 reduziert worden.12 Ausgehend von den ermittelten Messwerten und den damit einhergehenden Interdependenzen zwischen chemischer Zusammensetzung der Atmosphäre und dem Klima, trat der Treibhauseffekt, angeblich verstärkt durch die Zunahme an CO2 in der Atmosphäre, in den Vordergrund, der als Ursache des anthropogenen Klimawandels gehandelt wird, wodurch stellenweise auch das Zeitalter des Anthropozäns ausgerufen wird.13 Um die Zusammenhänge des Kohlenstoffs als chemischer Baustein der Natur zu verstehen, wird im Folgenden der Kohlenstoffkreislauf erläutert.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4: Keeling-Kurve

(Quelle: Entnommen aus Schönwiese, C. (1996), S. 176.)

2.3 Der Kohlenstoffkreislauf

Um der Bedeutung des Kohlenstoffs näher zu komme, muss der Kohlenstoffkreislauf auf der Erde genauer erklärt werden. Der Kohlenstoffkreislauf teilt sich in vier Teilbereiche auf. Die Teilbereiche sind die Lithosphäre, Biosphäre, Hydrosphäre, Kryosphäre und die Atmosphäre. Der Bereich der Lithosphäre bezeichnet die Bereiche des Erdballs, die sich aus sedimentierten Erdschichten zusammensetzen. Ergänzend dazu ist die Hydrosphäre der Bereich der Weltmeere und der allgemeinen Wasseroberfläche, wohingegen die Kryosphäre die Oberfläche des Meereises und der Gebirgsgletscher beinhaltet. Die Atmosphäre stellt gegenüber der Biosphäre den Bereich des Umgebungsvolumen der Luft dar.

[...]


1 Vgl. Kappas, M. (2009), S. 82.

2 Vgl. Fischedick, M./ Görner, K./ Thomeczeck, M. ((2015), S. 69.

3 Vgl. Brauch, H. G. (1996), S. 5f.

4 Vgl. Schönwiese, C. (1995), S. 136.

5 Vgl. Brauch, H. G. (1996), S. 14f.

6 Vgl. Schönwiese, C. (1995), S. 118.

7 Vgl. Schönwiese, C. (1996), S. 119f.

8 Vgl. Bundeszentrale für politische Bildung (2013), o. S.

9 Vgl. Wiegleb, G. (2016), S. 17f.

10 Vgl. Kappas, M. (2009), S. 160f.

11 Vgl. Bahlburg, H./ Breitkreuz, C. (2017), S. 408.

12 Vgl. Wiegleb, G. (2015), S. 17f.

13 Vgl. Bahlburg, H./ Breitkreuz, C. (2017), S. 406.

Details

Seiten
22
Jahr
2019
ISBN (eBook)
9783668941618
ISBN (Buch)
9783668941625
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v468177
Institution / Hochschule
AKAD University, ehem. AKAD Fachhochschule Stuttgart
Note
1,0
Schlagworte
anstieg kohlendioxid-konzentration trend auslöser keeling kurve

Autor

Teilen

Zurück

Titel: Der Anstieg der atmosphärischen Kohlendioxid-Konzentration. Trend und Auslöser der Keeling Kurve