Klimawandel und Luft

2009 führte ein britisch-deutsches Forscherteam eine Untersuchung vor der Küste Norwegens mit einem Sonargerät durch, das normalerweise beim Aufspüren von Fischschwärmen verwendet wird. Das Team suchte nicht nach Fischen, sondern beobachtete eines der stärksten Treibhausgase, Methan, das vom „schmelzenden“ Meeresboden freigesetzt wird. Ihre Ergebnisse waren nur eine von vielen Warnungen über die potenziellen Auswirkungen des Klimawandels.

In polnahen Regionen ist ein Teil der Landmasse oder des Meeresbodens dauerhaft gefroren. Schätzungen zufolge enthält diese Schicht — als Permafrost bekannt — die doppelte Menge an Kohlenstoff, der momentan in der Atmosphäre vorhanden ist. Unter wärmeren Bedingungen kann dieser Kohlenstoff aus verrottender Biomasse als Kohlendioxid oder Methan freigesetzt werden.

„Methan ist ein Treibhausgas, das 20-mal stärker ist als Kohlendioxid“, warnt Professor Peter Wadhams von der Universität Cambridge. „Also riskieren wir nun eine weitere globale Erwärmung und ein noch schnelleres Schmelzen der Arktis.“

Methanemissionen entstehen durch  menschliche Aktivitäten (vor allem Landwirtschaft, Energieversorgung und Müllentsorgung) und aus natürlichen Quellen. In die Atmosphäre freigesetzt, hat Methan eine Lebensdauer von etwa 12 Jahren. Obwohl es als relativ kurzlebiges Gas bezeichnet wird, ist seine Lebensdauer immer noch lang genug, um in andere Regionen transportiert zu werden. Zusätzlich fördert das Treibhausgas Methan die Bildung von bodennahem Ozon, das selbst ein großer Schadstoff ist, der die Gesundheit der Menschen und die Umwelt in Europa belastet.

Feinstaub kann eine wärmende oder kühlende Wirkung haben

Kohlendioxid mag die wichtigste Ursache der globalen Erwärmung und des Klimawandels sein, aber es ist nicht die einzige. Viele andere gasförmige oder partikelförmige Verbindungen, die als „Klimatreiber“ bekannt sind, haben Einfluss auf die Menge der Sonnenenergie (einschließlich der Wärme), die die Erde zurückhält und die Menge, die sie zurück in den Weltraum reflektiert. Zu diesen Klimatreibern gehören wichtige Luftschadstoffe wie Ozon, Methan, Feinstaub und Distickstoffoxid.

Feinstaub ist ein komplexer Schadstoff. Abhängig von seiner Zusammensetzung kann er einen abkühlenden oder wärmenden Effekt auf das lokale und globale Klima haben. Zum Beispiel absorbiert schwarzer Kohlenstoff - einer der wesentlichen Bestandteile von feinem Feinstaub und das Ergebnis unvollständiger Verbrennung von Brennstoffen - Sonnen- und Infrarotstrahlung in der Atmosphäre und hat somit einen wärmenden Effekt.

Andere Arten von Feinstaub wie Schwefel- oder Stickstoffverbindungen haben einen gegenläufigen Effekt. Sie verhalten sich eher wie kleine Spiegel, die die Energie der Sonne reflektieren und somit zu einer Abkühlung führen. Einfach gesagt, hängt es von der Farbe des Partikels ab. „Weiße“ Partikel reflektieren das Sonnenlicht eher, während „schwarze“ und „braune“ Partikel es eher absorbieren.

Ein ähnliches Phänomen tritt auf dem Land auf. Manche der Partikel lagern sich mit Regen und Schnee ab oder landen einfach auf der Erdoberfläche. Schwarzer Kohlenstoff kann sehr weit weg von seinem Ursprungsort gelangen und auf einer Schnee- und Eisdecke landen. In den letzten Jahren haben Ablagerungen des schwarzen Kohlenstoffs in der Arktis zunehmend die weißen Oberflächen verdunkelt und das Reflexionsvermögen vermindert, sodass unser Planet mehr Wärme zurückhält. Durch diese zusätzliche Wärme schrumpft die Größe weißer Oberflächen in der Arktis noch schneller.

Interessanterweise werden viele Klimaprozesse nicht durch die wesentlichen Bestandteile in unserer Atmosphäre gesteuert, sondern durch Gase, die nur in sehr geringen Mengen gefunden werden. Das häufigste dieser sogenannten Spurengase ist Kohlendioxid, das nur einen Anteil von 0,0391 % in der Luft ausmacht. Jede Veränderung dieser sehr kleinen Mengen kann Auswirkungen haben und unser Klima verändern.

Mehr oder weniger Regen?

Ihre „Farbe“ ist nicht die einzige Art und Weise, wie in der Luft schwebende oder sich auf dem Boden ablagernde Partikel das Klima beeinflussen können. Ein Teil unserer Luft besteht aus Wasserdampf — winzige Wassermoleküle, die in der Luft schweben. In ihrer verdichteten Form kennen wir sie alle als Wolken. Und Partikel spielen eine große Rolle bei der Entstehung von Wolken: wie lange sie bestehen bleiben, wie viel Sonnenstrahlung sie reflektieren können, welche Art von Niederschlag sie verursachen und wo, und so weiter. Es ist offensichtlich, dass Wolken enorm wichtig für unser Klima sind. Konzentrationen und Zusammensetzung des Feinstaubs können Zeiten und Orte althergebrachter Niederschlagsmuster tatsächlich verändern.

Veränderungen in den Niederschlagsmengen und -mustern verursachen reale wirtschaftliche und gesellschaftliche Kosten, da sie die weltweite Lebensmittelherstellung und somit auch die Lebensmittelpreise beeinflussen.

Der EUA-Bericht „Climate change, impacts and vulnerability in Europe 2012 (Klimawandel, Auswirkungen und Gefährdung in Europa 2012) zeigt, dass alle Regionen in Europa vom Klimawandel betroffen sind, der mit weitreichenden Auswirkungen auf die Gesellschaft, Ökosysteme und Gesundheit des Menschen einhergeht. Dem Bericht zufolge wurden in Europa höhere Durchschnittstemperaturen in Verbindung mit sinkenden Niederschlagsmengen in den südlichen Gebieten und steigenden Niederschlagsmengen in den nördlichen Gebieten beobachtet. Des Weiteren schmelzen Eisdecken und Gletscher und der Meeresspiegel steigt an. Man geht davon aus, dass sich diese Tendenzen weiter fortsetzen.

(c) Dovile Zubyte, ImaginAIR/EEA

Die Beziehung zwischen Klimawandel und Luftqualität

Obwohl wir nicht gänzlich verstehen, wie sich Klimawandel und Luftqualität gegenseitig beeinflussen, weisen aktuelle Untersuchungen darauf hin, dass diese Beziehung stärker sein könnte als bisher angenommen. Der Zwischenstaatliche Ausschuss für Klimaänderungen (IPCC = Intergovernmental Panel on Climate Change) — das internationale Organ, das gegründet wurde, um den Klimawandel abzuschätzen — hat in seinen Beurteilungen von 2007 eine zukünftige Verschlechterung der Luftqualität in Städten auf Grund des Klimawandels vorhergesagt.

Man geht davon aus, dass der Klimawandel in vielen Regionen der Welt das örtliche Wetter beeinflussen wird, einschließlich der Häufigkeit von Hitzewellen und des Auftretens stehender Luft. Mehr Sonnenlicht und wärmere Temperaturen könnten nicht nur die Zeiträume verlängern, in denen die Ozonwerte erhöht sind, sondern auch die Spitzenkonzentrationen von Ozon weiter verschlimmern. Dies sind vor allem für Südeuropa keine guten Neuigkeiten, da man dort bereits mit Phasen von übermäßigem bodennahen Ozon zu kämpfen hat.

Internationale Diskussionen zum Klimaschutz kamen zu der Übereinkunft, den Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur auf 2° Celsius über die Werte der vorindustriellen Zeit zu beschränken. Es ist noch nicht sicher, ob die Treibhausgasemissionen weltweit ausreichend eingedämmt werden können, um das 2-Grad-Ziel einzuhalten. Basierend auf verschiedenen Emissionskurven identifizierte das Umweltprogramm der Vereinten Nationen die Lücken zwischen den aktuellen Versprechungen, die Emissionen zu verringern, und den tatsächlich nötigen Einschnitten, um das Ziel erreichen zu können. Es ist klar, dass es größerer Bemühungen bedarf, um die Emissionen weiter zu reduzieren. Denn nur so können wir unsere Chancen erhöhen, den Temperaturanstieg auf 2 Grad zu begrenzen.

Manchen Regionen - wie der Arktis - wird eine viel höhere Erwärmung prognostiziert. Es wird davon ausgegangen, dass wärmere Temperaturen über dem Land und den Ozeanen die Luftfeuchtigkeit in der Atmosphäre beeinflussen, und dies könnte im Umkehrschluss die Niederschlagsmuster verändern. Das Ausmaß, in dem höhere oder geringere Konzentrationen an Wasserdampf in der Atmosphäre die Niederschlagsmuster oder das globale und lokale Klima beeinflussen, ist noch nicht vollständig geklärt.

Das Ausmaß der Auswirkungen des Klimawandels wird jedoch teilweise davon abhängen, wie verschiedene Regionen sich an den Klimawandel anpassen. In Europa werden bereits Anpassungen - von verbesserter Stadtplanung bis hin zur Anpassung der Infrastruktur, beispielsweise den Gebäuden und dem Verkehr - vorgenommen. In Zukunft bedarf es jedoch weiterer solcher Aktivitäten. Ein breites Spektrum an Maßnahmen kann genutzt werden, um sich dem Klimawandel anzupassen. Zum Beispiel werden durch das Pflanzen von Bäumen und das Ausbauen von Grünflächen (Parks) in städtischen Gebieten die Auswirkungen von Hitzewellen verringert, während gleichzeitig die Luftqualität verbessert wird.

(c) Bojan Bonifacic, ImaginAIR/EEA

Mögliche Win-Win-Szenarien

Viele Klimatreiber sind bekannte Luftschadstoffe. Maßnahmen, um die Emissionen von schwarzem Kohlenstoff (Ruß), Ozon oder Ozonvorläuferstoffen zu verringern, kommen der Gesundheit des Menschen und dem Klima zugute. Treibhausgase und Luftschadstoffe haben die gleichen Emissionsquellen. Daher gibt es mögliche Vorteile, die erreicht werden können, indem man die Emissionen des einen oder des anderen begrenzt.

Die Europäische Union will bis 2050 eine wettbewerbsfähigere Wirtschaft mit einer geringeren Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen und weniger Auswirkungen auf die Umwelt schaffen. Es ist also das Ziel der Europäischen Kommission, bis zum genannten Zeitpunkt die EU-eigenen Treibhausgasemissionen um 80-95 % im Vergleich zu den Werten von 1990 zu reduzieren.

Der Übergang zu einer kohlenstoffarmen Wirtschaft und erhebliche Reduzierungen von Treibhausgasemissionen können nicht erreicht werden, ohne dabei den Energieverbrauch der Union umzugestalten. Diese politischen Ziele sind ausgerichtet auf eine Reduzierung des Endenergiebedarfs, eine effizientere Nutzung der Energie, die Zunahme erneuerbarer Energien (z. B. Solar, Wind, Geothermie und Wasser) sowie eine geringere Verwendung fossiler Brennstoffe. Sie beabsichtigen auch eine breitere Anwendung neuer Technologien wie die Kohlenstoffabscheidung und -speicherung, bei der Kohlendioxidemissionen aus industriellen Anlagen unterirdisch gebunden und gespeichert werden. Dies geschieht meist in geologischen Formationen, aus denen es nicht in die Atmosphäre entweichen kann.

Manche dieser Technologien – vor allem die Kohlenstoffabscheidung und -speicherung – sind langfristig betrachtet nicht immer die beste Lösung. Indem verhindert wird, dass kurz- und mittelfristig große Mengen an Kohlenstoff in die Atmosphäre freigesetzt werden, können sie uns jedoch dabei helfen, den Klimawandel solange abzumildern, bis langfristige strukturelle Veränderungen zu greifen beginnen.

Viele Studien bestätigen, dass effektive Klima- und Luftrichtlinien sich gegenseitig nützen können. Richtlinien zur Reduzierung von Luftschadstoffen können dazu beitragen, den Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur unter 2 Grad zu halten. Und Klimarichtlinien, die auf die Reduzierung der Emissionen von schwarzem Kohlenstoff und Methan abzielen, können den Schaden an unserer Gesundheit und der Umwelt verringern.

Es ist jedoch nicht so, dass sich unbedingt alle Klima- und Luftqualitätsrichtlinien gegenseitig unterstützen. Die verwendete Technologie spielt eine wichtige Rolle. Zum Beispiel mögen manche Technologien zur Kohlenstoffabscheidung und -speicherung dazu beitragen, die Luftqualität in Europa zu verbessern, andere aber möglicherweise nicht. Gleichermaßen kann der Umschwung von fossilen Brennstoffen auf Biokraftstoffe die Treibhausgasemissionen reduzieren und dazu beitragen, die Klimaziele zu erreichen. Aber gleichzeitig könnten dadurch die Emissionen von Feinstaub und anderen krebserregenden Luftschadstoffen steigen, wodurch sich die Luftqualität in Europa verschlechtern würde.

Für Europa ist es eine Herausforderung, zu gewährleisten, dass die Klima- und Luftrichtlinien der nächsten zehn Jahre „Win-Win“-Szenarien und Technologien fördern und finanzieren, die sich gegenseitig stärken.

(c) Ivan Beshev, ImaginAIR/EEA

Weitere Informationen

• Kernindikatorenset der EUA: CSI 013 on Atmospheric greenhouse gas concentrations (Atmosphärische Treibhausgaskonzentrationen)
• EUA-Bericht Nr. 12/2012 – Climate change, impacts and vulnerability in Europe 2012 (Klimawandel, Auswirkungen und Gefährdung in Europa 2012)
• Climate-ADAPT: Webportal mit Informationen zur Anpassung an den Klimawandel
• Das Klima- und Energiepaket der EU
• UNEP – Integrated Assessment of Black Carbon and Tropospheric Ozone (Integrierte Bewertung von schwarzem Kohlenstoff und troposphärischem Ozon)