Die "Keeling"-Kurve der atmosphärischen CO2-Konzentrationen gemessen auf dem Mauna Loa auf Hawaii © CC-by-sa 3.0

Die Feststellung war besorgniserregend, die der amerikanische Chemiker Charles David Keeling im Jahr 1957 bei der ersten kontinuierlichen Kohlendioxid (CO2)-Messung der Welt auf dem Vulkan Mauna Loa, Hawaii, machte. Die als Keeling-Kurve bekannt gewordene Messreihe ließ schon damals einen stetigen Anstieg des Treibhausgases in der Atmosphäre erkennen.

Temperatur steigt, aber wie stark?
Als Folge der anhaltenden Verbrennung fossiler Energieträger und der steigenden CO2- Freisetzungen messen wir heute Konzentrationen dieses Treibhausgases, die weit über den Werten der letzten Millionen Jahre Klimageschichte liegen. Vielfach wiederholte Messungen der Luftzusammensetzung belegen, dass dieser Anstieg durch den Menschen und seine technische Zivilisation verursacht wird. Etwa die Hälfte des emittierten CO2 verbleibt in der Atmosphäre, während die andere Hälfte von Ozeanen und der Biosphäre aufgenommen wird. Für Keeling stand nach Auswertung seiner Daten fest, dass die Freisetzung von Treibhausgasen in einem bis dato unbekannten Umfang zu einer Erwärmung der Erde führen wird.

Svante Arrhenius © historisch

Doch wie stark wird diese ausfallen? Und mit welcher globalen Erwärmung muss bei einer bestimmten Erhöhung des Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre gerechnet werden? Um diese Frage zu beantworten, hatte schon im Jahr 1896 der schwedische Physiker, Chemiker und spätere Nobelpreisträger Svante Arrhenius ein Gedankenexperiment unternommen. Er berechnete damals die globale Erwärmung, die sich aus einer Verdoppelung des atmosphärischen CO2-Gehalts ergeben würde. Seine Antwort: vier bis sechs Grad Celsius.

Im Konzert der Einflussgrößen
Im Jahr 2010 ist diese Frage aktueller denn je. Bei einer weiterhin ungebremsten Verbrennung fossiler Energieträger wie Öl, Erdgas und Kohle wird spätestens gegen Mitte des 21. Jahrhunderts eine Verdoppelung des Kohlendioxidgehalts im Vergleich zum Wert der letzten 10.000 Jahre zu erwarten sein. Während dieser – aus geologischer Sicht unmittelbar zurückliegenden – Zeit blieb die globale Durchschnittstemperatur nahezu unverändert, und der atmosphärische CO2-Gehalt hatte sich auf einen Wert von 280 p.p.m. (parts per million) eingependelt.

Der bis zum Jahr 2050 zu erwartende Temperaturanstieg wird allerdings außer von der CO2-Konzentration auch vom Anstieg weiterer klimawirksamer Gase und Partikel (beispielsweise Methan und Schwefel-Aerosolen) geprägt sein. Verschiedene Modellstudien haben gezeigt, dass sich die Einsicht in die CO2- Konzentrationsänderungen im Klimasystem auch auf weitere, klimabestimmende Einflussgrößen übertragen lässt.