Kurz und knapp

Glauben Sie an die Zahnfee? Ein mysteriöses Wesen, das auftaucht, wenn die Menschen schlafen, um unerwünschte Dinge zu entfernen und sie durch etwas Schöneres zu ersetzen? Denn für Murry Salbys Geschwafel braucht er eine Zahnfee, die ihm hilft. Schauen wir uns das mal an.

Murry Salby war eine kurzzeitig populäre Figur im Zirkus der organisierten Klimawissenschaftsleugnung, wobei die gleichen paar Dutzend Namen immer wieder in Büchern, auf Konferenzen, bei Vortragsreisen und so weiter auftauchen. Wenn Salby Recht hätte, müsste das Heer der Wissenschaftler, die sich seit Jahrzehnten mit dem Kohlenstoffkreislauf beschäftigen, etwas ganz Offensichtliches übersehen haben. Das haben sie nicht.

Der schnelle Teil des Kohlenstoffkreislaufs wird durch das jährliche, nahezu symmetrische "Auf und Ab" in den Diagrammen der CO₂-Konzentration dargestellt. Die Höhen und Tiefen des Ausschlags heben sich fast gegenseitig auf. Dies ist nicht überraschend, wenn man ihre Quelle betrachtet - die belebte Welt und insbesondere die Pflanzen.

Pflanzen nehmen in der Wachstumsperiode CO₂ auf, so dass die Konzentration um einige Teile pro Million (ppm) sinkt, daher die Talsohlen. Im tiefen Winter sterben viele Pflanzen ab oder gehen in den Ruhezustand über, und das Gegenteil ist der Fall, daher die Höchstwerte. Die Größe der Maxima und Minima schwanken beide zusammen, was unter anderem von bestimmten natürlichen Klimazyklen abhängt. Bei der bekannten Südlichen El-Nino-Oszillation zum Beispiel nimmt die Vegetation in der La-Nina-Phase mehr CO₂ auf.

Außerdem gibt es den langsamen Kohlenstoffzyklus, der sich über geologische Zeiträume von Tausenden bis Millionen von Jahren erstreckt. Wir haben eine Reihe von Instrumenten, mit denen wir die Daten des langsamen Kohlenstoffkreislaufs untersuchen können. Ein offensichtliches Beispiel sind Luftblasen, die in altem Gletschereis eingeschlossen sind und aus Eisbohrkernen entnommen werden. In der vorindustriellen Zeit des Holozäns (vor 11.700 Jahren bis heute) schwankten die CO₂-Konzentrationen nur geringfügig - ein erratischer Anstieg von 20 ppm (oder etwa 7 %) über die gesamte Zeit. Das deutet darauf hin, dass der natürliche Netto-CO₂-Ausstoß gering war: Was der Planet in die Atmosphäre einbrachte, wurde größtenteils wieder herausgenommen. Wenn wir noch weiter zurückgehen und die Zyklen zwischen den Eiszeiten betrachten, sehen wir, dass der CO₂-Gehalt in den Eiszeiten auf weniger als 200 ppm fiel und in den milderen Zwischeneiszeiten auf etwa 280 ppm anstieg. Das war vor mindestens einer Million Jahren der Fall.

Jetzt ist der CO₂-Gehalt seit dem späten 19. Jahrhundert plötzlich auf etwa 420 ppm angestiegen. Der Wert ist in weniger als 150 Jahren um 50 % gestiegen. Worin besteht der große Unterschied zwischen der Welt von heute und der Welt der letzten Millionen Jahre? Die Antwort ist die Intensivierung des Industriezeitalters nach 1950. Damals stießen wir 6 Milliarden Tonnen CO₂ pro Jahr aus. Diese Zahl ist jetzt auf 44,25 Milliarden Tonnen pro Jahr gestiegen - sie hat sich mehr als versiebenfacht.

Wenn Sie immer noch darauf bestehen, dass der jüngste CO₂-Anstieg nicht auf menschliche Aktivitäten zurückzuführen ist, müssen Sie diese 44,25 Milliarden Tonnen Emissionen pro Jahr (mit steigender Tendenz) irgendwie auf magische Weise verschwinden lassen. Hier muss Ihnen die Zahnfee zu Hilfe kommen - und wie jeder vernünftige Mensch weiß, gibt es sie in Wirklichkeit nicht.

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Weiterführende Informationen

Der CO₂-Gehalt der Atmosphäre ist seit der industriellen Revolution, als der Mensch begann, fossile Brennstoffe wie Kohle und Öl zu verbrennen, um mehr als 140 Teile pro Million (oder 50 %, wenn Sie so wollen) gestiegen. Die industrielle Tätigkeit des Menschen hat den CO₂-Gehalt in der Atmosphäre auf Werte erhöht, die seit mindestens 800 000 Jahren nicht mehr erreicht wurden (Abb. 1).

Abbildung 1: CO₂-Konzentrationen in der Atmosphäre in Teilen pro Million (ppm). Die Werte haben in der jüngeren geologischen Vergangenheit regelmäßig Spitzenwerte erreicht, aber seit der industriellen Revolution ist ein steiler Anstieg um 140 PPM zu verzeichnen. Grafik: Climate.NASA

Kohlenstoff bewegt sich zwischen der Atmosphäre, den Ozeanen, der Biosphäre und der soliden Erde in verschiedenen Prozessen, die in ihrer Kombination als Kohlenstoffkreislauf der Erde bezeichnet werden. Der Kohlenstoffkreislauf hat in der einen oder anderen Form funktioniert, seit die Erde existiert. Er war zumeist stabil und ermöglichte die Entwicklung und das Gedeihen fortgeschrittenen Lebens auf der Erde.

Salby war dafür bekannt, dass er den jüngsten CO₂-Anstieg um 50 % nicht auf den Menschen zurückführte, sondern auf "natürliche Schwankungen". Technisch gesehen beruht Salbys Argumentation auf dem Trugschluss der "Faultier-Induktion". Das bedeutet, dass relevante Informationen ignoriert werden, um zu einer Schlussfolgerung zu gelangen. Einfacher ausgedrückt: Was glaubt Salby, wo auf der Erde unsere 44.000 Millionen Tonnen CO₂-Emissionen pro Jahr (Stand 2019) tatsächlich landen? Gibt es eine Art geheimes galaktisches Abflußrohr, durch das sie auf Nimmerwiedersehen verschwinden?

Zur Faultier-Induktion gehört das blinde Ignorieren zahlreicher Belege dafür, dass die Verbrennung fossiler Brennstoffe den CO₂-Gehalt in der Erdatmosphäre erhöht hat. Wir wissen, dass "natürliche Schwankungen" nicht die Ursache für den Anstieg des CO₂-Gehalts in der Atmosphäre sein können, da die CO₂-Speicherung an Land und in den Ozeanen zugenommen hat. Woher wissen wir das?

Der größte Teil des Kohlenstoffs der Erde ist in den Gesteinen der festen Erde gespeichert (Fischer et al. 2020). Der Rest befindet sich in den Ozeanen, in der Atmosphäre und in der Biosphäre. Die Ozeane sind ein wichtiger Speicher. Wenn also der gesamte jüngste CO₂-Anstieg in der Atmosphäre "natürlich" wäre - und das würde bedeuten, dass fossile Brennstoffe nie ausgebeutet wurden -, wären die Ozeane eine offensichtliche Quelle. Wir wissen jedoch, dass der CO₂-Anstieg nicht aus den Ozeanen stammt, da der pH-Wert der Ozeane sinkt. Die Ozeane nehmen stattdessen mehr CO₂ auf, und dieser Prozess hinterlässt einen Fingerabdruck, der als Ozeanversauerung bekannt ist.

Die Ozeanversauerung funktioniert folgendermaßen: Wenn CO₂ im Meerwasser gelöst wird, verbindet es sich mit einem Wassermolekül und bildet ein Molekül Kohlensäure (H2CO3). Die versauernde Wirkung ist darauf zurückzuführen, dass sich 95 % dieser Kohlensäure in Bikarbonationen [HCO3-] umwandeln. Jedes Mal, wenn ein Kohlensäuremolekül in Bicarbonat gespalten wird, wird auch ein Wasserstoffion (H+) freigesetzt. Je mehr CO₂ in die Ozeane aufgenommen wird, desto mehr läuft der oben beschriebene Prozess ab und desto mehr H+-Ionen werden gebildet, so dass der pH-Wert der Ozeane sinkt. Ein sinkender pH-Wert der Ozeane zeigt also, dass unsere Ozeane mehr Kohlenstoff aufnehmen als sie abgeben.

Die Isotopensignatur zeigt, dass die Emissionen fossiler Brennstoffe in der Atmosphäre zunehmen

Ein weiteres Indiz ist, dass die Isotopenchemie des Kohlenstoffs eindeutig auf fossile Brennstoffe als Quelle der CO₂-Emissionen hinweist. Kohlenstoff hat drei verschiedene Isotope: Kohlenstoff-12, Kohlenstoff-13 und Kohlenstoff-14. Kohlenstoff-12 ist bei weitem das häufigste (98,9 %), während Kohlenstoff-13 den größten Teil des Rests ausmacht. Kohlenstoff-14 macht dagegen nur einen winzigen Teil der Gesamtmenge aus.

Alle Pflanzen, die Photosynthese betreiben, verarbeiten bevorzugt das leichtere Kohlenstoffisotop, Kohlenstoff-12. Das liegt daran, dass bei einigen der chemischen Reaktionen, die an der Photosynthese beteiligt sind, der leichte Kohlenstoff energetisch gegenüber Kohlenstoff-13 bevorzugt wird. Infolgedessen hat das Pflanzengewebe im Vergleich zur Erdmasse ein relativ niedriges Verhältnis von Kohlenstoff-13 zu 12.

Tiere fressen Pflanzen oder sich gegenseitig und sorgen so dafür, dass sich das niedrige Kohlenstoff-Isotopenverhältnis in der Nahrungskette verbreitet. Fossile Brennstoffe werden, wie wir wissen, aus uralten organischen Stoffen gewonnen, die aus pflanzlichen und tierischen Überresten bestehen. Daraus folgt, dass fossile Brennstoffe das gleiche biogene Kohlenstoff-13-zu-12-Verhältnis aufweisen. Wenn wir also diese fossilen Brennstoffe ausgraben und verfeuern, wird diese Isotopensignatur auf das entstehende CO2 übertragen. Auf diese Weise gelangte es in die Atmosphäre.

Rekonstruktionen des atmosphärischen Kohlenstoff-Isotopenverhältnisses werden aus verschiedenen geologischen Quellen erstellt. Gängige Beispiele sind Eisbohrkerne und marine Karbonatsedimente bekannten Alters. Solche Aufzeichnungen haben ergeben, dass das Verhältnis von Kohlenstoff-13 zu 12 in der Atmosphäre derzeit das niedrigste der letzten 10 000 Jahre ist. Darüber hinaus beginnen die Kohlenstoff-13-12-Verhältnisse gerade dann dramatisch zu sinken, als der CO₂-Anstieg nach etwa 1850 n. Chr. einsetzte (Abb. 2). Dies ist genau das, was wir erwarten würden, wenn der CO₂-Anstieg auf die Verbrennung fossiler Brennstoffe zurückzuführen wäre.

Darüber hinaus bestätigen diese Isotopenbeobachtungen, dass der Anstieg des CO₂ in der Atmosphäre aus pflanzlichem Kohlenstoff stammt und nicht aus den Ozeanen oder Vulkanen (Quay et al. 1992). Magmatisches CO₂ hat eine nahezu erdähnliche Isotopenzusammensetzung.

Abbildung 2: Kohlenstoffisotopenmessungen von CO₂ in der Atmosphäre in Eiskernen über die letzten zwölf Jahrhunderte (Francey et al. 1999).

Einige argumentieren, dass das biogene Kohlenstoff-13-Verhältnis nicht nur bei fossilen Brennstoffen vorkommt. Sie übersehen hier etwas anderes, und das ist der Punkt, an dem Kohlenstoff-14 einen Gastauftritt hat. Aufgrund der sehr kurzen Halbwertszeit von Kohlenstoff-14 - nur ein paar tausend Jahre - enthält alter biogener Kohlenstoff, der Millionen von Jahren alt ist, kaum etwas davon. Da wir aber immer mehr Gigatonnen fossiler Brennstoffe verfeuern, verdünnt diese alte biogene Signatur die winzige Menge an Kohlenstoff-14 in der Atmosphäre. Auch dies ist keine neue Wissenschaft, sondern etwas, das wir schon seit über einem halben Jahrhundert wissen (Revelle & Suess 1957), und es gibt viele Studien, die diese Ergebnisse bestätigen, zum Beispiel Levin & Hesshaimer (2000).

Die Verbrennung fossiler Brennstoffe ist der Hauptgrund für den jüngsten Anstieg der CO₂-Konzentration in der Atmosphäre um 50 %. Weitere Belege, wenn Sie sie brauchen, finden Sie in der englischsprachigen Intermediate Version dieser Widerlegung. Aber die Schlussfolgerung sollte bereits offensichtlich sein. Aufgrund des Verfeuerns fossiler Brennstoffe ist der CO₂-Gehalt in die Höhe geschnellt. Wissenschaftsleugner versuchen, diese eklatante Tatsache unter den Teppich zu kehren, aber ihre Argumente sind einfach nicht stichhaltig.