Zum „Forschungsthema Kohlenstoffdioxid“ (CO2) sind ausgewählte Beiträge von Wissenschaftlern des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI), dem Deutschen GeoForschungsZentrum (GFZ), des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und dem Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) zusammengestellt. Für weitergehende Informationen, bitte den jeweiligen Verlinkungen folgen.
Der Kohlenstoffkreislauf
Der natürliche Kohlenstoffkreislauf beschreibt den Austausch von Kohlenstoff (C) zwischen der Atmosphäre und den verschiedenen Pflanzen an Land und den Ozeanen. Dieses Kohlenstoffgleichgewicht wird allerdings zunehmend gestört. Durch die Verbrennung von fossilen Brennstoffen wie Kohle und Öl sowie durch Industrieanlagen, die Abholzung von Wäldern oder die intensive Landnutzung wird durch den Menschen immer mehr Kohlenstoffdioxid (CO2) freisetzt.
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Organischer Kohlenstoff ist in Mooren, aber auch in dauerhaft gefrorenem Boden (Permafrostboden) oftmals seit vielen Tausend Jahren gebunden. Moore und Permafrostböden sind wichtige natürliche Kohlenstoffspeicher. Um diese Speicherfunktion erfüllen zu können, benötigen Moore allerdings ganzjährig einen hohen Wasserstand. Fällt der Grundwasserstand jedoch und gelangt Sauerstoff an den im Torf gespeicherten Kohlenstoff, so entweicht durch den Abbau organischen Materials vor allem Kohlenstoffdioxid (CO2).
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Auswirkung des steigenden Kohlenstoffdioxidgehalts
Gelingt es nicht, den weltweiten CO2-Ausstoß deutlich zu senken, rechnen Meeresforscher mit gravierenden Schäden im Lebensraum Meer. Die Ozeane entziehen der Luft jährlich mehr als 25 Prozent des Kohlen(stoff)dioxids, das weltweit freigesetzt wird. Ohne diesen natürlichen Speicher wäre die Kohlendioxidkonzentration in der Luft heute sehr viel höher.
Doch selbst die Ozeane können nicht folgenlos unbegrenzte Mengen an Kohlenstoff aufnehmen. Wie alle Gase löst sich Kohlendioxid in Wasser, anders als die meisten Gase reagiert es jedoch damit zu Kohlensäure. Dieser Prozess wird auch Ozeanversauerung genannt.
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Kohlendioxid wirkt sich durch drei Prozesse auf das Leben im Meer aus, erklärt Prof. Pörtner (AWI). Zum einen gibt es in den meisten marinen Ökosystemen einen Trend zur Erwärmung, vor allem in der oberen Wasserschicht. Dadurch, dass sich die oberste Schicht erwärmt, dehnt sie sich aus und erhält eine andere Dichte. Dieser Dichteunterschied führt zu einer zunehmenden Schichtung der Meere. Das bedingt einen geringeren Austausch an Gasen und an Nährstoffen zwischen den Wasserschichten. Zum Interview »
In einem Film sind einige Auswirkungen der Ozeanversauerung, die durch den Anstieg des Kohlenstoffdioxids in der Atmosphäre bedingt wird, anschaulich zusammengefasst. Zum Film »
Geologische Speicherung von Kohlenstoffdioxid
Nach einem Bericht des Weltklimarates IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) im Frühjahr 2014, wird insbesondere die stetig ansteigende Konzentration von u.a. CO2 in der Atmosphäre für den weltweiten Temperaturanstieg und damit für den Klimawandel verantwortlich gemacht. CO2 wird deshalb auch als Treibhausgas bezeichnet, da es einen Teil der vom Erdboden abgegebenen Wärmestrahlung aufnimmt, die ansonsten ins Weltall entweichen könnte. Gäbe es diesen natürlichen Effekt nicht, läge die weltweite Durchschnittstemperatur nur bei -18 °C. Der Anstieg von u.a. CO2 bewirkt nun allerdings eine Erhöhung der Durchschnittstemperatur auf der Erde. Um diesen Temperaturanstieg zu vermeiden/zu begrenzen, prüfen Wissenschaftler, ob sich Kohlenstoffdioxid auch in großen Tiefen im Untergrund einspeichern ließe. Mehr zur geologischen Speicherung von CO2 »
Messung von Kohlenstoffdioxid in der Atmosphäre
Einen effektiven Beitrag zur Bekämpfung des Klimawandels kann die geologische Speicherung von CO2 jedoch nur leisten, wenn das eingelagerte Treibhausgas dauerhaft und vollständig in den Speichern verbleibt. Wissenschaftler entwickeln deshalb ein integratives hierarchisches Monitoringkonzept für die verlässliche Feststellung von CO2-Austritten aus natürlichen und anthropogenen geologischen, tiefliegenden Gesteinsschichten in oberflächennahe Bereiche und in die Atmosphäre. Mehr zu den Monitoring-Methoden »
Kohlenstoffdioxid-Messungen können auch mit Satelliten durchgeführt werden.OCO-2 ist ein satellitengestütztes Erdobservatorium der NASA mit dem die globale Verteilung von Kohlenstoffdioxid (CO2) hochauflösend gemessen wird. Mit den erhobenen Daten wollen Wissenschaftler die Gründe für Änderungen der atmosphärischen CO2-Konzentration besser verstehen. Mehr zur Erfassung von CO2 mit Hilfe von Satelliten »
